氧化锌基稀磁半导体的第一性原理研究的中期报告.docx

氧化锌基稀磁半导体的第一性原理研究的中期报告 自从20世纪80年代初，石墨烯被首次成功剥离出来之后，二维纳米材料以其独特的物理和化学性质引起了广泛关注。氧化锌是一种重要的二维纳米材料，因其具有极高的光电转换效率和良好的可控性而备受研究者的青睐。 本文利用第一原理方法，在密度泛函理论（DFT）的基础上，对氧化锌基稀磁半导体的物理性质进行了研究。本阶段的研究之所以遵循稀磁半导体的主题，是希望通过引入掺杂或缺陷等方式来改变材料的磁学性质，从而使之更具实用价值。 首先，我们使用VASP软件包计算了单层氧化锌的结构参数和能带结构，并对其进行了分析。计算结果表明，单层氧化锌的磁矩为0，属于非磁性材料。然后，我们分别将Co、Mn等掺杂元素和氧化锌的点缺陷引入到氧化锌中，以获得新的物理性质。 我们发现，在Co掺杂下，单层氧化锌的磁矩显著增大至1.56μB，表明其可以有效地变为稀磁半导体。此外，Co掺杂还导致了单层氧化锌的磁性半导体性质，这是由于Co离子的d轨道与氧化锌的杂化效应。类似地，Mn掺杂下的单层氧化锌也表现出了磁性半导体性质。而在氧化锌的点缺陷引入下，材料的电子结构也发生了明显的改变，这对氧化锌基稀磁半导体的磁学性质有着重要的影响。 总的来说，本阶段的研究为深入探究氧化锌基稀磁半导体的性质提供了有力的基础。未来我们将继续进行实验研究，以验证理论模拟结果，并致力于开发具有实用价值的功能材料。