构态密度及布居分析等方面去分析材料的各种性质在以上优化以及电子态密度的计算中均运用了广义梯度近似来近似处理原子的交换能和相关能，同时选择作为计算中的交换关联函数在处理电子离子之间相互作用时，采用的是超软赝势结果与讨论在表中，我们列出了反合金块体及不同掺杂浓度下体系的晶格常数各原子磁矩总磁矩带隙隙宽度，但想要得到稳定的掺杂体系就要求掺杂浓度很低，而极低浓度的掺杂对费米面及带隙宽度的调节不够明显因此，本文基于第性原理，在反合金的位进行多电子元素掺杂，来探究其掺杂前后的相关特性及掺杂机理，以便寻求半金属性更稳定的合金材料，为后续相关理论及实验提供定的参考计算方法本文基于密度泛函理论，利用软件中的模块进行模拟计算首先是搭建反合金反合金的位掺杂效应研究中第性原理的应用无机化学论文替代，而的原子被原子，显示出强烈的交换无序因此在构建隧道结型明治异质界面时，要选择半金属稳定性较好的中间势垒层材料大部分合金材料虽具有半金属性，但容易因其带隙较窄或费米面位于带隙边缘而受到外界环境的影响而丢失半金属性，影响其进步的应用因此为了提高材料的实用性及使用性能，可对材料进行改良大量研究发现，掺杂可以调节合金的自旋向下带隙宽度，并可将其费米面移动到合适的位置以使，为合金总磁矩，为总价电子数的总磁矩，得到了人们极大地青睐另种结晶类型称为型合金空间群为，其不再占据两个等价空间位置，而是分别占据两个不等价位，位和，位，占据，位，且通常的价电子数要大于的价电子数，这类合金我们通常又称为反合金近年来反合金也吸引了研究者们很多的关注，不断有研究将反合金作为薄膜材料，研究其表界面效应及用性能及实用性更高的合金化合物关键词合金半金属性掺杂无机化学稳定性第性原理引言半金属铁磁性材料，由于其特殊的能带结构个自旋方向向上的子能带表现出金属性，另个自旋方向向下的子能带表现出非金属性已在自旋电子学应用领域斩露头角自从年等人首次采用密度泛函理论预测了合金具有半金属性以来，越来越多的合金被理论或实验，证实为半金属铁磁体，并摘要本文基于第性原理计算方法，通过对具有半金属性的反合金的位进行多电子掺杂，来探究其掺杂前后的相关特性及掺杂机理，以便寻求半金属性更稳定的合金材料，为后续相关理论研究及实验提供定参考在掺杂过程中随着元素掺杂浓度的增加，反合金的磁性呈线性增加，由未掺前的增加到全掺时的，同时其半金属性并未受到破坏且其带隙在逐渐变宽在掺杂浓度为在实验室制备反合金过程中很容易受到杂质元素的影响，而生成其它具有半金属性的化合物参考文献任尚坤，张凤鸣，都有为半金属磁性材料物理学进展，姚仲瑜，曾腾，朱暑波，林红第性原理研究合金和半金属性及磁性的稳定性原子与分子物理学报，周涯，吴波，谭训，等合金的磁性和半金属性原子与分子物理学报，陈英，化合物，并从其原子分波态密度可看出，体系的成键分子轨道能量相对较低，即是跟发生杂化后形成的成键态相对于理想反合金来说能量更低，且与的轨道在能量间隔上也相对于理想反合金来说更大，这样最后形成了更宽带隙的半金属化合物图反合金的分波态密度图结论本文利用第性原理计算方法，对反合金得到印证，理想的反合金的每个原子和原子周围有个原子和个原子，而每个原子或元素原子周围都有个原子和个原子作为第紧邻原子，因此原子和原子虽然占据不同的亚晶格，但所处的环境相同，因而具有等效的化学性质在相互作用过程中，由于对称性，跟之间有着强烈的杂化作用，生成的成键态再跟的原子轨道进行杂化，最终生成相应的成键态和反键态当在的总态密度图图及各原子的分波态密度图图从图中我们可以看到，在所考虑的掺杂浓度范围内，体系自旋向下带费米面处都出现了带隙，表现出半金属性，并且随着掺杂浓度的增加，带隙在不断地变宽，同时整个电子态逐渐地向低能区移动当掺杂浓度为时，其费米面靠近带隙的中部，且考虑其具有较低的形成能，可以说化合物在反合金的位掺杂元素不仅不会破坏原体系的半金属性，还会派生出相对较稳定的具有半反合金的位掺杂效应研究中第性原理的应用无机化学论文王斌，陈少波，吴波，闫万君反合金半金属磁性的第性原理研究原子与分子物理学报，陈英，王斌，陈少波，吴波，闫万君第性原理研究反合金的位掺杂效应原子与分子物理学报，基金贵州省教育厅科研项目黔教合字贵州省方联合基金黔科合字号贵州省创新型项目黔教合字反合金的位掺杂效应研究中第性原理的应用无机化学论文合金的位掺也对体系的磁矩进行了相应地调节，从未掺前的调节为全掺时的，磁矩大大地升高了从形成能的计算分析上来看，所有的掺杂体系相对理想反合金来说，都具有相对较低的形成能，并且掺杂浓度越高，其值越低这说明在反合金的位进行多电子的元素掺杂可以更好地调节其电子结构及能带结构，生成半金属稳定性更好的合金化合物同时也说明仅引起了各原子磁矩的变化，同时也引起了体系晶格常数的变化，使得体系的体积随掺杂浓度的增大不断的增大另外从表中我们可以观察到，对于位掺元素，并不会破坏反合金的半金属性，体系在整个掺杂浓度范围内都具有半金属性，并且随着掺杂浓度的升高，其自旋向下带费米面处的带隙宽度越来越宽，从未掺前的展宽到了全掺杂时的，我们分析了掺杂体系相对于理想块体的形成能，结果显示，掺杂体系的形成能始终为负值，并的位进行了元素掺杂，并分析讨论了掺杂前后的相关特性及掺杂机理在整个掺杂浓度范围内，反合金理想块体所具有的半金属性都没有被破坏，并且其自旋向下带带隙宽度随掺杂浓度逐渐变大，从未掺前的增加到全掺时的时，掺杂体的带隙宽度由未掺前的，同时其费米面被调节到靠近带隙中部位置，这样的调节旨在尽量避免热源影响下发生自旋翻转，也即是说化合物较未掺杂前具有相对稳定的半金属性同时反体系的位进行浓度为的掺杂时，改变了原有的高对称性结构，从原子分波态密度上来看，原子的掺入使得体系的成键分子轨道能量下移，并且随着掺杂浓度的升高，下移的程度越大元素的价电子较元素来说多了个电子，这样的多电子掺杂在定程度上能使得整个体系的能量更低，更趋于稳定可以发现，当进行浓度掺杂时，体系的自旋向下带的直接带隙最宽，且相对形成能最低，这说明通过以上掺杂也可得到种半金属性相对稳定的新的反金属性的多元合金化合物为进步弄清该掺杂效应，我们可以深入分析各体系中的原子分波态密度，如图所示从反合金的理想块体的分波态密度图可看到和的态密度在同能量上有着较大的重叠，这说明体系的成键分子轨道主要由和产生，另外原子轨道也对该分子轨道有重要贡献而能量较高的反键分子轨道则主要由和产生，当然也有原子轨道的部分贡献这样的轨道杂化也可从其块体结构特性上且随着掺杂浓度的增加越来越小，这说明在实验条件下掺杂体系形成的可能性是相对较大的，并且掺杂浓度越高越稳定表反合金的晶格常数各原子磁矩块体总磁矩原胞内总磁矩带隙宽度和相对形成能图合金的总磁矩随掺杂浓度的变化图反合金的总态密度图为了进步分析掺杂对反合金块体的电子结构磁性半金属性的影响，我们画出了所有体系反合金的位掺杂效应研究中第性原理的应用无机化学论文的原子磁矩都为，对应晶胞总磁矩增加到，其原胞总磁矩为时，原子磁矩都增加到，的原子磁矩增加到，而掺入的个的原子磁矩都为，对应晶胞总磁矩增加到，其原胞总磁矩为电子元素，使得掺杂前后体系总磁矩有着明显地变化，随着掺杂浓度的增加，体系对应的原胞磁矩从线性地增加到如图所示，并且都遵循为原胞磁矩，为原胞总价电子数的规律元素的掺入不宽度和形成能从表中我们可以看到，理想的反合金块体晶格常数为的原子磁矩分别为在其位掺入不同浓度的元素时，对其体系中各原子的磁矩造成了定的影响随着掺杂浓度的增加，除了掺杂元素的磁矩绝对值在不断减小，各原子磁矩的绝对值都有不同程度的增大当掺杂浓度为时，块体中的的原子磁矩都增加到，的原子磁矩增加到，的原子磁矩的绝对值增加到，掺入的块体模型并进行几何结构优化，以得到最低能量的稳定结构块体，在其基础上进行相关性质计算接着在已优化块体上通过在其位分别掺入浓度为，的元素来模拟掺杂体系同样的，在搭建好掺杂体系后进行几何结构优化单点能计算及相关性质计算在整个计算过程中体系都设置为具有磁性在自洽运算中，我们将平面波的截断能设置为，同时又将自洽收敛的精度设置为点取样所采用的方法是格点同时将布里渊区材料的半金属性更为稳定，尽量避免热源影响下发生自旋翻转本文的研究对象反合金已被理论证实具有半金属性，但其费米面并未在带隙中央而是靠近带隙顶部，并且其自旋翻转带隙较窄，仅为，在实验室制备或在应用过程中容易受环境影响而破坏其原有的带隙而丧失半金属性在之前的工作中，我们对反合金的位进行了少电子元素的掺杂，研究结果表明大浓度的掺杂能有效的调其费米面及带其隧道结的相关输运性质，进步开发其在自旋依赖设备材料中的应用，反合金与传统合金样，通常通过理论计算可以很容易地探测到其半金属性，但它们自旋极化率却在实验中不易检测到引起退极化的因素很多，如实验温度压强杂质及原子无序等例如中子衍射实验证明，型合金的自旋极化率为而不是理论预测的造成自旋极化率下降的主要原因是在块体中，有的原子被原子得到了人们进步的关注合金化学式为，般为过渡金属元素，如，等，般为主族元素，如，等，具有两种结晶类型，种称为传统的型合金空间群为，在坐标系中，分别占据位，和位占据位，及占据位，由于其特殊的半金属性，高于室温的居里温度，及满足规律为时，掺杂体的带隙宽度由未掺前的，同时费米面被调节到带隙中部靠上位置，这说明化合物较未掺杂前具有相对稳定的半金属性为分析掺杂体系的稳定性，我们计算了它们