Mn 掺杂及 Mg 共掺杂 GaN 中的交换耦合与 Mn 价态
材料科学
2020-07-20 v1
摘要
我们通过密度泛函计算，在包含 64 个原子的 GaN 超胞中研究了 1 个或 2 个相邻的 Mn 杂质，以及由 1 个 Mn 离子和 1 个或 2 个 Mg 离子组成的复合物。采用考虑了电子关联的局部自旋密度近似并显式校正 Hubbard 项的方法（即 LSDA+U 方法）以及完全晶格弛豫，我们确定了一对 Mn 杂质的最近邻交换作用 J。我们发现，在哈密顿量 H=-2*J1*J2 中，J 为铁磁性的，大小约为 18 meV。该 J 仅受 U 参数（在 2 至 8 eV 之间变化）和晶格弛豫的微弱影响。通过对磁化密度分布的详细分析，我们获得了存在铁磁超交换机制的线索。此外，在没有 Mg 共掺杂的情况下，毫无疑问地发现 Mn 的价态为 3+。与 Mg 共掺杂导致价态改变：1 个 Mg 使其变为 4+，2 个 Mg 使其变为 5+。我们表明，通过对不含 Mg 的 Mn 掺杂 GaN 态密度的仔细分析，已经可以得出价态改变的结论。
引用
@article{arxiv.1710.02056,
title = {Exchange coupling and Mn valency in GaN doped with Mn and co-doped with Mg},
author = {Mostefa Djermouni and Ali Zaoui and Roland Hayn and Abdelkader Boukortt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.02056},
year = {2020}
}
备注
7 pages, 8 figures