Fe 及 FeO 修饰石墨烯纳米带的铁磁序分析

石墨烯纳米带（GNR）对于超高密度自旋电子器件极具吸引力。为了检验自诱导铁磁序的能力，我们基于密度泛函理论分析了 Fe 和 FeO 修饰的 GNR。模型晶胞为 [C32H2Fe2] 和 [C32H2Fe2O2]。计算结果表明，[C32H2Fe2] 中最稳定的自旋态为 Sz=8/2，而 [C32H2Fe2O2] 中为 Sz=6/2。[C32H2Fe2] 中 Fe 的磁矩 M 为 3.65{\mu}B，考虑到向碳提供的电荷，基于洪德规则可解释为 M*=3.67{\mu}B。通过与碳 $\pi$-共轭自旋系统的相互作用，存在形成铁磁 Fe 自旋阵列的可能性。[C32H2Fe2O2] 中显示出长程超交换序。优化的原子构型给出了 Fe-3d 与 O-2p 轨道之间典型的 90 度超交换耦合。DFT 计算的 Fe 磁矩为 2.58{\mu}B，而考虑向氧提供电荷的超交换模型估算的磁矩为 2.60{\mu}B。Fe 和 O 的磁矩符号均为自旋向上。我们可以预期存在铁磁长程序。对 FeO 修饰情况下的能带结构进行了分析，结果表明其具有类半金属行为。我们可以预期其在自旋过滤器等方面的多种自旋电子学应用。