基于第一性原理的二维聚苯磺酸掺杂过渡金属研究
材料科学
2025-11-03 v1 计算物理
摘要
我们提出了一种基于第一性原理密度泛函理论 (DFT) 的研究，探讨了过渡金属 (TM = Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni) 功能化二维聚苯磺酸 (2DPA) 的结构、电子和磁性属性。机械参数（如体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和 Pugh 比率）以及声子色散均确认了所有掺杂体系的机械和动力学稳定性。电子结构分析显示，Co、Cr、Fe、Ni 和 Ti 与 2DPA 结合紧密，形成能在 -1.15 eV 至 -2.96 eV 之间，而 Mn 结合较弱 (-0.67 eV)。TM 掺杂引入新的电子态，减小带隙，其中 Fe-掺杂 2DPA 的带隙最低为 0.26 eV。该体系表现出主要为铁磁有序性，磁矩分别为 1.14 {\mu}B (Co)、3.57 {\mu}B (Cr)、2.26 {\mu}B (Fe)、4.19 {\mu}B (Mn) 和 1.62 {\mu}B (Ti)。这些结果表明，TM-掺杂的 2DPA 具备可调的磁性和电子特性，具有潜在的自旋电子学应用前景。
引用
@article{arxiv.2510.27578,
title = {First-Principles Study of Transition Metal Doped in 2D Polyaramid for Novel Material Modelling},
author = {Ravi Trivedi and Chaithanya Purushottam Bhat and Shakti S. Ray and Debashis Bandyopadhyay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.27578},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 7 figures, Original work