IV族掺杂单层GaN中用于自旋电子学的意外磁性
材料科学
2023-08-09 v2
摘要
本研究通过第一性原理计算系统研究了 IV 族掺杂单层 GaN 的结构与磁性。在所有 IV 族掺杂剂中，仅 Ge 和 Sn 原子倾向于替代单层 GaN 中的 Ga 原子，并形成具有每掺杂剂 1 磁矩的屈曲结构。富 N 生长条件比富 Ga 生长条件更利于此种替代过程。由于垂直于单层 GaN 的大扩散势垒，Ge 和 Sn 原子倾向于停留在单层 GaN 的同一侧，且它们之间呈反铁磁耦合。当单层 GaN 中存在本征空位时，由于电荷从掺杂剂转移到 Ga 或 N 空位，IV 族掺杂剂的磁矩消失。可借助预先产生 Ga 空位、充足供应 Ge 或 Sn 掺杂剂以及富 N 条件来维持 IV 族掺杂单层 GaN 的磁性。这些理论结果有助于推动二维 GaN 基材料在自旋电子学中的应用。
引用
@article{arxiv.2301.07866,
title = {The unexpected magnetism in 2D group-IV-doped GaN for spintronic applications},
author = {Rui Zhao and Rui Guo and Yanfeng Ge and Yong Liu and Wenhui Wan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.07866},
year = {2023}
}