理解替位式掺杂石墨烯中的$sp$磁性
材料科学
2022-07-05 v2
摘要
石墨烯中的缺陷诱导磁性已在理论上被预测并在实验上被观察到。然而，当考虑具有电子的替位式杂质时，关于磁性行为的起源仍存在未解问题。本工作旨在增进对掺杂石墨烯系统中杂质诱导自旋磁性的理解。为此，我们在密度泛函理论框架内，获得了周期表中IIIA族（B、Al和Ga）和VA族（N、P、As、Sb和Bi）杂质替位式掺杂石墨烯的电子结构和自旋磁矩。通过使用固定自旋矩方法计算总能量作为自旋磁矩的函数，确定了磁性基态的性质。我们表明，所研究系统中的自发磁化源于费米能级处存在窄杂质带所导致的电子不稳定性。此外，我们发现自旋极化的出现要求杂质向石墨烯晶格引入一个额外电子，并且杂质-碳杂化接近几何构型。这些特征揭示了电荷掺杂符号和杂化程度在替位式掺杂石墨烯中磁性的起源中起着根本性作用。
引用
@article{arxiv.2206.08969,
title = {Understanding the $sp$ magnetism in substitutional doped graphene},
author = {J. Hernández-Tecorralco and L. Meza-Montes and M. E. Cifuentes-Quintal and R. de Coss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.08969},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in Physical Review B (14 June 2022) https://journals.aps.org/prb/