董会宁张 博陈沛达张翠玲刘 俊

(1重庆邮电大学数理学院，重庆 400065)

(2重庆邮电大学通信学院，重庆 400065)

(3重庆工商大学计算机科学与信息工程学院，重庆 400067)

铁磁性过渡离子掺杂对纤锌矿相硫化锌电子结构的影响

董会宁＊,1张 博2陈沛达1张翠玲3刘 俊＊,1

(1重庆邮电大学数理学院，重庆 400065)

(2重庆邮电大学通信学院，重庆 400065)

(3重庆工商大学计算机科学与信息工程学院，重庆 400067)

通过第一性原理计算，优化了铁磁性过渡离子掺杂的纤锌矿相硫化锌Fm0.125Zn0.875S(Fm=Fe、Co、Ni)的几何结构，计算了其电子结构，分析了其半金属性及其微观机制。结果表明：对不同的铁磁性杂质离子，Fm0.125Zn0.875S在费米面处的自旋极化率均为-100%,具有半金属性,是潜在的优质自旋注入材料。Fm0.125Zn0.875S具有较宽的自旋带隙，从而具有较高的居里温度和广泛的应用前景。Fe0.125Zn0.875S、Co0.125Zn0.875S 和 Ni0.125Zn0.875S的2×2×1 超胞的磁矩分别为 3.96μB、2.90μB和 2.00μB，主要来自于铁磁性过渡离子Fe、Co 和 Ni离子。这 3 种离子的电子结构分别为。

半金属铁磁体；电子结构；超胞磁矩

1983年de Groot等从理论上发现了三元合金NiMnSb和PtMnSb具有与普通铁磁性材料不同的输运性质[1]，它们的一种自旋取向的电子的能带结构呈现金属性，即费米面处于导带中，具有金属的行为；而另一种自旋取向的电子的能带则呈现绝缘体性质或半导体性质，即费米面处于带隙中。这种材料因具有单自旋输运而被称为半金属铁磁体(HMFs)。由于半金属材料具有±100%的自旋极化率，且电阻率较普通铁磁金属更接近于半导体材料，因此半金属铁磁体是一种理想的自旋半导体的自旋注入源(自旋电极材料)[2]。……