黄国亮，张志华，陶华龙

(大连交通大学 材料科学与工程学院，辽宁 大连 116028)*

0 引言

稀磁半导体(Diluted magnetic semiconductors，DMS)利用半导体材料作为基质，通过掺杂使材料同时具有磁性和半导体性质.DMS 材料具有优异的磁、磁光、磁电性能，使其在高密度非易失性存储器、磁感应器、光隔离器、半导体集成电路、半导体激光器和自旋量子计算机等领域有广阔的应用前景［1－3］，已成为当今材料领域中研究的热点.由于DMS 材料集载流子的荷电性和自旋于一身而成为自旋电子学的基础材料之一.

碳化硅(Silicon carbide，SiC)具有宽带隙和高击穿强度、高热导率、高饱和电子漂移速率等优点.研究表明，Ni、Mn和Co 掺杂6H－SiC 稀磁半导体系统具有铁磁性，6H－SiC 基稀磁半导体是较好的新型DMS 材料之一［4－5］.Miao 等人［6］分析了过渡金属元素(Transition metal，TM)掺杂3C－SiC体系中的磁相互作用，结果表明在掺杂Mn和Cr时体系是处于铁磁性稳定的［7］，而Fe 掺杂4HSiC 是顺磁性的［7－8］.Los 等人［8］指出在TM 掺杂3C－SiC和4H－SiC 体系中磁性和非磁性状态都可能存在，主要取决于TM 原子周围的环境［7－9］.Song 等人［10］在Al 掺杂4H－SiC 体系里观察到明显的玻璃态铁磁现象，研究证明Al 原子有稳定SiC 结构的作用［11］，故Al和TM 元素共掺杂能提高体系的稳定性.然而，SiC 是一种典型的多型(polytype)结构化合物，它的最显著特征为所有的多型体均由相同的Si－C 双层堆垛而成，结构之间的差别仅在于沿c 轴方向的一维堆垛顺序不同以及c 轴的长短不同.不同结构的SiC 掺杂过渡金属元素后，磁性质是否相同?Al和TM 元素共掺杂能否提高体系的铁磁性?

本文采用第一性原理计……