黄毅华 江东亮 张辉 陈忠明 黄政仁

(中国科学院上海硅酸盐研究所结构中心、高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050)(2016年7月19日收到;2016年9月29日收到修改稿)

Al掺杂6H-SiC的磁性研究与理论计算∗

黄毅华†江东亮 张辉 陈忠明 黄政仁

(中国科学院上海硅酸盐研究所结构中心、高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050)(2016年7月19日收到;2016年9月29日收到修改稿)

d0铁磁性SiC被认为是自旋电子学领域的关键材料之一,受到广泛关注.本文采用氩气气氛保护的共烧掺杂方法制备具有d0铁磁性的Al掺杂6H-SiC粉体.氩气气氛能有效抑制SiC在高温下的分解,保护Al的有效掺入.所制备的粉体磁滞回线明显,矫顽力大,饱和磁矩达到0.07emu/g.随着煅烧温度的升高,粉体从原来的抗磁性逐渐转变为铁磁性,当温度进一步升高至2200◦C以上时,粉体重新表现为抗磁性.采用第一性原理计算了其磁性的来源,并分析其净自旋在正空间中的分布情况.计算表明,Al原子与空位的共同作用产生了1.0µB的局域磁矩,且其在c轴方向具有较稳定磁耦合作用.Al掺杂6H-SiC粉体的磁性主要来自于C原子的p轨道电子.

d0铁磁性,SiC,高温掺杂

1引 言

d0铁磁性是2005年爱尔兰科学家Coey在综述[1]其连续4年在《Nature》发表的3篇论文[2−4]等工作时提出的一个概念,即在d轨道和f轨道没有不成对电子的情况下,材料(如石墨、CaB6和HfO2等)具有铁磁性和高于室温居里温度的一种性能.一直以来,铁磁性都是Fe,Co,Ni等不成对d电子元素和稀土等不成对f电子元素所专有的性能……