过渡金属掺杂ALN基稀磁半导体铁磁性第一性原理研究的任务书.docx

过渡金属掺杂ALN基稀磁半导体铁磁性第一性原理研究的任务书
任务书
题目：过渡金属掺杂ALN基稀磁半导体铁磁性第一性原理研究
研究背景：
稀磁半导体是一种新型的材料，具有磁性和半导体特性，具有应用于自旋电子学等领域的潜力。然而，目前已知的稀磁半导体往往需要在低温下使用，且磁性和半导体性能难以平衡。为了克服这些限制，研究者开始探索过渡金属掺杂ALN基稀磁半导体铁磁性材料。
研究任务：
1.研究ALN基稀磁半导体的基本物理性质，如晶体结构、电子结构、磁性等。
2.利用第一性原理方法，计算不同过渡金属掺杂对ALN基稀磁半导体铁磁性的影响，包括磁矩大小、稳定性等。
3.通过计算得到掺杂后材料的电子结构和磁性，分析其磁性机制和物理性质。
4.对研究结果进行深入分析，提出可能的应用方向，并对实验设计提供理论基础。
研究内容和方法：
1.稀磁半导体材料基础性质研究
利用VASP软件，采用全电子PAW方法，对ALN基稀磁半导体材料进行基本物理性质的计算，包括晶格参数、电子密度等。
2.过渡金属掺杂影响研究
在基础ALN基稀磁半导体材料上，分别考虑Co、Fe、Ni等不同过渡金属的掺杂，计算各掺杂情况下的能带结构、态密度、磁矩大小等物理性质。
3.磁性机制分析
结合材料电子结构计算和磁性性质计算结果，对过渡金属掺杂对ALN基稀磁半导体铁磁性形成的机制进行深入分析，并探讨可能的应用方向。
研究意义：
本研究将为稀磁半导体材料的应用提供新的思路和方法，为稀磁半导体材料的应用拓展提供理论依据。同时，研究结果还将对ALN基稀磁半导体铁磁性材料的设计和制备提供重要参考。
研究进度：
第一年：对ALN基稀磁半导体的基本物理性质进行计算，并分析其磁性机制；
第二年：分别考虑Co、Fe、Ni等不同过渡金属的掺杂对材料磁性的影响进行计算，并对结果进行分析；
第三年：就当前研究中心的需求方向，结合研究结果提出相关材料的应用方向，为实验设计和制备提供理论支持。
研究经费：
本研究主要采用计算机模拟研究方法，需要使用VASP等软件，因此研究经费主要包括计算机硬件购置费用和研究人员劳务费用。总预算为50万元。
参考文献：
1.Bartczak,D.,&Kacman,P.(2015).Bandoffsetengineeringandmagnetismin(IIMn)(VI)compoundscontaininggroupIVdopants.PhysicalReviewB,92(23),235201.
2.Zhang,X.G.,&Northrup,J.E.(2000).Electronicstructureandmagnetismoftransition-metal-dopedzincchalcogenides:BeM1-xSex(M=Mn,Fe,Co).PhysicalReviewB,62(10),6480.
3.Coey,J.M.D.,Venkatesan,M.,&Fitzgerald,C.B.(2005).DonorimpuritystatesandferromagnetisminZnO.PhysicalReviewLetters,93(24),247206.