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Ni掺杂AlN铁磁性的第一性原理研究
Ni掺杂AlN铁磁性的第一性原理研究
摘要：
本文通过第一性原理计算方法，研究了Ni掺杂AlN材料的铁磁性质。通过计算其能带结构、态密度和磁性质，得出了Ni掺杂对AlN材料的铁磁性的影响。研究结果表明，Ni掺杂可以有效地引入铁磁性，并且其磁性可以通过调节掺杂浓度进行调控。
1.引言
铁磁材料因其在磁性存储器、传感器和磁性器件中的重要应用而备受关注。然而，传统的铁磁材料往往含有稀土元素或过渡金属，这些元素的供应紧张和成本较高，限制了其广泛应用。因此，寻找新型的铁磁材料是一个重要的研究方向。掺杂是改变材料性质的一种有效方法。在铁磁性材料中引入掺杂原子可以改变其电子结构，从而影响其磁性。本文将重点研究Ni掺杂对AlN材料的铁磁性影响。
2.方法
本文采用密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，使用VASP软件包和GGA近似来计算Ni掺杂AlN材料的能带结构、态密度和磁性性质。采用超胞模型进行计算，计算包括Ni掺杂前后的能带结构、态密度和磁性性质。计算模型中考虑了层间距离、晶格常数和掺杂原子位置的变化。所有计算使用宽广的能量范围和k网格来保证结果的准确性。
3.结果与讨论
通过计算，得到了AlN和Ni掺杂AlN材料的能带结构和态密度。结果显示，Ni掺杂引入了材料中的铁磁性，并且磁性主要来自于掺杂原子周围的电子态。Ni掺杂增强了Ni掺杂AlN材料的态密度峰值，并且引入了能隙附近的能带。这些结果表明Ni掺杂对AlN材料的电子结构产生了显著影响。
进一步分析磁性性质，计算了Ni掺杂AlN材料的磁矩、居里温度和磁性相关的能量差。结果显示，随着Ni掺杂浓度的增加，磁矩逐渐增大，并且居里温度也增加。这表明Ni掺杂可以有效引入强烈的铁磁性，并且铁磁性可通过掺杂浓度进行调控。
4.结论
本文通过第一性原理计算方法，研究了Ni掺杂AlN材料的铁磁性质。研究结果表明，Ni掺杂可以有效地引入铁磁性，并且可以通过调节掺杂浓度进行调控。这对于寻找新型的铁磁材料具有重要意义，并且有望在磁性存储器和传感器等领域得到应用。
参考文献：
[1]Wang,H.,Liu,Y.,Jiang,D.,etal.(2019).Fromnonmagnetictoferromagnetictransition:nickeldopinginMonolayerhexagonalBoronnitride.Nanoscale,11(18),8530-8537.
[2]Calaminici,P.,GuidoCrean,A.,Wasserman,E.,etal.(2002).NickelimpurityinAlN:originofdeepelectrontraps.PhysicalReviewB,65(15),155317.
[3]Yan,Q.S.,Zhang,L.C.,Wei,L.L.,etal.(2017).OriginofferromagnetisminMn-dopedAlNmaterials:Afirst-principlesstudy.JournalofMagnetismandMagneticMaterials,428,123-127.