Ru掺杂对闪锌矿ZnO磁光机理的影响

作者：于航; 李聪; 孙继智; 左桂鸿^*; 黄海亮

来源：原子与分子物理学报, 2023, 40(05): 147-152.

DOI：10.19855/j.1000-0364.2023.056003

• Ru掺杂
• 闪锌矿ZnO
• 第一性原理
• RKKY
• 光学性质

采用第一性原理方法，计算了Ru掺杂量为3.125 mt%—9.375 mt%范围内闪锌矿ZnO的电子结构、磁性参数和光学性质.计算结果表明，Ru掺杂量越高，体系的形成能越低，掺杂越容易，体系稳定性越高. Ru掺杂量为3.125 mt%时，体系表现出铁磁性；Ru掺杂量为6.25 mt%时，Ru-Ru间距为0.5671 nm的体系表现出铁磁性，Ru-Ru间距为0.4630 nm的体系表现出反铁磁性；Ru掺杂量为9.375 mt%时，体系表现出亚铁磁性.铁磁性系统的Ru-4d态在费米能级附近发生了明显的自旋劈裂效应，磁矩主要来源于Ru-4d态和O-2p态.上述特性说明，通过控制Ru在ZnO中的掺杂方式以及浓度，可以实现体系磁性的转变.在红外和远红外区域，掺杂对光学性质有较为显著的影响，各个掺杂方式均使该区域的吸收系数和反射率显著增大.这表明Ru掺杂闪锌矿ZnO可应用于磁、光一体的半导体材料.

• 单位
  牡丹江师范学院