半金属材料相关问题的第一性原理研究

Spintronics is one of the hot spots now, a key problem of which is improving spin polarization. The half-metal is ideal candidate, which have a broad application prospects for the devices with good stability, data processing speed, low power loss and high integration density and other areas. In response to the new functional material, we will carry out a study of the following aspects:. (1)Calculate accurately the energy gaps of half-metallic materials, then obtain their optical properties and transport coefficients, being consistent with the experimental results.. (2) By a strain-controlling method, find the ways to enlarge half-metallic gaps and to increase the Curie temperatures of the half-metallic materials; research the surface and interface effects to half-metallic properties of half-metallic materials.. (3)With the help of the substitution, strain and imposing an additional electric field or magnetic field，predict new half-metallic materials; search out the topological characteristics related with half-metallic materials.

自旋电子学是当今研究的热点之一，其中需要解决的关键问题之一是提高自旋极化率。半金属是比较理想的候选材料，这类材料对稳定性好﹑数据处理速度快﹑功率损耗低以及集成密度高的器件等领域有着广泛的应用前景。针对这类新型功能材料，将进行以下几方面的研究：. （1）准确计算半金属材料的能隙，在此基础上计算这些材料的光学性质，以及输运系数，得到与实验一致的结果。. （2）通过应变调控的方法，找到加大半金属能隙和提高半金属居里温度的思路；研究表面和界面对半金属材料特性的影响。. （3）通过替代﹑应变﹑加电场或磁场的方法预言新的半金属材料；寻找与半金属材料有关的拓扑性质。

自旋电子学是当今研究的热点之一，其中需要解决的关键问题之一是提高自旋极化率。铁磁半金属和半导体是比较理想的候选材料，这类材料对稳定性好﹑数据处理速度快﹑功率损耗低以及集成密度高的器件等领域有着广泛的应用前景。主要工作如下：.（1）通过GGA+U计算，理论预言了半金属材料Eu4O3N，它的最大特点是具有很大的磁矩，Eu磁矩高达大约 7 μB。.（2）通过使用mBJ交换势克服能隙问题和铁磁和各种反铁磁能量比较，理论预言CrO2/TiO2超晶格是铁磁半导体，并且在很大晶格常数范围内都是铁磁半导体。 .（3）通过使用mBJ交换势，研究了闪锌矿铁磁半金属和半导体构成的超晶格 (CrX)2/(YX)2 (X=As, Sb;Se, Te and Y=Ga; Zn)，计算结果出示它们都是性能优良的铁磁半金属。. 我们的工作为寻找潜在的铁磁半金属和半导体提供一定的理论基础，促使进一步的实验工作。