闪锌矿稀磁半导体中的点缺陷对材料和器件性质的影响

闪锌矿结构的稀磁半导体由于在晶格结构和电导上和已经广泛应用的硅、锗等材料相容，因而是重要的自旋电子学材料。实验研究发现，这类材料的饱和磁矩和居里温度等会随着生长温度和杂质浓度的改变而发生一些反常改变，传统的均匀掺杂模型不能解释相关现象。通过第一性原理总能计算，我们发现不同类别的点缺陷，如取代位、间隙位、反位，对这类材料的磁性有着重要的影响，随着过渡金属离子浓度以及生长温度的改变，会形成具有不同结构与分布的点缺陷，从而使得实际测量的饱和磁矩及居里温度远小于均匀掺杂模型的计算结果。本项目计划通过精确的第一性原理计算，对闪锌矿结构稀磁半导体中的各类点缺陷的形成、分布及其对材料磁性和输运性质的影响进行系统研究，可以进一步深入对这类材料中磁性起源的认识，并希望能从理论上预言出性能更优良的自旋电子学材料。