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Hf掺杂LaMnO_(3)的第一性原理研究

         
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LaMnO_(3)是一种钙钛矿结构的绝缘体,因具有很多优异的性质受到广泛关注,然而以往研究主要集中在LaMnO_(3)的p型掺杂,而针对其n型掺杂的研究相对较少.基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究不同Hf掺杂浓度下La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)的晶格结构和电子能带结构,以及La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)的光吸收性质和其与Ba掺杂作为导线构成的同质三明治两端子器件的自旋阀性质.结果表明,Hf掺杂的La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)最稳定基态结构为反铁磁结构或者亚铁磁结构,而非铁磁体;Hf在体系中以稳定的+4价离子存在,展现出n型掺杂的性质;当掺杂浓度x≤0.031时,La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)的能带带隙与非掺杂本征体LaMnO_(3)的带隙相近,并在带隙中形成了孤立的杂质能级.光吸收谱计算结果表明,随着Hf掺杂浓度上升,La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)光吸收边出现红移,光学带隙减小.利用La3/4Ba1/4MnO_(3)作为左右导线、La3/4Hf1/4MnO_(3)作为中心层可以构建自旋阀器件,其费密能级处的磁电阻达到了~(2.8×10^(5))%,通过门电压调控中心层,磁电阻可达~(5.1×10^(5))%.研究结果可为后续设计新型自旋电子学器件提供理论参考.

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