《耦合異質層納米結構及其磁有序的研究》是依託清華大學，由倪軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：耦合異質層納米結構及其磁有序的研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：倪軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低維和納米體系的磁性質由於其獨特的量子效應和在自旋電子學上的套用，而得到廣泛關注。耦合異質層納米結構在解決實現納米體系磁有序的載流子濃度，能帶剪裁和摻雜等問題中具有突出的優勢。在本項目中，我們將通過對於耦合異質層納米結構及其磁有序的研究，探索耦合異質層納米結構的形成和穩定性，預言不同構型的穩定的耦合異質層結構及其生成途徑。揭示異質層不同功能層的作用及耦合所產生的豐富的量子效應，提出新型納米磁有序產生機制,通過耦合異質層豐富的載流子濃度變化和能帶剪裁的途徑，預測新型磁有序態及其性質。揭示各類耦合異質層納米體系的結構和電子性質以及磁性質的關聯，研究構建具有強的自旋軌道耦合的納米結構以及產生新型量子態的可能性，掌握通過吸附摻雜，空位機制，外場調控改變載流子濃度的方法，實現耦合異質層納米磁有序的調控，設計產生豐富磁性能的納米量子器件。為發展新型納米材料和器件提供物理模型和理論預言。
結題摘要
低維和納米體系的磁性質因其獨特的量子效應和在自旋電子學上的套用，而得到廣泛關注。耦合異質層納米結構在解決實現納米體系磁有序的載流子濃度，能帶剪裁和摻雜等問題中具有突出的優勢。在本項目的研究中，我們對耦合異質層納米結構及其磁性質開展了多方面的研究。我們用第一性原理研究了硼-碳夾層結構的電子性質。發現硼-碳雙層之間插入鈉原子層的體系可以實現類狄拉克費米子特性。這種特殊電子結構和良好的穩定性質歸因於兩個單層結構的狄拉克點交疊和鹼金屬原子的電荷摻雜。我們計算了硼-碳吸附結構的磁性和電偶極矩，其無磁性的態和反鐵磁是簡併的，並可通過外加電場加以消除。對於硼-碳吸附無磁性的鹼金屬或鹼土金屬原子的體系，我們發現可以在外加電場的情況下誘導出磁性。隨著電場強度的變化系統的磁矩和電偶極矩都具有特殊的跳變，表現出良好的開關性質。由於伴隨著電偶極矩的變化磁性也是突變的，因此體系表現出強烈的磁性和偶極矩的耦合特性。這些結果為磁電耦合器件設計提供了理論預言。我們利用第一性原理計算結合重整化群方法研究了鋰吸附的BC3納米結構中有可能出現的對稱破缺態。發現鞍點的存在使得體系記憶體在很強的鐵磁漲落和反鐵磁漲落，在它們的共同作用下，鋰吸附的BC3表現出螺旋性p+ip’超導。我們發現Mxene和藍磷可以形成晶格非常匹配的四種能量上穩定的二維異質結結構，其中包括電子和空穴空間上分離的第二類異質結結構，這種第二類異質結結構可以用於光電器件和太陽能電池。我們發現相對於Cr和Fe摻雜的矽稀體系會呈現具開關性質的磁電效應；並強烈的依賴於電場的方向，我們稱之為磁電二極體。我們利用第一性原理研究了金屬原子吸附在砷烯上的磁性質，發現金屬原子可以穩定的吸附在砷烯表面而不是在其表面形成團簇；吸附使得砷烯變為半金屬和自旋半導體，這在自旋半導體領域具有套用價值；以上研究為發展新型納米材料和器件提供了物理模型和理論預言。
