نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود

چکیده

در این پژوهش خواص الکترونی و مغناطیسی نانولوله‌‌ زیگزاگ (0,9) GaAs خالص و آلایش‌یافته با 11/11 درصد عناصر واسطه( Sc, Ti, Cr, Mn , Fe, Co, Ni) در دو وضعیت دور و نزدیک، با استفاده از رهیافت نظریه‌ تابعی چگالی و تقریب چگالی موضعیLDA توسط کد محاسباتی SIESTA مطالعه شده است. ساختار نواری نشان دهنده این است که نانولوله خالص زیگزاگ (0،9) GaAs نیم‌رسانای غیرمغناطیسی با گاف نواری مستقیم است.آلایش 11/11 درصد آهن و منگنز جایگزین شده در جایگاه‌های گالیوم در فاز فرومغناطیس در وضعیت دور و کرم در وضعیت نزدیک حالت فرومغناطیس نشان دهنده خاصیت نیم‌فلزی با 100 درصد قطبش اسپینی است. ساختار منحصر به فرد قطبش اسپینی ترازهای انرژی به هیبریدشدگی بین اوربیتال‌های تراز d3 عناصر واسطه و اوربیتال p < /span>4 آرسنایدهای همسایه آن مربوط می‌شود. نتایج حاصل از این تحقیق می‌تواند جهت مطالعات تجربی آینده روی نیم‌رساناهای مغناطیسی رقیق شده مفید واقع گردد. با توجه به نتایج حاصله از این پژوهش، نانولوله‌های GaAs آلایش‌یافته با عناصر واسطه، به عنوان کاندیدای مناسب جهت کاربرد در قطعات اسپین‌ترونیکی پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Magnetic properties of zigzag (0,9) GaAs nanotube doped with 3d transition metals

نویسندگان [English]

  • R Fathi
  • T Movlarooy

چکیده [English]

of 3d transition metals (Sc, Ti, Cr, Mn , Fe, Co, Ni) in both far and close situations were studied based on spin polarised density functional theory using the generalized gradient approximation (LDA) with SIESTA code. The electronic structures show that zigzag (0,9) GaAs nanotubes are non-magnetic semiconductors with direct band gap. It was revealed that doping of 11.11 % Fe and Mn concentrations substituted in Ga sites in ferromagnetic phase in far situation and Cr sites in ferromagnetic phase in near situation introduces half metallic behavior with %100 spin polarization. The unique structure of spin polarised energy levels is primarily attributed to strong hybridization of 3d transition metal and its nearest-neighbor As-4p orbitals. The results of this study can be useful for empirical studies on diluted magnetic semiconductors (DMSs) and systemic investigation in 3d transitional metals. We suggest that GaAs nanotubes doped by transition metals would have a potential application as a spin polarised electron source for spintronic devices in the future.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DFT
  • DMS
  • GaAsn anotube spintronic
  • transition metals

1. P M Krstajić, V A Ivanov, F M. Peeters, V Fleurov and K Kikoin, Europhys. Lett. 61, 2 )2003( 235. 2. L Loureiro da Silva, M A Boselli, X F Wang, J Weberszpil, S S Makler, and I C da Cunha Lima, Braz. J. Phys. 32, 2 (2002). 3. J Hellsvik, B Skubic, L Nordström, B Sanyal, O Eriksson, P Nordblad, and P Svedlindh, Phys. Rev. B 78 (2008) 144419. 4. H Li, et al, J. Phys. Chem, 114 (2010) 11390. 5. Y P Song, P W Wang, X H Zhang, and D P Yu, Physica B 368 (2005) 16. 6. Q Wang, Q Sun, and P Jena, Nano Lett. 5 (2005) 1587. 7. Q Wang, Q Sun, and P Jena, Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 167202. 8. H Ohno, J. Vac. Sci. Technol. B 18 (2000) 2039. 9. H Ohno, F Matsukura, and Y Ohno, JSAP International 5 (2002) 4. 10. N Akdogan, “Origin of Ferromagnetisimin Oxide-Based Diluted Magnetic Semiconductors”, PhD. thesis Ruhr-University Bochum, Germany (2008). 11. H C Kandpal, G H Fecher and C Felser, J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (2007) 1507. 12. M Getzla, “Fundamentals of Magnetism”, Springer, Berlin Heidelberg (2008). 13. C Liu, F Yun, H Morkoc, J. Mat. Sci: Materials in Electronics. 16 (2005) 555. 14. J M. Soler, E Artacho, J D Gale, A Garcia, J Junquera, P Ordejon, and D Sanchez-Portal, J. Phys: Condens. Matter 14 (2002) 2745. 15. J P Perdew, K Burke, and M Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77 (1996) 3865. 16. N Troullier and J Martins, Phys. Rev. B 43, 3 (1991-2) 1993. 17. N Troullier and J Martins, Phys. Rev. B 43 (1991) 8861. 18. Y Guo, X Yan and Y Yang, “First-principles Study of Narrow Single-walled GaN Nanotubes”, College of Science, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu 210016, China (2000). 19. C Zener, Phys. Rev. 81 (1951) 440. 20. T Dietl, H Ohno, F Matsukura, J Cibert, and D Ferrand, Science 287 (2000) 1019. 21. P W Anderson, Phys. Rev., 79 (1950) 350. 22. N. Akdogan; “Origin of Ferromagnetism in Oxide-based Diluted Magnetic semiconductors”, Ruhr-Universitat Bochum, Germany (2008).

تحت نظارت وف ایرانی