Феромагнетизм напівметалевих нанолистів GaN, легованих ванадієм, та його застосування у спінтронних пристроях
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe69.10.754Ключові слова:
теорiя функцiонала густини, апроксимацiя, магнiтний момент, нанострiчкаАнотація
Проведено розрахунки в рамках теорiї функцiонала густини та з використанням узагальненого градiєнтного наближення для вивчення електронних структур, густини станiв i магнiтних властивостей GaN нанолистiв, легованих атомами ванадiю (V-GaN-НЛ), з рiзними концентрацiями легуючих домiшок (2,08% i 4,16%). Всi розрахунки проводилися за допомогою програмного пакету Atomistix ToolKit. Виявлено покращення електронних властивостей V-GaN-НЛ при значеннi параметра Хаббарда U = 4 еВ. V-GaN-НЛ демонструють наявнiсть стабiльних феромагнiтних станiв вiдносно вiдповiдних антиферомагнiтних станiв. Виявлено, що розраховане значення температури Кюрi для VGaN-НЛ перевищує кiмнатну температуру. Результати розрахункiв показують, що V-GaN-НЛ можуть бути гарними кандидатами для спiнтронiки внаслiдок їх хорошого напiв-металевого феромагнетизму.
Посилання
H. Ohno. Making nonmagnetic semiconductors ferromagnetic. Sci. 281, 951 (1998).
https://doi.org/10.1126/science.281.5379.951
Z. Igor, F. Jaroslav, S. D. Sarma. Spintronics: Fundamentals and applications. ReV. Mod. Phys. 76, 323 (2004).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.323
N. Ismayilova. Electronic and magnetic properties of Mndoped CdSe nanoribbon: First-principles calculations. Eur. Phys. J. Plus. 139, 321 (2024).
https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-024-05122-1
N. Ismayilova, Z. Jahangirli, S. Jabarov. Mn impurity in InN nanoribbon: An Ab initio investigation. J. Supercond. Nov. Magn. 36, 1983 (2023).
https://doi.org/10.1007/s10948-023-06641-1
S. Nakamura, T. Mukai, M. Senoh. Candela-class highbrightness InGaN/AlGaN double-heterostructure bluelight-emitting diodes. Appl. Phys. Lett. 64, 1687 (1994).
https://doi.org/10.1063/1.111832
S. Nakamura. The roles of structural imperfections in InGaN-based blue light-emitting diodes and laser diodes. Sci. 281, 961 (1998).
https://doi.org/10.1126/science.281.5379.956
K. Sato, P.H. Dederics, H. Katayama-Yoshida. Curie temperatures of III-V diluted magnetic semiconductors calculated from first principles. Europhys. Lett. 3, 403 (2003).
https://doi.org/10.1209/epl/i2003-00191-8
G. Xiang Chen, D. Dou Wang, J. Qing Wen, A. Ping Yang, J. Min Zhang. Structural, electronic, and magnetic properties of 3d transition metal doped GaN nanosheet: A firstprinciples study. Quantum Chem. 116, 1000 (2016).
https://doi.org/10.1002/qua.25118
G. Yanhua, C. Mingxing, G. Zhaohui, Y. Xiaohong. Firstprinciples calculations for magnetic properties of Mndoped GaN nanotubes. Phys. Lett. 372, 2688 (2008).
https://doi.org/10.1016/j.physleta.2007.12.040
N.S. Orcid, D. Bayerl, G. Shi, K.A. Mengle, E. Kioupakis. Electronic and optical properties of two-dimensional GaN from first-principles. Nano Lett. 17, 7345 (2017).
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b03003
M.L. Reed, N.A. El-Masry, H.H. Stadelmaier, M.K. Ritums, M.J. Reed, C.A. Parker, J.C. Roberts, S.M. Bedair. Room temperature ferromagnetic properties of (Ga, Mn)N. Appl. Phys. Lett. 79, 3473 (2001).
https://doi.org/10.1063/1.1419231
H.X. Liu, S.Y. Wu, R.K. Singh, L. Gu, D.J. Smith, N. Newman, N. Dilley, L. Montes, M. Simmonds. Observation of ferromagnetism above 900K in Cr-GaN and Cr-AlN. Appl. Phys. Lett. 85, 4076 (2003).
https://doi.org/10.1063/1.1812581
H. Seong, J. Kim, S. Lee, S. Kim, U. Kim, T. Park, H. Choi. Room-temperature ferromagnetism in Cu doped GaN nanowires. Nano Lett. 7, 3366 (2007).
https://doi.org/10.1021/nl0716552
D. Han, J. Parka, K.Rhie, S. Kim, J. Chang. Ferromagnetic mn-doped GaN nanowires. Appl.Phys. Lett. 86, 032506 (2005).
https://doi.org/10.1063/1.1852725
V. Sharma, S. Srivastava. Strain-mediated electronic properties of pristine and Mn-doped GaN monolayers. Mater. Res. Express. 5, 045001 (2018).
https://doi.org/10.1088/2053-1591/aab7d0
G. Yao, G. Fan, S. Zheng. First-principles analysis on Vdoped GaN. Opt. Mater. 34, 1593 (2012).
https://doi.org/10.1016/j.optmat.2012.04.001
M. Xiao, T. Yao, Z. Ao, P. Wei, D. Wang, H. Song. Tuning electronic and magnetic properties of GaN nanosheets by surface modifications and nanosheet thickness. Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 8692 (2015).
https://doi.org/10.1039/C4CP05788K
A. Husam, A. Amir, A. Makram, A. Abdulkhale. Review of GaN optical device characteristics, applications, and optical analysis technology. Mater. Today. 42, 2815 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.727
Y.C. Yeo, T.C. Chong, M.F. Li. Electronic band structures and effective-mass parameters of wurtzite GaN and InN. J. Appl. Phys. 83, 1429 (1998).
https://doi.org/10.1063/1.366847
Q. Chen, H. Hu, X.J. Chen, J.L. Wang. Tailoring band gap in GaN sheet by chemical modification and electric field: Ab initio calculations. Appl. Phys. Lett. 98, 053102 (2011).
https://doi.org/10.1063/1.3549299
N. Ismayilova, S. Asadullayeva. First principle calculation of magnetic properties of doped Mn : ZnGa2S4. J. Supercond. Nov. Magn. 35, 1107 (2022).
https://doi.org/10.1007/s10948-022-06147-2
S.G. Asadullayeva, N.A. Ismayilova, T.G. Naghiyev. Infrared photoluminescence and dynamic properties of ZnGa2Se4. Mod. Phys. Lett. B 37 (34), 2350166 (2023).
https://doi.org/10.1142/S021798492350166X
S. Asadullayeva, N. Ismayilova, Q. Eyyubov. Optical and electronic properties of defect chalcopyrite ZnGa2Se4: Experimental and theoretical investigations. Solid State Commun. 356, 114950 (2022).
https://doi.org/10.1016/j.ssc.2022.114950
S.G. Asadullayeva, Z.A. Jahangirli, T.G. Naghiyev, D.A. Mammadov. Optical and Dynamic Properties of ZnGa2S4. Physica status solidi (B) 258 (8), 2100101 (2021).
https://doi.org/10.1002/pssb.202100101
N. Ismayilova, S. Jabarov. First principles calculations of the magnetic properties of PbTi1−xMnxO3. Can. J. Phys. 100, 398 (2022).
https://doi.org/10.1139/cjp-2022-0008
Q. Tang, Y. Cui, Y. Li, Z. Zhou, Z. Chen. How do surface and edge effects alter the electronic properties of GaN nanoribbons? J. Phys. Chem. C 115, 1724 (2011).
https://doi.org/10.1021/jp109829c
H. Li, J. Dai, J. Li, S. Zhang, J. Zhou, L. Zhang, W. Chu, D. Chen, H. Zhao, J. Yang, Z. Wu. Electronic structures and magnetic properties of GaN sheets and nanoribbons. J. Phys. Chem. C 114, 11390 (2010).
https://doi.org/10.1021/jp1024558
M. Junaid, J. Liu, S. Hussain, M. Usmani, M. Ismail, A. Khalid. First principle study of optical properties of Cu doped zincblende GaN for novel optoelectronic applications. Optik. 208, 164529 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.164529
M. Sheraz, M. Ikram, Li-Jie Shi, B. Zou, H. Ullah, M. Yar Khan. Computational insights into optoelectronic and magnetic properties of V(III)-doped GaN. J. Solid State Chem. 304, 122606 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122606
R. Gonzalez, W. Lopez, J.A. Rodriguez. First-principles calculations of structural properties of GaN: V. Solid State Commun. 144, 109 (2007).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
