我們介紹了閃鋅礦結(jié)構(gòu)和NiAs結(jié)構(gòu)中的CrSb的磁性能的第一性原理研究。最后我們使用了局域自旋密度和廣義梯度近似中的全電子全電勢(shì)線性平面波方法。給出了不同結(jié)構(gòu)和相得各種物理量，諸如總磁矩和局部磁矩。除此之外，通過(guò)計(jì)算內(nèi)聚能，能帶結(jié)構(gòu)，態(tài)密度以及荷質(zhì)比密度來(lái)對(duì)所研究的性質(zhì)的進(jìn)行詳細(xì)分析。CrSb是閃鋅礦結(jié)構(gòu)中磁矩為3.000 的半金屬鐵磁體。在平衡體積下它的半金屬能隙達(dá)到0.69eV。
1. 引言
最近de Groot et al.介紹了一類磁性材料，通過(guò)結(jié)合半導(dǎo)體技術(shù)和磁性能開啟了磁電器件的發(fā)展之門。這種spintronic器件開發(fā)了自旋電子以及它們電荷的存儲(chǔ)和傳輸?shù)男畔?。它們是半金?HMs),即，在一個(gè)費(fèi)米能級(jí)只出現(xiàn)一個(gè)自旋方向帶隙的材料，而其它自旋方向具有金屬特征。因此期望從這些材料中得到100%自旋極化的傳導(dǎo)電子。
已經(jīng)使用將過(guò)渡金屬摻雜到III-V族或II-VI族半導(dǎo)體或者從弱磁性半導(dǎo)體中(DMSs)中尋找這種可能的磁性材料。其他可能性包括使用分子束外延從閃鋅礦結(jié)構(gòu)或纖鋅礦結(jié)構(gòu)中不斷增長(zhǎng)的二元化合物中尋找這種磁性材料。在這些化合物中，CrSb得到了特別的關(guān)注。我們知道的CrSb的一般結(jié)構(gòu)是六角晶相(NiAs型)，它在710K的Neel溫度下是反鐵磁性的。
最近，在閃鋅礦結(jié)構(gòu)中利用分子束外延方法在III-V半導(dǎo)體上生成了CrSb薄膜并且被證實(shí)在室溫下可以顯示鐵磁行為。一些理論研究已經(jīng)處理了CrSb的這個(gè)相。Lui用全電勢(shì)線性綴加平面波(FP-LAPW)方法預(yù)測(cè)了閃鋅礦結(jié)構(gòu)中的一種HM CrSb晶相，它可以達(dá)到0.774eV，磁矩可達(dá)3.000 Shirai計(jì)算了ZB-CrSb的Curie溫度并發(fā)現(xiàn)此溫度等于1600K。
在這篇文章中我們延續(xù)了以前的研究，使用代表技術(shù)發(fā)展水平的從頭計(jì)算自洽FPLAPW方法對(duì)ZB和NiAs結(jié)構(gòu)的CrSb的電子性質(zhì)和磁性能提供一個(gè)更完整的理解。文章的剩余部分組織如下。在第II部分，簡(jiǎn)要的描述了本項(xiàng)研究中用到的計(jì)算方法。在第III部分將討論關(guān)于結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的結(jié)果。在第IV部分對(duì)工作做了總結(jié)。