Спиновые состояния и энергия пробоя ZnO, легированного Fe³⁺: исследование методом DFT+U с поляризацией по спину
Ключевые слова:
ZnO, Легирование Fe³⁺, спиновое состояниеАннотация
В данной работе с помощью спин-поляризованного метода DFT+U были изучены спиновые состояния и изменения энергии запрещенной зоны, возникающие в результате замещающего легирования ионами Fe³⁺ в кристаллической решетке вюрцита ZnO. Расчеты показали, что высокоспиновая конфигурация ионов Fe³⁺ (3d⁵, S = 5/2) энергетически стабильна. Сильная гибридизация между орбиталями Fe 3d и O 2p создает обменное разделение (~2–3 эВ) и формирует дополнительные примесные состояния в запрещенной зоне. В результате эффективная ширина запрещенной зоны сужается, а оптические и магнитные свойства материала значительно изменяются. Полученные результаты указывают на перспективность легированного железом ZnO в области спинтроники и фотокатализа.
Библиографические ссылки
1. Özgür Ü., Alivov Y.I., Liu C., Teke A., Reshchikov M.A., Dogan S., Avrutin V., Cho S.-J.,
Morkoç H. A comprehensive review of ZnO materials and devices // J. Appl. Phys. – 2005. – Vol. 98.
– P. 041301.
2. Dietl T., Ohno H., Matsukura F., Cibert J., Ferrand D. Zener model description of
ferromagnetism in zinc-blende magnetic semiconductors // Science. – 2000. – Vol. 287. – P. 1019–1022.
3. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple //
Phys. Rev. Lett. – 1996. – Vol. 77. – P. 3865–3868.
4. Blöchl P.E. Projector augmented-wave method // Phys. Rev. B. – 1994. – Vol. 50. – P. 17953–
17979.
“Ilmiy tadqiqotlarni amaliyotga joriy qilishning muammo va yechimlari” mavzusidagi onlayn
xalqaro ilmiy-amaliy anjuman materiallar to‘plami. NamDU - 2026-yil 20-21-fevral
journal.namdu.uz --- 710 --- universaljurnal.uz
5. Dudarev S.L., Botton G.A., Savrasov S.Y., Humphreys C.J., Sutton A.P. Electron-energy-loss
spectra and the structural stability of nickel oxide: An LSDA+U study // Phys. Rev. B. – 1998. – Vol.
57. – P. 1505–1509.
6. Van de Walle C.G., Neugebauer J. First-principles calculations for defects and impurities:
Applications to III-nitrides // J. Appl. Phys. – 2004. – Vol. 95. – P. 3851–3879.
