• 书名：稀磁半导体材料的理论设计与计算

• ISBN：978-7-5240-0295-6

• 出版社：冶金工业出版社有限公司

• 定价：80

• 作者：卢一林,崔方超,董盛杰

• 出版时间：2025-07-18

内容简介

稀磁半导体因兼具电子的电荷和自旋双重量子属性，使其成为微电子学领域新的研究热点。近年来，大部分的研究主要针对II–VI和III–V族半导体进行掺杂改性，而较少关注于其他母体材料。本书主要介绍了几种新型稀磁材料的电子结构和磁学性质，讨论、分析了这些稀磁材料的磁性耦合机制以及磁性起源问题，为高新技术材料的合成与设计以及离子掺杂理论的探索提供可资借鉴的重要理论和方法。

本书适合于材料设计与计算、凝聚态物理学以及计算机科学等领域的科研人员、技术人员阅读，也可作为材料物理、凝聚态物理等专业课程的参考书。

编辑推荐

本书主要面向材料科学与工程、应用物理、电子科学与技术等专业的高年级本科生、研究生，以及从事半导体器件研发的工程技术人员。建议读者在阅读前具备固体物理、量子力学基础。针对不同阅读需求，工程应用导向型读者可重点研读第5-7章的材料设计，而关注学科前沿的研究者宜深入剖析第8章的前瞻性展望——该章系统梳理了拓扑自旋器件、量子信息接口等新兴方向的理论突破点与技术演进路径。

目录

第1章 绪论. 1

1.1 计算物理学概述. 1

1.2 稀磁半导体的研究简述. 2

1.2.1 稀磁半导体的的介绍. 2

1.2.2 II-VI族稀磁半导体. 4

1.2.3 III-V族稀磁半导体. 5

1.2.4 其它类稀磁半导体. 10

1.3 二维材料的设计及特点. 13

第2章 第一性原理计算方法. 15

2.1 Born-Oppenheimer绝热近似 15

2.2 Hartree-Fock近似 16

2.3 密度泛函理论. 16

2.3.1 Hohenberg-Kohn定理. 17

2.3.2 Kohn-Sham方程 17

2.4 交换关联能泛函. 18

2.4.1局域密度近似 18

2.4.2广义梯度近似 18

2.4.3修正密度泛函理论(DFT+U). 19

2.4.4杂化泛函理论 19

2.5 赝势方法. 19

2.6常见的计算软件2

第3章 氢化物烯磁材料. 21

3.1 计算方法与模型. 22

3.2本征MgH2的结构和电子性质. 22

3.3 3d过渡金属V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni 掺杂MgH2 23

3.3.1 过渡金属掺杂MgH2的几何结构和稳定性 23

3.3.2 过渡金属掺杂MgH2的电子结构 25

3.3.3 过渡金属掺杂MgH2的磁性耦合 28

3.3.4 过渡金属掺杂MgH2与AlH3的比较 30

3.4本章小结 33

第4章 硫化物烯磁材料. 35

4.1计算方法和模型 36

4.2 本征PbS的几何结构和电子性质. 37

4.3 V、Cr和Mn掺杂PbS 38

4.3.1 V、Cr和Mn掺杂PbS的几何结构和稳定性. 38

4.3.2 V、Cr和Mn掺杂PbS的电子结构和磁性. 39

4.3.3双轴应变对V和Mn掺杂体系的性能调控 44

4.4 Fe、Co和Ni掺杂PbS. 45

4.4.1 Fe、Co和Ni掺杂PbS的几何结构和稳定性 45

4.4.2 Fe、Co和Ni掺杂PbS的电子结构和磁性 46

4.4.3双轴应变对Ni掺杂体系的性能调控 50

4.5 本章小结. 52

第5章 氯化物烯磁材料. 53

5.1计算方法和模型 53

5.2 B、C、N和O 掺杂AgCl 54

5.2.1掺杂体系的稳定性 54

5.2.2掺杂体系的磁性 56

5.2.3掺杂体系的电子结构 57

5.3 B、C、N和O 掺杂NaCl和NaCl (001)表面 59

5.3.1 NaCl块体掺杂体系的结构稳定性. 59

5.3.2 NaCl块体掺杂体系的电子结构及磁性. 61

5.4本章小结 67

第6章 氧化物磁性超晶格. 69

6.1计算方法和模型 69

6.2岩盐结构超晶格(MO)1(MX)1 (001) (M = Ca和Sr; X = N和C) 70

6.2.1 CaO和SrO的基本性质 71

6.2.2 (MO)1(MX)1 (001) (M = Ca和Sr; X = N和C)的晶格参数 71

6.2.3 (MO)1(MX)1 (001) (M = Ca和Sr; X = N和C)的电子结构和磁性 72

6.3纤锌矿结构超晶格(MC)1(SiC)1 (0001) (M = Ca和K). 75

6.3.1 (MC)1(SiC)1(M = Ca和K)的结构稳定性 77

6.3.2 (MC)1(SiC)1 (M = Ca和K)的电子结构和磁性. 78

6.3.3 (MC)1(SiC)1,(MC)1(GeC)1和(MC)1(SnC)1(M = Ca和K)的比较. 82

6.4本章小结 83

第7章 二维磷烯稀磁材料. 85

7.1黑磷烯稀磁材料 85

7.2 紫磷烯稀磁材料. 92

7.2.1非金属掺杂 92

7.2.2 过渡金属掺杂 100

7.3 二维自旋场效应晶体管设计 108

7.4本章小结. 113

参考文献 115-134