Cd1-xZnxCr2Se4铬硒尖晶石的磁性、半金属性与电子特性研究

摘要： 我们研究了磁场强度高达15 T条件下，(0.35 ≤ x ≤ 0.55)组分的晶体Cd1-xZnxCr2Se4尖晶石的磁性。发现总磁矩、居里温度、晶格参数和交换积分均随锌掺杂量增加而降低。采用全势增广平面波(FP-LAPW)方法进行的第一性原理计算，结合广义梯度近似(GGA)与修正贝克-约翰逊(mBJ)势来修正能隙，研究了材料的磁性和电子结构。计算结果与实验数据高度吻合。研究表明体系中存在铁磁(FM)与反铁磁(AFM)相互作用的竞争：超交换机制虽轻微增强了AFM贡献，但在此掺杂范围内FM仍占主导地位。通过态密度分析证实，在0.125 ≤ x ≤ 0.55组分范围内体系保持100%自旋极化的半金属性。结果表明可获得具有可调磁性的半金属半导体材料，这对自旋电子学应用具有重要前景。