Вплив домішки Cr та вакансії Zn на електронні й магнітні властивості кристала ZnSe

Abstract

Поляризовані за спіном електронні енергетичні спектри кристала ZnCrSe отримані на основі розрахунків для суперкомірки, яка містить 64 атоми. Перший варіант розрахунку реалізований з домішкою Cr, яка заміщує в кристалі атом Zn. У другому варіанті одночасно розглядаються домішка Cr та вакансія на вузлі атома Zn. Результати, отримані за першим варіантом розрахунку, полягають у наступному. Знайдено, що присутність 3d перехідного елемента Cr приводить до значних змін у електронних енергетичних зонах, які виявляють велику відмінність для різних орієнтацій спінового моменту. Криві густини електронних станів з протилежними спінами демонструють асиметрію, наслідком якої є існування відмінного від нуля магнітного момента суперкомірки. Виявлено, що в кристалі ZnCrSe електронні 3d стани зі спіном вгору присутні на рівні Фермі, тобто матеріал є металом. Для станів зі спіном униз матеріал є напівпровідником, у якому рівень Фермі знаходиться всередині забороненої зони. Значення прямої міжзонної щілини для електронних станів зі спіном вгору дорівнює 1.56 еВ, а магнітного моменту суперкомірки – 4.00. Результати, отримані за другим варіантом розрахунку, виявляють значний вплив вакансії на вузлі цинку на електронну структуру кристала ZnCrSe. Тепер рівень Фермі перетинає дисперсійні криві верхньої частини валентної зони для обидвох орієнтацій спіна. Магнітний момент суперкомірки становить 2.74 .