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稀磁半導體材料的理論設計與計算

  • 作者：盧一林//崔方超//董盛傑|責編:于昕蕾
  • 出版社：冶金工業
  • ISBN：9787524002956
  • 出版日期：2025/07/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：174
人民幣：RMB 80 元      售價：元
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內容大鋼
    本書系統闡述了稀磁半導體材料的理論設計與計算方法，深入探討了其電子結構、磁學特性及調控機制。全書以密度泛函理論為核心工具，解析了氫化物、硫化物、鹵族化合物及二維磷烯等體系的磁電耦合效應與自旋軌道相互作用。通過第一性原理計算，揭示了摻雜誘導的磁性起源、應變與電場對能帶結構的調控規律，以及拓撲自旋電子學等新興領域的物理機制。書中提出了基於超晶格工程的有序缺陷設計策略，為室溫鐵磁體製備和自旋極化輸運提供了理論支撐，並展望了該類材料在自旋場效應晶體管、磁隧道結等器件中的應用前景。
    本書兼具理論深度與實踐指導意義，適合材料科學、凝聚態物理及電子工程領域的研究人員、高校教師及研究生閱讀。書中翔實的計算案例與理論模擬方法，尤其可為從事半導體材料設計、自旋電子器件開發的科研工作者提供重要參考。
作者介紹
盧一林//崔方超//董盛傑|責編:于昕蕾
目錄
1  綜述
  1.1  計算物理學概述
  1.2  稀磁半導體的研究簡述
    1.2.1  稀磁半導體的介紹
    1.2.2  Ⅱ-Ⅵ族稀磁半導體
    1.2.3  Ⅲ-Ⅴ族稀磁半導體
    1.2.4  其他類型稀磁半導體
  1.3  二維材料的設計及特點
2  理論方法
  2.1  Born-Oppenheimer絕熱近似
  2.2  Hartree-Fock近似
  2.3  密度泛函理論
    2.3.1  Hohenberg-Kohn定理
    2.3.2  Kohn-Sham方程
  2.4  交換關聯能泛函
    2.4.1  局域密度近似
    2.4.2  廣義梯度近似
    2.4.3  修正密度泛函理論（DFT+U）
    2.4.4  雜化泛函理論
    2.4.5  贗勢方法
  2.5  分子動力學與蒙特卡羅模擬
3  氫化物體系的磁電調控
  3.1  計算方法
  3.2  MgH2的本征電子結構
  3.33  d過渡金屬摻雜機制
    3.3.1  缺陷形成能與結構穩定性
    3.3.2  自旋劈裂特性
    3.3.3  磁性耦合
  3.4  摻雜體系MgH2與AlH3的比較
4  硫化物體系的自旋軌道耦合
  4.1  計算方法和模型
  4.2  PbS的本征電子結構
  4.3  V、Cr和Mn摻雜PbS
    4.3.1  幾何結構和穩定性
    4.3.2  高自旋態調控
    4.3.3  應變誘導的能帶翻轉
  4.4  Fe、Co和Ni摻雜PbS
    4.4.1  幾何結構和穩定性
    4.4.2  磁性與零帶隙能帶結構
    4.4.3  壓縮與拉伸應變效應
  4.5  拓撲自旋電子學
5  鹵族化合物的d0鐵磁性
  5.1  計算方法和模型
  5.2  AgCl的p-d雜化與自旋極化
    5.2.1  摻雜體系的穩定性
    5.2.2  B、C、N和O摻雜的磁性起源
  5.3  NaCl的離子性調控機制
    5.3.1  塊體摻雜體系的半金屬行為
    5.3.2  NaCl(001)表面的磁各向異性
  5.4  鹵化物基自旋過濾器設計

6  d0型磁性超晶格設計
  6.1  計算方法和模型
  6.2  岩鹽結構超晶格
    6.2.1  超晶格的晶格參數
    6.2.2  2p電子強關聯對磁性的影響
  6.3  纖鋅礦結構超晶格
    6.3.1  超晶格多尺度穩定性
    6.3.2  超晶格的電子結構
    6.3.3  兩種結構超晶格的比較
  6.4  超晶格的自旋輸運理論
7  二維磷烯的磁電調控
  7.1  磷的同素異形體
  7.2  黑磷烯的電子結構工程
    7.2.1  單層黑磷烯的性質
    7.2.2  稀土元素摻雜誘導的自旋極化
  7.3  紫磷烯的雙極性磁調控
    7.3.1  非金屬摻雜的能帶工程
    7.3.2  過渡金屬元素摻雜的庫侖相互作用
  7.4  自旋濾速器設計
8  器件應用與未來挑戰
  8.1  自旋電子器件原理
    8.1.1  自旋場效應晶體管
    8.1.2  磁隧道結與巨磁電阻效應
  8.2  二維材料異質結集成技術
  8.3  關鍵科學挑戰與發展方向
    8.3.1  室溫鐵磁體的實驗製備
    8.3.2  自旋極化的精準調控
    8.3.3  量子器件的設計
參考文獻

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