摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了5d过渡金属原子（Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au和Hg）取代六方氮化铝单层中的Al原子的几何结构、电子结构、磁性性质、铁磁态与反铁磁态能量差（EFM-EAFM）以及自旋轨道耦合效应导致的磁各向异性.研究发现Hg掺杂的体系中,5d金属原子和最邻近的N原子的键长最大,平均值为2.093A,之后依次是Au,Hf,Pt,Ta和Ir.态密度结果显示掺杂体系的禁带中出现明显的杂质能级,给出了掺杂体系的总磁矩以及自旋密度的分布.对于EFM-EAFM,Hf,Re,Pt和Au四种原子的掺杂在4×8超胞中到达最大值,分别为-187.2563,286.2320,-48.0637和-61.7889 meV.磁各向异性结果中,Re掺杂的磁各向异性最大,达到11.622 meV.结合以上结果,我们预测5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层可能存在二维长程磁有序.

关键词：六方氮化铝单层 第一性原理计算 密度泛函理论 自旋轨道耦合效应 

单位：南开大学电子信息与光学工程学院; 天津300350