Transition metal oksits (TMOs) modern kondüktörlük ve malzemeler bilimin temel araştırma ve teknolojik uygulamalar için zengin bir oyun sunuyor.Bu özellikleri anlamak için yüksek sıcaklık süper iletkenliği:0)-onjektifler ve ferromatizm, dilsiz manyetik oksitler ve elektriksel yüzeylerde temel araştırma ve teknolojik uygulamalar için zengin bir oyun alanı sunuyor.
Transition Metal Oksits'e Giriş
Geçiş metal oksitleri bir geçiş metali (örneğin, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) bir geçişin varlığıyla tanımlanırlar.Bu Interplay, metalleri, insülatörler, ferroelektrikler ve daha fazla pasifistliğe yol açan çeşitli manyetik emirler içerir.
TMOs'taki manyetik davranış öncelikle bu parametreleri değiştirmedeki değişim etkileşimleri tarafından yönetilir: Bu etkileşimlerin eşdeğerliği veya oksijen aksiyonları (süperexchange) iletilebilir ve işaret ve güç elektronik konfigürasyonuna, bağ açısına bağlıdır ve bağ uzunluğuna bağlıdır.Doping, manyetik sınırlar boyunca sistemi değiştirebilir.
Simulate Doping Etkileri Neden?
Deneyli TMOs'un deneysel araştırmaları genellikle zaman alıcıları atomik kararlarla ilişkilendirir ve istenen manyetik cevaplar için optimal doping konsantrasyonlarını tespit edebilir, deneysel gözlemler sunar ve hatta henüz sentezlenen yeni materyaller önerebilirler.
Transition Metal Oksits'te Doping Türleri
TMO'larda doping iki kategoriye geniş ölçüde sınıflandırılabilir: [FONTT:0) ve |substitution doping). Her ikisi de manyetik özellikleri derinden etkileyebilir.
Şarj Doping: Elektronlar ve Delikler
Şarj doping, yabancı atomları tanıtmak olmadan sistemde elektron sayısını değiştirmek içerir. Bu, oksijen stoichiometrisini ayarlayarak (örneğin, oksijen vazolarını bağışlayabilir) veya elektrostatiksel olarak ince film cihazlarında değiştirilebilir.In Simülasyonlar, şarj doping genellikle süper hücreden elektronları ekleyerek yapılır ve nötriteyi korumak için bir plan şarj eder.
- [FONT=0]N-type doping:[Dönetici:[Dönetici][Dönetici][Dönetici][Dönetici][Dönetici/Fyönetici/Fyönetici)[Dönetici/tr|Dönetici/tr|Dönetici)[Dönetici/Fyönetici/Fab)[Dönetici/Fab)[Düzücüler, (Dönetici)))[Döneticileri ve süper güçlendiriciler için, (D)
- [FONT=0])[Dönetici: [Dönetici: 0))[Dönetici: 3)[Dönetici: 4 )[Dönetici: 4))[Dönemli))[Dönemli))))[Düzücükler (Dönemli) ve spertler (Düzücüler)))[Düzücüler (Dönemli))
Alt konut Doping
Alt kurumlu doping, farklı kimyasal türlerle bazı host atomları değiştirir. Bu, geçiş metal sitesinde, oksijen sitesinde veya diğer metal olmayan sitelerde yapılabilir.Dopant atomu farklı bir valence, iyonik yarı ya da manyetik an olabilir, böylece yerel çevre ve elektronik yapıyı atlatabilirsiniz.
- [FONT-site doping:0][Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0))))) Bir başka geçiş metali veya transkript metali ile devre dışı bırakmaktır. Örneğin, Co'yu ZnO'ya (Zn)[Döneticileri manyetik anları ve ferromanyatik darbeler, manyetik anları ve ferromanyatik darbeler ile ilgili olarak incelenir.
- [FONT:0]Anion-site doping: Oksijeni azot veya florese ile tedavi etmek, Fermi seviyesine yakın olarak değiştirebilir ve kasvetli gruplar tanıtabilir.
Çalışma için Simülasyon Teknikleri
Çeşitli hesaplama yöntemleri, metal oksitleri simüle etmek için başarıyla uygulandı. Yöntem seçimi, elektron korelasyonu için gerekli doğruluk olarak uzun ve zaman ölçeklerine bağlıdır.
Yoğun Fonksiyonel Teori (DFT)
DFT, elektronik yapı hesaplamalarının işlerinden biridir. Kohn-Sham formalism içinde, zemin enerjileri için çözülür ve toplam enerjiler, grup yapıları ve manyetik anlar sağlar. Ancak, standart yerel yoğunluklar (LDA) ve genelleştirilmiş gradient s.
Dolanan sistemler için DFT+[DDÜT:0)U) Simülasyonlar genellikle istenen doping konsantrasyonunu anlamak için yeterince büyük kullanırlar.DFT+)[Döneticileri ve yapı, kuvvetle en aza indirmek için tamamen rahatlanır.[Dönetici).
Standart DFT'nin Ötesinde: Hibrit Fonksiyoneller ve GW
DFT+)U)'nin yetersiz olduğu sistemler için (örneğin, güçlü devreler ile geç TMOs ) yakınlık, doğru yarıcık enerjiler sağlar ve küçük süper hücre boşluklarının ve değişimlerinin bir kısmını birleştirir. Ancak, hesaplama maliyetinin çoğu zaman büyük ölçekli doping çalışmaları gibi birçok yöntem.
Monte Carlo Simülasyonları
DFT ve DAHAT:0)GW[[DDDK 1], sıfır sıcaklıkta elektronik yapıya odaklanırken, Monte Carlo (MC) simülasyonlar, son derece sıcaklık manyetik özelliklerini kullanarak, standart bir Heisenberg modeli (veya daha karmaşık bir Hamilton) DFT sonuçlarını kullanarak parametreli olarak analiz edilir ve sonra MC, manyetik geçiş sıcaklıklarını simüle etmeye çalışır.
Claring Challenges: Supercell Boyut, Bozuklu Doping ve Correlation
TMO'ların basitleştirilmesindeki başlıca zorluklardan biri, model bozukluğuna ihtiyaç duyuyor. Gerçek doping genellikle rastgele, ancak simülasyonlarda, bozukluk süper hücreli fonksiyonlardaki dopantsların periyodik düzenlemeleri kullanılarak yaklaşık olarak pahalıya mal oluyor.
Vaka Çalışmaları: Doping-Indük Manyetik Geçişler
Simülasyonların gücünü göstermek için, hesaplama çalışmaları önemli bilgiler sağladığı birkaç tanınmış transfer metal oksitlerini inceleyeceğiz.
Hole-Doped Manganis: La[DÜye:0)1-x[DÜye: 1)[DÜye: 2|Dönemli: 3)[DÜye Olmayanlar[DÜyeler: 3 )
[Dörtücükler] [Dörtücüler[Döneticileri)[Döneticileri)[Döneticileri)[MnO[Döneticileri değiştirmiş)[Dönemli))[MnDönersiz))
Elektron-Doped Titanates: Sr[Dönem:0)1-x[[Dönem:2)[Dönemli:2)[Dönemli[Dönemli: 3)[Dönemli: 3)[Dönemli: 3|Dönemli)[Dönemli)
SrspotO[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici], yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan (Dönetici) ile yapılan bir yüksek çözünürlükte (Dönetici) ile (Dönetici) arasındaki fark edilir.[Dönetici)[Döneticileri ile)[Döneticileri doğrulanır.
Dilute Manyetik Oksits: Co-Doped ZnO
Çinko oksit, optoelektroniklarda yaygın olarak kullanılan geniş bir bant-gap yarı iletkenidir. Co-doped'da manyetik darbeler, oda sıcaklığının üzerindeki Curie sıcaklıklarının üzerindeki etkilerinden dolayı, ancak diğerlerinden sadece paramansi veya antiferromantik davranışlar (DMS), uygun şekilde, DFT simülasyonları (DMS) ile birlikte, RnO'nun ikincil olarak ayrıştırıldığı sonucuna varmıştır.
Simülasyon-Driven Manyetik TMOs Tasarımı
Simülasyonun nihai hedefi, istenen manyetik özellikleri olan malzemelere yönelik deneysel sentez yönlendirmektir. Hesaplamalı tarama kullanarak araştırmacılar binlerce potansiyel dopant türü ve konsantrasyonları çabucak değerlendirebilir. Örneğin, yüksek seviyeli DFT çalışmaları, HfO) gibi oksitlere ulaşmak için umut verici stratejiler belirlemek için kullanılmıştır.
Gelişen bir yaklaşım, DFT'yi makine öğrenimi ile entegre etmektir. Birçok Doped TMOs için DFT sonuçları üzerinde eğitim modelleri ile, manyetik özellikleri tahmin etmek mümkün olur (örneğin, her yeni kompozisyon için pahalı hesaplamalar yapmadan DFT ısıtılır.) Bu makine öğrenme modelleri, yeni manyetik aşamaların keşfini hızlandırabilir.
Meydanlar ve Gelecek Yollar
Dikkatli ilerlemeye rağmen, TMOs manyetik özellikleri üzerinde doping etkisi zor kalır. Anahtar konular şunları içerir:
- [FONT:0)Strong Correlations: Standart DFT+)U)[DÜ[DÜDÜ[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ] ve DFT+DMT:5 gibi yöntemleri kullanarak, daha doğru tanımlanamayan gruplar için doğru açıklamalara odaklanmalıdır.
- [FONT:0]Disorder ve faz Ayrılığı:[Dönetici: 0DDD:0)Doping, küme genişleme ve SQS'de nano ölçekli inhomogeneitelere ve spinodal dekompozisyonlara yol açabilir. Simülasyonlar açıkça büyük süper hücrelileri dikkate almalıdır (aslı atomlar için).
- [FONT:0)Finite-Temperature Özellikler: Çoğu DFT hesaplamaları 0 K.DFT ile birlikte son derece sıcaklıklara sahip olmak veya DFT ile birlikte (ilk-principles termodinamik) aktif bir araştırma alanıdır.
- [FONT=0) Tanıma Kimyası: [Döntgen:[Döneticiler) Gerçek TMOs her zaman kusurları içerir (vacancies, interstitials). Bu kusurları genellikle dopants ile etkileşime girer, manyetik cevabı değiştirir. Co-doping stratejileri (örneğin, manyetik bir iyon ve bir şarj bağışçı) hem de sistematik olarak keşfetmeli.
İleriye baktığımızda, deneyle gelişmiş hesaplama yöntemlerinin entegrasyonu, yeni kuantum durumlarının farkına varmak için işlevsel manyetik oksitlerin tasarımını hızlandıracaktır.Promising steps include the study ofoxy hetero structures where doping is modated by arayüzs, and the use of topological doping (e.g., doping into topological insulators)
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Modelleme yönteminin, taşıyıcı-sıcaklı motorların, hesaplama çalışmaları, teori arasındaki derin öngörüler ile ilgili temel bilgileri ortaya çıkarmak için, iki değişkenli mekanizmadan, kotamik etkileri ortaya çıkarmak için - daha da merkezi hale gelecektir.
Metal oksitleri geçiş için uygulanan yoğunlukta fonksiyonel teori hakkında daha fazla okuma için, [[Dagotto (2013))HimmetogluMIZD:1] · · · 8|Dahide ayrıntılı bir tartışma (Dönetici)[Döneticiler) ve Jaime (2001)[FLT: 7)[Dagotto }[Dagotto][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=TR=FONT=FONT=FONT=TR=TR=FONT=TRNT=TR=FONT=TRNT=FONT=FONT=FONT=FONT=TR=TRNT=S)))))))