二维有机网格结构的磁晶各向异性研究

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1、学校代码10530学号201510121194分类号O469密级硕士学位论文二维有机网格结构的磁晶各向异性研究学位申请人李旭指导教师曹觉先教授学院名称物理与光电工程学院学科专业物理学研究方向计算物理及其应用二〇一八年五月二十日Thestudyofmagneticanisotropyintwo-dimensionalorganicframeworksCandidateXuLiSupervisorProfessorJuexianCaoCollegeSchoolofPhysicsandOptoelect

2、ronicsProgramPhysicsSpecializationComputationalPhysicsandApplicationsDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay20,2018湘潭大学硕士学位论文摘要随着信息社会的快速发展，信息技术对于人类来说显得尤为重要，海量信息的获取、传输以及处理等各个环节都离不开信息数据的存储，可以说数据的存储是信息技术的根基。在各式各样的存储方式中，磁存储在信息技术中占有非常重要的地位

3、。磁记录密度的提升一直以来都是科研工作者不遗余力攻克的目标之一，也是当前自旋电子技术应用领域中的一个重要研究方向。对于磁存储材料而言，其提高面密度最为直接的方式就是缩小每一个磁记录单元的体积，这样就需要每个磁存储单元拥有较大的磁晶各向异性能。一般而言，利用高磁晶各向异性能的磁性材料，可以有效避免由于超顺磁效应带来的热扰动导致的信息丢失。近年来，人们在二维材料方面的探索与研究不断迈上新高度，许多新型二维材料不断被合成出来。由于二维材料具有突出的光、电、磁性质，其在电子设备中的应用也越来越广泛。特别是

4、二维过渡金属有机物，由于其具有很好的磁学性质，其在柔性磁存储领域的应用前景广泛。本文基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了两类二维有机网格结构的磁性及磁晶各向异性能。（1）过渡金属修饰TM3C12S12的磁晶各向异性。采用第一性原理并结合转矩理论，我们系统考察了几种过渡金属元素（包括3d、4d和5d金属元素）修饰TM3C12S12的磁性质。研究表明，由于金属元素所处的平面四方场的强弱不同，其磁性体现出不同的规律，特别是3d过渡金属元素，其平面四方场相互作用较弱，其磁矩呈现m53的变化规律，

5、而4d、5d金属元素的磁矩相对较为复杂。计算证明，平面场相互作用强弱可以通过应变场加以调控，从而可以达到改变其磁序状态的效果。有意思的是，计算表明，Re3C12S12的磁晶各向异性能高达13.54meV，而且其各向异性可以通过施加应变得到进一步的提高。特别是在施加5%的拉伸应变时，其各向异性能达到20.97meV。我们的计算结果预示着TM3C12S12在磁性存储方面具有很好的应用潜力。（2）TM-DCA结构的磁晶各向异性。基于第一性原理方法，我们预测了一类过渡金属修饰的二维有机结构TM-DCA材料

6、的磁晶各向异性能。结果表明，Rh-DCA的磁晶各向异性能高达101.90meV。并且，由于4d、5d元素本身拥有较强的自旋轨道耦合，其表达出来的磁晶各向异性能比较大。我们通过刚性能带模型，计算预测了5d体系磁晶各向异性能的变化行为。其结果预示着TM-DCA是一类较理想的磁性存储材料。I湘潭大学硕士学位论文关键词：磁存储；低维有机材料；磁晶各向异性；应变调控；配体场II湘潭大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentoftheinformationsociety,i

7、nformationtechnologyisimportantparticularlyforhumanbeings.Theacquisition,transmissionandprocessingofmassinformationcannotbeseparatedfromthestorageofinformation.Itcanbesaidthatthestorageofdataisthefoundationofinformationtechnology.Magneticstorageplaysa

8、veryimportantroleininformationtechnologyinallkindsofstorageways.Theenhancementofmagneticrecordingdensityhasbeenoneofthegoalsthatresearchershavesparednoefforttoovercome.Itisalsoanimportantresearchdirectioninthefieldofspintronictechnology.Formag