一种二维磁性半金属材料及其理论计算方法

pack方案，k点网格是17
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1。电子弛豫精度设定为10-6
ev，收敛判据为作用到每个原子上的力小于
10.本发明的有益效果为：
11.本发明提供的二维磁性半金属材料具有单层二硒化钒固有的第一硒原子层、钒原子层、第二硒原子层构成的三明治层状结构，以及在第一硒原子层和/或第二硒原子层吸附氧原子形成的氧原子层，期望通过氧原子层改变单层二硒化钒的电子结构，调控其电学和磁学性能，使二硒化钒具有半金属特性。通过软件包vasp计算，该二维材料具有半金属特性，自旋极化率达到100％。本发明为二维磁性半金属材料的制备提供依据，在自旋电子学器件小型化应用中具有广阔的前景，对后摩尔时代器件研发具有重要意义。
附图说明
12.图1是本发明实施例1vse2o的结构的顶视图；其中，1-氧原子层，2-钒原子层，3-第二硒原子层；
13.图2是本发明实施例1vse2o的结构的侧视图；其中，1-氧原子层，2-钒原子层，3-第二硒原子层，4-第一硒原子层；
14.图3是本发明实施例1vse2o的自旋极化的自旋向上子能带图；
15.图4是本发明实施例1vse2o的自旋极化的自旋向下子能带图；
16.图5是本发明实施例1vse2o的自旋极化态密度分布；
17.图6是本发明实施例2vse2o2的结构的顶视图；其中，1-氧原子层，2-钒原子层，3-第二硒原子层，4-氧原子层；
18.图7是本发明实施例2vse2o2的结构的侧视图；其中，1-氧原子层，2-钒原子层，3-第二硒原子层，4-氧原子层，5-第一硒原子层；
19.图8是本发明实施例2vse2o2的自旋极化的自旋向上子能带图；
20.图9是本发明实施例2vse2o2的自旋极化的自旋向下子能带图；
21.图10是本发明实施例2vse2o2的自旋极化态密度分布。
具体实施方式
22.为了更清楚地理解本发明，现参照下列实施例及附图进一步描述本发明。实施例仅用于解释而不以任何方式限制本发明。
23.本发明二维磁性半金属材料的理论计算采用奥地利维也纳大学开发的商业化计算软件包vasp(vienna ab-initio simulation package)。vasp软件包是常用的理论工具，其是基于密度泛函理论研发的。在计算过程中，电子的交换关联能采用pbe(perdew burke ernzerhof)型的广义梯度近似gga(gengeral gradient approximation)。电子与离子的相互作用采用投影缀加波(paw)的方法描述。为避免相邻元胞的相互作用，在z方向的真空层为平面波基组截断能量为560ev。布里渊区的k点采样使用gamma为中心的monkhorst-pack方案，k点网格是17
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1。电子弛豫精度设定为10-6
ev，收敛判据为作用到每个原子上的力小于上的力小于运用vasp软件包，计算出实施例1和实施例2的二维磁性材料能带结构和自旋极化态密度分布。
24.实施例1
25.二维半金属态的磁性vse2o，为在单层vse2的表面吸附一个分子层的氧原子，结构如图1和2所示，能带结构如图3和4所示，自旋极化态密度分布如图5所示。其自旋向上能带为半导体态，通过能带计算得到带隙为0.58ev，自旋向下能带为金属态，实现了自旋极化率100％的半金属磁性二维材料。
26.实施例2
27.二维半金属态的磁性vse2o2，为在单层vse2的表面吸附两个分子层的氧原子，结构如图6和7所示，能带结构如图8和9所示，自旋极化态密度分布如图10所示。其自旋向上能带为半导体态，通过能带计算得到带隙为0.26ev，自旋向下能带为金属态，实现了自旋极化率100％的半金属磁性二维材料。
28.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。


技术特征：
1.一种二维磁性半金属材料，其特征在于，具有单层二硒化钒固有的第一硒原子层、钒原子层、第二硒原子层构成的三明治层状结构，以及在第一硒原子层和/或第二硒原子层吸附氧原子形成的氧原子层。2.根据权利要求1所述的二维磁性半金属材料，其特征在于，所述二维磁性半金属材料的自旋极化率为100％。3.一种二维磁性半金属材料的理论计算方法，其特征在于，采用软件包vasp计算权利要求1所述的二维磁性半金属材料的能带特性。4.根据权利要求3所述的理论计算方法，其特征在于，在计算过程中，电子的交换关联能采用pbe型的广义梯度近似。5.根据权利要求3所述的理论计算方法，其特征在于，在计算过程中，电子与离子的相互作用采用投影缀加波的方法描述。6.根据权利要求3所述的理论计算方法，其特征在于，在计算过程中，在z方向的真空层为7.根据权利要求3所述的理论计算方法，其特征在于，在计算过程中，平面波基组截断能量为560ev。8.根据权利要求3所述的理论计算方法，其特征在于，在计算过程中，布里渊区的k点采样使用gamma为中心的monkhorst-pack方案，k点网格是17
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1。9.根据权利要求3所述的理论计算方法，其特征在于，在计算过程中，电子弛豫精度设定为10-6
ev，收敛判据为作用到每个原子上的力小于

技术总结
本发明公开了二维磁性材料性能调控技术领域的一种二维磁性半金属材料及其理论计算方法。该二维磁性半金属材料，具有单层二硒化钒固有的第一硒原子层、钒原子层、第二硒原子层构成的三明治层状结构，以及在第一硒原子层和/或第二硒原子层吸附氧原子形成的氧原子层。通过软件包VASP计算，该二维材料具有半金属特性，自旋极化率达到100％。本发明为二维磁性半金属材料的制备提供依据，在自旋电子学器件小型化应用中具有广阔的前景，对后摩尔时代器件研发具有重要意义。器件研发具有重要意义。器件研发具有重要意义。


技术研发人员：田晓庆 玛丽亚姆
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/4/15