亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Tuning structure, stability and magnetism in vanadium doped zinc sulfide for spintronic applications: Insights from first-principles and Monte Carlo approaches

自旋电子学 磁性 蒙特卡罗方法 材料科学 理论(学习稳定性) 兴奋剂 凝聚态物理 铁磁性 纳米技术 物理 计算机科学 冶金 光电子学 数学 统计 机器学习
作者
Abdelhamid Ait M’hid,Guojian Li,M. Boughrara,M. Kerouad,Qiang Wang
出处
期刊:Computational Materials Science [Elsevier]
卷期号:240: 112995-112995 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.commatsci.2024.112995
摘要

This work utilizes a multi-scale computational approach combining first-principles density functional theory (DFT) and Monte Carlo statistical simulations to provide fundamental insights into the impacts of vanadium (V) doping on the structural, electronic, magnetic, and thermodynamic properties of wurtzite zinc sulfide (ZnS). 2 × 2 × 2 ZnS supercells with controlled V doping concentrations from 12.5%–25% substituting zinc sites were constructed. The introduction of V dopants induces systematic expansions in lattice parameters and cell volume, attributed to the larger ionic radius of V2+ than Zn2+, while the average compressibility shows minimal variation. However, V incorporation is found to soften ZnS by over 15% at higher dopant contents, increasing compliance and anisotropy. Stable ferromagnetic spin couplings emerge, mediated by host carriers without precipitating V secondary phases. The band structure develops half-metallic electronic properties with the lifting of spin degeneracy and preferential spin-up band metallicity induced by V-3d and S-3p hybridization effects. This results in 100% spin polarization at the Fermi level. Monte Carlo simulations based on a tight-binding Hamiltonian constructed from maximally localized Wannier functions to accurately calculate the exchange interactions between V spins successfully reproduce the magnetic phase transition behavior. The results confirm high Curie temperatures exceeding 300 K at 25% V, attributable to the significant strengthening of short-range ferromagnetic couplings over antiferromagnetic interactions. The integrated computational approach provides fundamental insights into the microscopic origin of carrier-mediated ferromagnetism in V-doped wurtzite ZnS dilute magnetic semiconductors. The systematic first-principles calculations and statistical mechanics modeling establish clear structure–property relationships linking V doping configurations and concentrations to tuned mechanical response, enhanced stability, electronic structure modifications, spin polarization, and magnetic ordering temperatures in ZnS. The results present design pathways and predictive capabilities to guide experimental efforts toward emerging high-performance magnetic materials for spintronic technologies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
renee_yok完成签到 ,获得积分10
4秒前
从来都不会放弃zr完成签到,获得积分10
7秒前
18秒前
23秒前
Orange应助老实的听露采纳,获得10
28秒前
28秒前
昏睡的傲珊完成签到 ,获得积分10
53秒前
55秒前
1分钟前
1分钟前
开朗大雁完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lsl完成签到 ,获得积分10
2分钟前
李剑鸿发布了新的文献求助200
2分钟前
2分钟前
朱晓宇完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
胡萝卜完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
3分钟前
小余同学完成签到,获得积分10
3分钟前
浮游应助超帅的龙猫采纳,获得10
3分钟前
朴素的山蝶完成签到 ,获得积分10
3分钟前
大模型应助whardon采纳,获得10
3分钟前
3分钟前
whardon发布了新的文献求助10
3分钟前
4分钟前
melo完成签到,获得积分10
4分钟前
nickel完成签到,获得积分10
4分钟前
房天川完成签到 ,获得积分10
4分钟前
4分钟前
冉亦完成签到,获得积分10
4分钟前
CCS完成签到 ,获得积分10
5分钟前
5分钟前
Criminology34应助fangye采纳,获得10
5分钟前
5分钟前
李剑鸿应助pure采纳,获得10
5分钟前
whardon完成签到,获得积分10
6分钟前
故意的映波完成签到,获得积分10
6分钟前
皮皮完成签到 ,获得积分10
6分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
A complete Carnosaur Skeleton From Zigong, Sichuan- Yangchuanosaurus Hepingensis 四川自贡一完整肉食龙化石-和平永川龙 600
Le transsexualisme : étude nosographique et médico-légale (en PDF) 500
Elle ou lui ? Histoire des transsexuels en France 500
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
微纳米加工技术及其应用 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5313772
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4457121
关于积分的说明 13867539
捐赠科研通 4346043
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2386891
邀请新用户注册赠送积分活动 1381115
关于科研通互助平台的介绍 1349832