应变对C4N3的物性影响+文献综述(2)
本论文在阐述了与石墨型C4N3相关的半金属性、无金属磁性、泛函密度分析等理论以及模拟软件VASP后，通过VASP软件计算，对在应变作用下C4N3的电学特性和磁学特性进行了计算研究。
1.2半金属性
1.2.1半金属概念
近几年来，自旋电子学成为一门新型的具有极大商业潜应用的新学科加倍受到科学家们的关注[4]。自旋电子学是运用电荷和自旋两类信息载体，以及结合当代微电子技术，将对这类新一代电子材料和电子产品产生有巨大的影响。在80年代，荷兰NIJMEGEN 大学的 Groot等人对三元合金PtMnSb 和PtMnSb等化合物进行实验计算时，发现了新型的能带结构，并且把这类的化合物叫做半金属磁性体，这类材料叫做新型的功能材料。其新颖的特点是：有两种不同的自旋子能带。一种是自旋取向的电子的能带结构呈现金属性，即Fermi 面处于导带中，而且具有金属的行为；而另外一个是自旋取向的电子所呈现绝缘体性质或者是半导体性质，故半金属材料是，以两种自旋电子的行为不同(非金属性和金属性) 为特征的新型的功能材料[7]。
1.2.2半金属性材料的主要用途
金属性材料是有强烈的自旋劈裂特性,从而使的把导电性能受到磁场的很大作用,所以具备了产生磁电阻效应的条件。同时这个种材料磁电阻产生的机理，同样跟内部自旋极化了的电子在晶粒之间进行隧穿时具备的特别性能也紧密相关。
半导体自旋电子学技术上存在的关键性问题是怎么才高效率地将极化电子放到半导体材料中。理论上已经证明，从电阻率小的铁磁材料向电阻率大的半导体材料注入自旋极化电子的效率小2 %[7]。铁磁金属不高与电阻率的失配的自旋电子极化率是导致自旋电子注入低效率[8]直接原因。假如以半金属当做自旋电子注入材料，因为所用的传导电子极化率为100%，这个就有助于解决注入电阻不匹配问题[9 ]。从而能认定，半金属材料可以成为了理想的半导体自旋电子注入源。除此之外，半金属材料研究的深入和突破将推动自旋电子学应用的巨大发展。半金属材料在自旋阀，隧道结等磁电子器件中应用将使巨磁电阻器件在质量和性能上提高更高的一层。
1.2.3半金属材料的特性和分类
半金属是具有特殊电子结构的固体材料,在费米面附近传导电子的自旋方向相同, 极化率100 %。通常铁磁材料并不是半金属, 比如铁(3d64s2) , 钴(3d74s2) , 镍(3d84s2) 。它们的3d能带电子虽然是极化的, 3d 巡游电子对传导电流有贡献, 但是传导电子主要为4s 电子, 4s 电子自旋极化和3d 不同, 一般铁磁金属传导电子极化率约30 %～50 % [10 ]。为了让费米面附近的传导电子拥有100 %的自旋极化率, 应该重新调整组合铁磁过渡元素的3d与4s 能带, 让费米面避开4s 带或着使自旋反方向的电子处于局域态。如果让4s 电子能带向上移动或着让费米面向下移动, 让Fermi 面避开4s 带，那么一般是利用电子杂化的方法, 使组成合金或化合物等。半金属材料平常都以两种或两种以上元素的化合物或合金。
半金属材料分类方法有多种。因材料结构的不同, 可分为尖晶石结构型半金属材料; 钙钛矿结构型半金属材料, 金红石结构型半金属材料; Half- Heusler和Heusler 结构半金属材料 。又根据材料磁性的不同可分为铁磁性半金属,亚铁磁性半金属, 反铁磁性半金属。根据半金属性的来源又可分为共价键带隙半金属, 电荷传输能带带隙半金属和双钙钛矿结构材料;d-d相互作用能带带隙半金属。自旋能带带隙是半金属的原有的要素, 根据半金属性的本质来源分类半金属的种类更为重要和科学。
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