新型稀磁半导体Mn掺杂LiMgAs的光电性质^*

基于密度泛函理论第一性质原理平面波超软赝势法, 对理想新型稀磁半导体Li1±y(Mg1-xMnx)As (x=0,0.125;y=0,0.125)进行几何结构优化,计算并分析了体系的电子结构、磁性和光学性质。结果表明,掺杂体系的磁性和电性可以分别通过Mn的掺入和Li计量数的调控来改变,掺Mn后形成Mn—As极性共价键,且引入与Mn有关的自旋极化杂质带,体系为半导体磁性材料。Li不足时,p-d杂化使体系变为半金属性,表现为100%的自旋注入,Mn—As键的重叠电荷布局最大,键长最短。而Li过量时,sp-d杂化则使体系变为金属性,居里温度最高,形成能最低,导电能力最强。对比光学性质发现,Li不足和过量时,介电函数和光吸收谱在低能区出现新峰, 增强了体系对低频电磁波的吸收。掺杂体系的能量损失峰均向高能方向偏移, 呈现明显的蓝移特征, 且峰值急剧减小, 表明其等离子共振频率显著降低,而Li过量的等离子振荡范围最宽