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Effects of the 3d transition metal doping on the structural, electronic, and magnetic properties of BeO nanotubes

Chinese Physics B 2014年第1期23卷 357-362页

作者：张建民宋婉婷李欢欢徐可为 jivincent College of Physics and Information Technology Shaanxi Normal University Xi 'an 710062 China State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials Xi'an Jiaotong University Xi' an 710049 China ICMMO/LEMHE Universitd Paris-Sud 1191405 Orsay Cedex France

First-principles calculations have been performed on the structural, electronic, and magnetic properties of seven 3d transition-metal （TM） impurities （V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu） doped armchair （5,5） and zigzag （8,0） beryllium oxide nanotubes （BeONTs）. The results show that there exists a structural distortion around the 3d TM impurities with respect to the pristine BeONTs. The magnetic moment increases for V- and Cr-doped BeONTs and reaches a maximum for Mn-doped BeONT, and then decreases for Fe-, Co-, Ni-, and Cu-doped BeONTs successively, consistent with the predicted trend of Hund＇s rule to maximize the magnetic moments of the doped TM ions. However, the values of the magnetic moments are smaller than the predicted values of Hund＇s rule due to the strong hybridization between the 2p orbitals of the near O and Be ions of BeONTs and the 3d orbitals of the TM ions. Furthermore, the V-, Co-, and Ni-doped （5,5） and （8,0） BeONTs with half-metal ferromagnetism and thus 100% spin polarization character are good candidates for spintronic applications.

关键词： BeO nanotubes,transition-metal atoms half-metal ferromagnets first-principles calculation

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