Electronic and Magnetic Properties of the Solid Solution Cr: ZnSeTe with the Cationic Vacancy

Abstract

У фокусі даного дослідження – структурні, електронні та магнітні характеристики твердого розчину ZnSeTe з домішкою хрому. Структуру цього твердого розчину визначали у два етапи. На першому етапі оптимізовано внутрішні координати атомів, а на другому проведено повторну релаксацію параметрів ґратки, включаючи повторну оптимізацію внутрішніх координат. Далі, після введення домішки заміщення Cr, розраховували електронні енергетичні спектри та густини електронних станів. Виявлено суттєві зміни параметрів електронної структури та магнітних властивостей, зумовлені катіонною вакансією. Встановлено, що легований твердий розчин Cr:ZnSeTe є напівпровідником для обох електронних спінових поляризацій. Дослідження суперкомірки з катіонною вакансією виявило суттєві відмінності параметрів електронних енергетичних зон, а також магнітних властивостей порівняно з кристалом без дефектів.

The focus of this study is the structural, electronic, and magnetic characteristics of the ZnSeTe solid solution with chromium impurity. The structure of this solid solution was determined in two steps. At the first stage the internal coordinates of atoms are optimized, and at the second one the lattice parameter relaxation, including re-optimization of internal coordinates, were done. Further, after the introduction of Cr substitution impurity, electronic energy spectra and densities of electronic states were calculated. Significant changes in parameters of the electronic structure and magnetic properties caused by cationic vacancy were revealed. It was found that the doped solid solution of Cr:ZnSeTe is a semiconductor for both electron spin polarizations. The study of the supercell with a cationic vacancy revealed significant differences in the parameters of electronic energy bands as well as magnetic properties, compared with those in crystal with no defects.