导读:本文包含了半金属特性论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献,主要关键词:外尔半金属,无序系统,金属绝缘体相变,输运性质
半金属特性论文文献综述
张智强,蒋庆东,陈垂针,江华[1](2018)在《外尔半金属及其输运特性》一文中研究指出外尔半金属是继石墨烯以及拓扑绝缘体之后的又一个研究热点。相比于后两者,外尔半金属独特的叁维无能隙线性色散能带结构使得它有很多奇特的性质,如:手性反常、手性磁效应、反弱局域化、手性朗道能级和负磁阻效应等。实际样品中无序总是不可避免的,所以考虑无序对体系的影响是很有必要的。我们回顾了无序下第一类以及第二类外尔半金属的相变特性,并获得了完整的相图,这些无序诱导的相变丰富了拓扑安德森绝缘体和安德森金属绝缘体相变的物理内涵。我们同样回顾了长程短程无序影响下的第一类外尔半金属体系的输运,发现了一种不能采用玻尔兹曼输运方程来描述的输运过程。我们介绍Imbert-Fedorov位移这一光学中的效应在外尔半金属中的实现,这为更好地应用外尔半金属提供了更多的可能性,随后采用波包散射,我们解释了外尔半金属中的超高载流子迁移率问题的原因,最后我们给出一个简要的总结。(本文来源于《物理学进展》期刊2018年03期)
李瑞杰,杨吟野,岑伟富,吕林,谢泉[2](2018)在《Mn掺杂对半金属铁磁体Fe_2Si电磁特性的影响》一文中研究指出此文用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了Fe_2Si及Mn掺杂Fe_2Si体系的能带结构、电子态密度和磁学特性,分析了不同位置Mn掺杂对Fe_2Si电磁特性的影响,获得了纯的和不同位置Mn掺杂的Fe_2Si体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,纯Fe_2Si的半金属隙为0.164e V;Mn掺杂在Fe1位时,自旋向下部分转变为A-M间的间接带隙半导体,体系呈现半金属特性,此时磁矩为2.00μB,是真正的半金属性铁磁体;掺杂在Fe2位时,自旋向下部分的带隙值接近于0,体系呈现金属特性;掺杂在Fe3位时,自旋向下部分转变为L-L间的直接带隙半导体,体系呈现半金属特性等有益结果 .自旋电荷密度分布图表明Mn原子的3d电子比较局域,和周围原子成键时3d电子更倾向于形成共价键.体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe、Mn-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe_2Si的电磁调控提供了有效的理论指导.(本文来源于《原子与分子物理学报》期刊2018年04期)
范晓光[3](2018)在《第一性原理研究Mn_2CoAl(001)表面的电子结构、磁性及半金属特性》一文中研究指出随着电子器件的小型化,自旋电子学器件的研制引起了广泛关注。自旋电子学器件需要从磁电极到半导体的有效自旋极化电子的注入,因此在费米能级处具有100%自旋极化率的半金属材料和自旋无带隙半导体材料被认为是理想的自旋极化电子注入源。半金属材料在一种自旋方向的能带呈现半导体特性,而在另一种自旋方向能带呈现金属性,因此具有100%自旋极化率。自旋无带隙半导体材料在一种自旋方向的能带中费米能级位于能隙之中,而另一种自旋方向的能带中费米能级处存在宽度为零的能隙,即导带底与价带顶在费米能级处相交。在半金属材料的研究过程中,材料的自旋极化率在实验测量中并未达到理论预期值,可能是由于表面的产生导致表面与块体的电子结构、磁性和半金属特性等方面具有较大差异。因此,研究半金属材料表面的电子结构,磁性及半金属特性对自旋电子学器件的研制具有重要意义。本文利用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法(FLAPW),结合广义梯度近似(GGA),研究了半金属Heusler合金Mn2CoAl(001)表面的电子结构,磁性及半金属特性。计算得到Mn2CoAl块体的最优化晶格常数为5.717A,在Mn2CoAl的自旋向上能带中价带顶(r点)与导带底(X点)相切于费米能级,而在自旋向下的能带中费米能级处于非零带隙之中,即Mn2CoAl块体呈现半金属特性与自旋无带隙半导体特性。对于Mn2CoAl(001)表面,我们考虑了八种可能的表面,即AlA1表面、AlMn表面、MnA-void表面、Mn(A)表面、Mn(B)表面、CoMn表面、CoCo表面及MnB-void表面。计算得到的Mn2CoAl(001)的表面相图表明在适当热力学平衡条件下,可以得到较为稳定的AlMn、AlAl、Mn(A)、Mn(B)及CoCo等表面。通过对表面的态密度分析,我们发现半金属特性在CoCo表面、CoMn表面、AlAl表面、Mn(A)表面、MnA-void表面、MnB-void表面中被破坏,其中AlAl表面、Mn(A)表面、MnA-void表面、MnB-void表面的自旋极化率约为70%,CoCo表面、CoMn表面的自旋极化率小于40%;而在AlMn表面、Mn(B)表面保留其半金属特性,即具有100%自旋极化率。表面的形成导致表面原子的磁矩与块体相应原子的磁矩相比发生了较大的改变。Mn2CoAl(001)的八种表面都失去其自旋无带隙半导体特性。(本文来源于《延边大学》期刊2018-05-27)
高文帅[4](2018)在《拓扑半金属PtBi_2体系的磁输运特性研究》一文中研究指出近几年拓扑半金属的兴起使得能带的拓扑分类由拓扑绝缘体拓展到了金属,拓扑半金属的低能态电子激发符合狄拉克方程,导致其呈现出许多新奇的物理性质,比如超高的载流子迁移率,巨大的磁阻和外场下的手性异常等,因此拓扑半金属的研究不仅具有重要的科学意义,还将为开发能耗更低、集成度更高、功能更强的电子器件提供全新的材料基础。随着研究的不断深入,拓扑半金属可以进一步划分为狄拉克半金属,外尔半金属,节线半金属以及叁重简并半金属等。寻找新的拓扑半金属材料并对其磁输运性质进行研究也成了凝聚态物理领域的研究热点。本论文以立方晶系PtBi2和叁角晶系PtBi2为研究对象,从单晶块材合成,物理表征,磁输运测量等方面对其进行了系统而全面的研究。具体研究内容和创新性成果概括如下:(1)我们通过自助溶剂法合成出高质量的立方晶系PtBi2单晶样品,并对其进行了强磁场下量子输运性能研究。结果发现在33T强磁场下,其磁阻高达1.12×107%且没有达到饱和,该结果超过目前已知的其他拓扑半金属材料。通过分析样品强磁场下的舒伯尼科夫-德哈斯(Shubnikov-de Haas)量子振荡实验研究发现,立方晶系PtBi2表现出高载流子迁移率(~105cm2V-1S-1)和较小的有效质量,而且存在非平庸的贝里相位,而这些都是拓扑半金属所具有的指纹特性。进一步通过第一性原理方法进行能带计算和分析,发现立方晶系PtBi2具有非平庸的能带结构和线性色散的狄拉克点,且费米面附近存在叁种有效质量不同的载流子,与实验结果一致。同时其磁化强度表现出很强的德哈斯-范阿尔芬(deHaas-vanAlphen)振荡,分析得到其有效质量,非平庸的贝利相位和叁维费米面结构,与量子输运结果一致。从而证实了立方晶系PtBi2是一种新的拓扑半金属材料。(2)从第一性原理从头计算法出发,我们对PtBi2体系的另一种结构相-叁角晶系PtBi2进行了能带计算和分析。能带计算发现叁角晶系PtBi2费米能级附近具有多达六个费米口袋,其中两个具有非平庸的拓扑结构,更重要的是我们在其布里渊区C3Z转动轴H-K和(-H)-(-K)方向发现了一对受拓扑保护的叁重简并的狄拉克点。然后我们用自助溶剂法合成出高质量的叁角晶系PtBi2单晶样品并进行强磁场下量子输运测量和磁测量,发现叁角晶系PtBi2同样表现出巨大的非饱和磁阻和很强的各向异性“蝴蝶”状磁阻,通过分析观察到的舒伯尼科夫-德哈斯量子振荡和德哈斯-范阿尔芬效应,傅里叶变换得到了六个特征频率,其中两个低频对应的费米口袋具有较小的有效质量和非平庸的贝利相位,与理论计算相符合。我们得出结论:叁角晶系PtBi2中极有可能存在叁重简并的费米子,是一种新的叁重简并半金属。(3)叁角晶系PtBi2是由范德瓦尔斯力结合的二维层状材料,我们通过机械剥离的方法把叁角晶系PtBi2单晶厚度降低到纳米尺度,并利用电子束曝光的技术制备出PtBi2纳米器件并进行磁输运性质研究。结果发现PtBi2纳米带表现出与叁维单晶材料不同的载流子特性,这可能是尺寸效应调控其费米能级高度所致。同时其磁阻表现出明显的弱反局域化现象,说明叁角晶系PtBi2存在很强的自旋轨道耦合,其弱反局域化效应可能主要源于样晶体态的贡献。除此之外,与单晶块材相比,PtBi2纳米带的磁阻各向异性减弱,角度依赖的“蝴蝶”状磁阻消失,也没有观察到明显的舒伯尼科夫-德哈斯量子振荡信号。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-05-01)
孙梅芳[5](2018)在《有机分子/铁磁半金属自旋界面的电子结构和自旋输运特性》一文中研究指出由于较长的自旋寿命,有机材料在自旋电子器件中具有潜在应用价值,因此受到了人们的广泛关注。有机自旋电子学是一门新兴的研究领域,旨在结合分子电子学的优势和自旋电子学的固有特性,期望能实现多功能的有机自旋电子器件。有机分子和铁磁性材料之间的界面是影响这些自旋器件性能的关键,所以全面理解界面相互作用及界面微观接触构型对器件性能的影响十分重要。Fe_3O_4和Co_2MnSi是典型的半金属材料,居里温度高于室温,在自旋电子器件中具有重要的应用价值。本文利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了有机分子/铁磁半金属自旋界面的电子结构及自旋相关的输运特性。在Fe_3O_4表面不同位置吸附有机分子C_6H_6的结构中,发现界面处的吸附作用较弱,Fe_3O_4保持半金属特性。分子和Fe_3O_4之间的p-d轨道杂化使分子的C p_z轨道发生自旋劈裂。在桥位吸附体系中,分子吸附引起Fe_3O_4表面发生几何畸变,从而导致表面层中的八面体Fe原子发生价态转变。施加电场后,C_6H_6/Fe_3O_4界面的磁性被有效调控。不同电场强度下,Fe_3O_4表面层中的Fe原子磁矩出现了不同程度的降低,并且Fe原子磁矩降低的程度和相对于C_6H_6分子的位置有关。通过分析界面原子的投影态密度,发现电场通过影响界面耦合来改变表面层中的Fe与O原子之间的杂化,导致费米能级附近未配对的Fe 3d电子的占据发生改变,造成磁矩降低。在Co_2MnSi表面吸附C_6H_6分子的结构中,发现界面处存在较强的p-d轨道杂化作用,导致在分子的吸附位置处出现明显的自旋极化率反转。通过计算d轨道分辨的磁各向异性,发现C_6H_6分子可以影响d_(z ~2)轨道,从而改变Co_2MnSi表面层原子的磁各向异性。在Fe_3O_4/4’4-bipyridine/Fe_3O_4有机磁性隧道结中,发现不同的有机分子/电极界面接触构型会导致不同的界面耦合机制,导致体系在平衡态下的隧穿磁电阻不仅大小有差异,符号也发生了反转。施加偏压后,最大磁电阻高达22000%,并且保持高的自旋注入效率。(本文来源于《天津大学》期刊2018-05-01)
张军然[6](2017)在《磁性氧化物Fe_3O_4和拓扑半金属ZrSiS的制备与输运特性研究》一文中研究指出最近几十年,随着人类迈入快速发展的电子信息时代,信息科学对电子材料及器件的要求越来越高。速度更快、能耗更低、存储密度更高等性能优异的电子器件成为研究的热点,而电子材料是器件最关键的一部分。由于量子效应和摩尔定律等束缚,只考虑电荷属性的材料和器件越来越不能满足人类的需求。考虑自旋属性的磁性氧化物材料和诸如拓扑半金属等新型电子材料成为当前研究热点。本论文从传统电子材料和新型电子材料中各选取了典型代表作为研究对象,它们分别是磁性氧化物Fe3O4及其复合结构,拓扑半金属ZrSiS系列。其中Fe3O4因其在费米面处具有100%的理论自旋极化率、高的居里温度(858K)等优点,可以作为优异的自旋注入源,一直都是自旋电子学领域的研究热点。而最近两年才'兴起的拓扑半金属ZrSiS系列材料拥有独特的能带结构,优异的输运性能,而且由于其拓扑表面态自旋-动量锁定,因此也可以作为自旋注入源,这些卓越的表现使ZrSiS系列材料在未来自旋电子学领域具有诱人的前景。本论文工作选取的两个典型材料,一个传统而又经典,另一个新型而且热门,研究内容不偏不倚。作者与时俱进,既不墨守成规,又不标新立异,全面而深入地在电子材料的科研道路上越走越好。本论文研究成果可总结为如下叁个部分:(1)系统地研究了脉冲激光沉积(PLD)方法制备Fe3O4薄膜的外延与磁性对氧压的依赖性。通过拉曼和X射线光电子能谱(XPS)研究,我们发现在低氧分压下生长的样品只有Fe304—种物相,而在高氧分压下生长的样品可能存在γ-Fe2O3杂质相。氧分压从0(即纯高真空)增加到1±10-3mbar,样品饱和磁化强度从425 emu/cm3减小到175emu/cm3,而矫顽力变化不大。详细的XPS拟合分析发现,随着氧分压的增加,Fe3+/Fe2+可以从完美值2变到2.7。Fe3+/Fe2+值与样品的磁矩有很密切的关系,随着氧分压的增加,样品总的磁矩减小,这是由于Fe3O4晶格中氧八面体中的Fe2+产生的净磁矩减小。(2)通过将不同数量的磁性Fe3O4纳米颗粒修饰到单层石墨烯表面,我们发现Fe3O4纳米颗粒与石墨烯复合结构的肖特基势垒高度可以通过纳米颗粒的数量来调控。热电子发射理论中的双结节模型很好的解释了这种现象,Fe3O4纳米颗粒提供杂散场,通过近邻效应影响石墨烯中的电子传输。通过输运实验系统的研究了 Fe3O4/YIG复合结构中反相畴界(APBs)附近自旋方向重新排列的机理。通过不同厚度Fe3O4层或YIG层复合结构输运性能的对比,我们发现有YIG层的复合结构要比没有YIG层结构的电阻小,磁电阻绝对值大,而且这个规律随YIG层变厚而更加显着。这是由于APBs附近不同方向的自旋被YIG层的磁性极化并且重新排列。Fe3O4/YIG的磁电阻随温度的降低而变大,通过计算APBs附近的系统能量解释了这种现象。(3)用化学气相传输(CVT)方法制备出高质量的ZrSiS单晶。输运实验观察到两套Shubnikov-deHaas(SdH)量子振荡,分别对应平庸和非平庸的狄拉克相费米子。ZrSiS在费米面处有四个狄拉克锥,两套振荡来源于其中两个。用Lifshitz-Kosevich公式拟合计算得到有效质量、弛豫时间、迁移率等重要物理参数,其中迁移率可以达5 000 cm2V-1s-1以上。通过变角度输运实验分析了 ac面和bc面两个平面内变角度的磁电阻和SdH振荡。用两带模型分别拟合了两个平面内的磁电阻曲线,得到了高的费米子密度(6±1021cm-3)。完美的抛物线拟合也解释了电子和空穴的完美补偿(电子和空穴的比率为0.94)。用半经典模型对霍尔电导Gxy的拟合结果与两带模型拟合结果相吻合。我们在两个平面内都观察到了漂亮的蝴蝶形状的磁电阻曲线。ZrSiS样品在高达60T的强脉冲磁场下展现的性能更加优异,磁电阻最高可以达到200000%。在温度低于10K,磁场高于20T时,我们会观察到明显的朗道能级的劈裂现象,我们把这种现象归因于塞曼效应和轨道贡献。在基于TORQUE技术的de Haas-van Alphen(dHvA)量子振荡研究实验中,由于不用考虑接触电阻影响,我们观察到更明显的量子振荡。变角度振荡研究说明ZrSiS样品费米面是叁维的。通过对量子振荡的拟合、分析得到有效质量、迁移率等重要的物理信息,这些参数与通过SdH振荡得到的参数是相吻合的。(本文来源于《南京大学》期刊2017-05-20)
王晋岚[7](2016)在《叁维狄拉克半金属中的超导特性》一文中研究指出[本刊讯]北京大学物理学院量子材料科学中心王健与该中心危健、刘雄军、贾爽、谢心澄、刘海文等人合作,在叁维狄拉克半金属Cd_2As_2单晶的表面钨针尖硬点接触实验中发现:接触区域变成超导体,并且其超导特性是非常规的。该工作相关文章于2015年11月2日在线发表于Nature Materials。叁维狄拉克半金属是一种拓扑非平庸材料,其能带的导带和价带在(本文来源于《科学》期刊2016年01期)
祁欣[8](2015)在《超薄二维纳米材料(Bi&Bi_2Te_3)合成和半导体—半金属特性研究》一文中研究指出在过去的5年时间里,石墨烯所展现出的独特物理和化学性能引领了二维超薄材料的兴起。二维超薄材料在量子限域效应下,可展现出其他叁维纳米颗粒和微纳材料所不具备的新型光电和催化性能,单层的或几层的碳材料的合成方法已经被攻克,而合成单层或几层原子层主族的金属二维材料则是面临着巨大困难和挑战。半金属铋具有高各向异性费米面、低的载流子密度、小的有效质量和大的平均自由程。因此,二维或一维形貌的铋因结构简单而成为研究新奇宏观量子效应等物理现象的理想模型材料。同时其碲化物纳米材料因其具有奇特的介观物理特性,在构造纳米器件如光电二极管阵列及在拓扑绝缘方面独特的应用,使得二维铋化物纳米材料的合成也受到国内外广泛关注。本文主要围绕铋单质及碲化铋的二维超薄材料合成而展开,第二章对材料的制备工艺进行了简要的说明,第叁章主要实现了纳米级Bi微晶的形貌和尺寸的控制,提出了低温液相合成不同边界形态的超薄二维Bi纳米片的新方法;系统研究了液相下化学还原高分子助剂调控制备Bi二维纳米材料形貌控制及提高纯度制备过程。通过TEM及AFM表征得到了单分散的,厚度仅为1.3nm,晶粒为单晶(001)晶面排列(最厚不超过2.5nm)的两种不同的边界形貌(六角片及矩形片)的超薄铋纳米片。通过XRD、TEM和UVabs等表征结果分析,对这两种超薄纳米材料的形核成长机理做出了初步推理论证。第四章中对其超薄铋纳米片的半导体特性做出详细表征分析。通过红外光谱学实验和电化学催化实验研究了其L-P分裂能带迁移现象,首次观测到1620cm-1处红外吸收峰,并搭建物理学模型对其半导体的间接带隙宽度、载流子有效质量做出推算,得到最大带隙为203meV,绘出二维超薄铋材料的能带结构图。甲醇电催化实验表征出其宏观的超薄属性和抗一氧化碳中毒属性,与商业电极性能作对比,其抗中毒性能有显着所提高。第五章中以碲酸钠为碲源,利用调整第叁章中的湿化学合成法,进行高分子修饰调控合成超薄二维碲化铋材料,其厚度约为9nm,研究其纳米片形貌、尺寸对其热电性能影响,通过不同层厚样品的拉曼峰峰位位移的表征研究,发现层厚与材料面内与面外拉曼振动峰位移有强烈的依赖关系。(本文来源于《北京理工大学》期刊2015-12-01)
薛丽芳[9](2015)在《汽车新型半金属刹车片材料摩擦及磨损特性研究》一文中研究指出研制获得了不同配方的半金属刹车片试样,通过试验对其微观组织、力学性能和磨损等特性进行分析。结果表明:刹车片试样已组成均匀基体;由于材料中含有金属材料,表现出较好的力学性能;服役环境改变对刹车片材料摩擦系数变化影响较大;在刹车降速过程中,随接触压力的增加,半金属刹车片磨损率呈上升趋势;半金属刹车片材料A2具有较好的力学性能、摩擦性能。(本文来源于《热加工工艺》期刊2015年08期)
李尧[10](2013)在《Co_2FeSi_(1-x)B_x的电子结构、磁性与半金属特性》一文中研究指出通过将硼元素掺入Co2FeSi合金中,系统研究了硼掺杂对晶体结构、磁性以及半金属性的影响。结果表明,硼少量掺杂(掺杂量不超过5%)时,硼原子代替硅原子,晶格常数和晶体结构保持相对稳定,同时还可提高样品的磁性能,有利于优化样品磁性和半金属性。(本文来源于《矿冶》期刊2013年S1期)
半金属特性论文开题报告
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
此文用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了Fe_2Si及Mn掺杂Fe_2Si体系的能带结构、电子态密度和磁学特性,分析了不同位置Mn掺杂对Fe_2Si电磁特性的影响,获得了纯的和不同位置Mn掺杂的Fe_2Si体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,纯Fe_2Si的半金属隙为0.164e V;Mn掺杂在Fe1位时,自旋向下部分转变为A-M间的间接带隙半导体,体系呈现半金属特性,此时磁矩为2.00μB,是真正的半金属性铁磁体;掺杂在Fe2位时,自旋向下部分的带隙值接近于0,体系呈现金属特性;掺杂在Fe3位时,自旋向下部分转变为L-L间的直接带隙半导体,体系呈现半金属特性等有益结果 .自旋电荷密度分布图表明Mn原子的3d电子比较局域,和周围原子成键时3d电子更倾向于形成共价键.体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe、Mn-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe_2Si的电磁调控提供了有效的理论指导.
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
半金属特性论文参考文献
[1].张智强,蒋庆东,陈垂针,江华.外尔半金属及其输运特性[J].物理学进展.2018
[2].李瑞杰,杨吟野,岑伟富,吕林,谢泉.Mn掺杂对半金属铁磁体Fe_2Si电磁特性的影响[J].原子与分子物理学报.2018
[3].范晓光.第一性原理研究Mn_2CoAl(001)表面的电子结构、磁性及半金属特性[D].延边大学.2018
[4].高文帅.拓扑半金属PtBi_2体系的磁输运特性研究[D].中国科学技术大学.2018
[5].孙梅芳.有机分子/铁磁半金属自旋界面的电子结构和自旋输运特性[D].天津大学.2018
[6].张军然.磁性氧化物Fe_3O_4和拓扑半金属ZrSiS的制备与输运特性研究[D].南京大学.2017
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[9].薛丽芳.汽车新型半金属刹车片材料摩擦及磨损特性研究[J].热加工工艺.2015
[10].李尧.Co_2FeSi_(1-x)B_x的电子结构、磁性与半金属特性[J].矿冶.2013