過渡金屬原子摻雜的鋸齒型磷烯納米帶的磁電子學特性*

張華林 何鑫 張振華

(長沙理工大學物理與電子科學學院, 長沙 410114)

利用基于密度泛函理論的第一性原理方法, 研究了摻雜鐵、鈷和鎳原子的鋸齒型磷烯納米帶(ZPNR)的磁電子學特性.研究表明, 摻雜和未摻雜ZPNR 的結構都是穩定的.當處于非磁態時, 未摻雜和摻雜鈷原子的ZPNR 為半導體, 而摻雜鐵或者鎳原子的ZPNR 為金屬.自旋極化計算表明, 未摻雜和摻雜鈷原子的ZPNR 無磁性, 而摻雜鐵或者鎳原子的ZPNR 有磁性, 但只能表現出鐵磁性.處于鐵磁態時, 摻雜鐵原子的ZPNR 為磁性半導體, 而摻雜鎳原子的ZPNR 為磁性半金屬.摻雜鐵或者鎳原子的ZPNR 的磁性主要由雜質原子貢獻, 產生磁性的原因則是在ZPNR 中存在未配對電子.摻雜位置對ZPNR 的磁電子學特性有一定的影響.該研究對于發展基于磷烯納米帶的納米電子器件具有重要意義.

1 引 言

最近, 實驗上通過機械剝落方法從塊體黑磷分離出來一種新的二維材料—磷烯[1,2], 立即受到普遍關注.研究者從施加應力[3?6]、引入缺陷[7,8]、表面吸附[8?10]和取代摻雜[10?15]等幾個角度出發,對磷烯進行了廣泛地研究.結果表明, 磷烯具有優越的電子特性, 在未來納米電子學中具有廣闊的應用前景[16?19].通過裁剪二維磷烯, 可以獲得準一維的磷烯納米帶(PNR).根據邊緣結構不同, PNR分為鋸齒型磷烯納米帶(ZPNR)和扶手椅型磷烯納米帶(APNR).裸邊ZPNR 為金屬, 且與納米帶的寬度無關; 而裸邊APNR 為間接帶隙半導體, 其帶隙隨納米帶寬度的增加而減少[20?22].邊緣氫飽和后, ZPNR 轉變為近直接帶隙的半導體, APNR轉變為直接帶隙半導體.邊緣用氫飽和后的ZPNR和APNR 的帶隙隨著寬度的增加而減小[20?24].邊緣被F, Cl, O, S, Se, Fe, Co, Ni 和 OH 等不同原子或基團飽和的PNR 的電子特性也被廣泛研究[25?28].此外, 如Guo 等[29]發現在邊緣氫飽和的APNR中央或邊緣摻雜C 原子, APNR 轉變為金屬.Zhou等[30]發現在裸邊APNR 的中央或邊緣摻雜B, N, F 和Al 原子, APNR 仍然是半導體, 而在裸邊APNR 的中央摻雜C, O, Si, S 原子, APNR 轉變為金屬.

目前對磷烯納米帶磁性的研究也有一些報道,例如, Du 等[31]研究了裸邊ZPNR 在4 種磁構型下的磁性, 這4 種磁構型分別為: 鐵磁(FM)αα?αα、反鐵磁(AFM?1)αα?ββ、反鐵磁(AFM?2)αβ?αβ、反鐵磁(AFM?3)αβ?αβ, 研究表明裸邊ZPNR的FM 態和AFM?1 態無磁性, 而AFM?2 態有磁性.Zhu 等[32]發現邊緣氫飽和的ZPNR沒有磁性.Ding 等[33]發現OHO 和 OH 鈍化的ZPNR 和APNR 具有磁性.Ren 等[34]發現邊緣用OH/NO2(或NH2/NO2)與O 按2∶1 比率的飽和ZPNR 可實現自旋極化半金屬.Zhou 等[30]發現在裸邊APNR 的邊緣摻雜C, O, Si 和S 原子, APNR有磁性.然而對磷烯納米帶如何獲得半金屬, 如何誘發高性能的磁性, 以及誘發磁性的機理等仍需進一步研究.

本文采用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理, 探討摻雜過渡金屬鐵(Fe)、鈷(Co)和鎳(Ni)原子的ZPNR 的磁電子學特性, 以及摻雜位置對其影響.研究表明, 在ZPNR 中摻雜不同的雜質表現出不同的特性, 有的有磁性, 有的沒有磁性,提出了在ZPNR 中實現半金屬的一種新方法, 并且摻雜位置對ZPNR 的磁電子學特性有一定的影響.這些研究結果對于發展基于磷烯的納米電子器件具有重要意義.

2 計算模型和方法

摻雜ZPNR 的幾何結構如圖1 所示, 其中圖1(a)和圖1(b)分別為俯視和側視圖.圖中模型結構為計算選取的超原胞, 納米帶沿圖1(a)中Z 方向延展.圖中白色、橙色和綠色小球分別表示H, P 和Ni 原子, n 表示ZPNR 的帶寬, 即沿寬度方向的鋸齒型磷原子鏈的排數, 圖中ZPNR 的帶寬n = 8.圖中的x 表示摻雜的位置, 分別用Fe,Co 和Ni 取代x 位置的P 原子.作為例子, 圖1(a)和圖1(b)中的x 位置為Ni 原子.為了敘述方便,將Fe, Co 和Ni 原子取代P 原子后的ZPNR 分別稱為Fe?ZPNR, Co?ZPNR 和Ni?ZPNR.為了消除懸掛鍵, 所有ZPNR 邊緣用H 原子飽和.

圖1 摻雜ZPNR 的模型結構Fig.1.The geometric structure of doped ZPNRs.

采用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理的ATK(Atomistix ToolKit)軟件包對幾何結構進行優化和計算電磁性質, 目前這個軟件包已被廣泛用于納米結構的研究中[35?38].模型結構在非磁狀態下進行優化.結構優化收斂的標準是作用在每個原子上的力小于0.01 eV/?.為了求解Kohn?Sham方程, 交換關聯勢采用廣義梯度近似(GGA)中的PBE 近似, 贗勢采用模守恒贗勢, 基函數組選用DZP (double ζ +polarized).在 簡 約 布 里 淵 區 的k 點抽樣采用1 × 1 × 30.能量截斷半徑(mesh cut?off)采用75 Hartree.非周期方向, 即超原胞的X 和Y 方向的真空層設置為20 ?.

3 計算結果與討論

3.1 結構和穩定性分析

為了便于說明摻雜ZPNR 的結構, 在圖1(a)中對雜質原子附近的P 原子進行了編號, 分別為1—7.相應的P 原子用Pi表示, 其中i = 1, 2, 3,4, 5, 6, 7.由圖1 可見, 取代摻雜后, 雜質原子附近的ZPNR 結構發生了一些形變, 最明顯的變化就是雜質原子與周邊5 個P 原子(P1—P5)成鍵, 而原始ZPNR 的P 原子只與相鄰3 個P 原子成鍵.雜質原子與周邊5 個P 原子之間的鍵長如表1 所示, 表中d1—d5分別為雜質原子與其鄰近的5 個磷原子P1—P5的鍵長.作為對比, 表中還列出了未摻雜ZPNR 的相關參數.由表1 可見, 未摻雜ZPNR 的d1, d2和d3相等, 都為2.25 ?, 與以前的計算結果一致[11?13].摻雜ZPNR 的鍵長與未摻雜ZPNR 的鍵長相比略有增減, 但相差不大, 其中Ni?ZPNR 的d4和d5增加幅度最大, 大約增加了10%, 而其余鍵長的增減幅度不足4%.摻雜后, 雜質原子與P4, P5原子成鍵, 結果導致雜質原子略微向納米帶對稱中心移動.

為了研究取代摻雜結構的能量穩定性, 分別取各摻雜ZPNR 的超原胞計算結合能Eb, 其定義為[39?41]

其中Edop為摻雜ZPNR 超原胞的總能量; EP,EH和EX分別為單個P、H 和雜質原子的能量, nP,nH和nX分別為超原胞內P, H 和雜質原子的數量, 其中雜質原子分別為Fe, Co 和Ni.計算結果如表1 所示, 表中還列出了未摻雜ZPNR 的結合能.由表1 可見, 各摻雜和未摻雜ZPNR 的結合能都為負值, 說明各摻雜和未摻雜ZPNR 的結構都是穩定的.

表1 摻雜和未摻雜ZPNR 的鍵長、結合能和總能差Table 1.The bond lengths, binding energy, and total energy difference of doped and pristine ZPNRs.

圖2 模擬退火后的模型結構 (a) Fe?ZPNR; (b) Co?ZPNR; (c) Ni?ZPNRFig.2.The geometric structure after anneal simulation: (a) Fe?ZPNR; (b) Co?ZPNR; (c) Ni?ZPNR.

為了進一步研究取代摻雜結構的能量穩定性,分別取各摻雜ZPNR 的超原胞計算吉布斯自由能EG, 其定義為[42]

其中ET為摻雜ZPNR 超原胞的每個原子的能量;χP, χH和χi分別為P、H 和雜質原子的摩爾分數;μP, μH和μi分別為每個P、H 和雜質原子的化學勢, 其中雜質原子分別為Fe, Co 和Ni.μP為磷烯中每個原子的能量, μH為氫分子中每個原子的能量, μi為體態下每個雜質原子的能量.計算結果顯示, Fe?ZPNR, Co?ZPNR 和Ni?ZPNR 的吉布斯自由能分別為—0.40, —0.41, —0.40 eV.由此可見, 各摻雜ZPNR 的吉布斯自由能都為負值, 說明各摻雜ZPNR 的結構都穩定.

為了檢驗取代摻雜結構的熱穩定性, 我們在幾何優化后對其進行了Forcite 退火分子動力學模擬[43].整個模擬過程使用4 個退火循環, 并使用微正則系綜.每個退火循環由初始溫度300 K 升高至最高溫度500 K, 然后冷卻至初始溫度.整個模擬過程運行8000 步, 總時間為8 ps.模擬退火后的幾何結構如圖2 所示, 圖2(a)—(c)分別為Fe?ZPNR, Co?ZPNR 和Ni?ZPNR.與退火前的ZPNR相比, 雜質原子與周邊P 原子間的鍵長略有變化,但沒有產生局部重建.這表明所有摻雜ZPNR 的熱穩定性很好.

3.2 摻雜ZPNR 的磁電子學特性

我們首先對摻雜ZPNR 進行自旋非極化計算,其對應的非磁(NM)態的能帶結構和態密度(DOS)如圖3(a)和圖3(b)所示.圖中Fe, Co 和Ni 分 別 表 示Fe?ZPNR, Co?ZPNR 和Ni?ZPNR,而ZPNR 表示未摻雜的ZPNR.圖中虛線表示費米能級, 設為零.由圖3 可見, 未摻雜的ZPNR 沒有能帶穿越費米能級, 且在費米能級附近一定能量范圍內, ZPNR 的DOS 為零, 故未摻雜的ZPNR為半導體.未摻雜的ZPNR 的導帶底和價帶頂都位于Γ 點, 故為直接帶隙半導體, 其帶隙大小為1.51 eV, 這與以前的研究結果是一致的[20?24].由圖3(a)可見, 摻雜ZPNR 都由于摻雜而引入了兩條能帶, 圖中用a, b 進行了標示.Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 各有一條能帶(即能帶a)穿越費米能級,而Co?ZPNR 沒有能帶穿越費米能級.由圖2(b)可見, Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 的DOS 在費米能級處都不為零, 而Co?ZPNR 的DOS 在費米能級處為零.故當處于NM 態時, Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR為金屬, 而Co?ZPNR 依然為半導體.Co?ZPNR 為間接帶隙半導體, 其帶隙大小為1.12 eV, 小于未摻雜的ZPNR 的帶隙.由此可見, 摻雜Fe 或者Ni 原子將ZPNR 由半導體轉變為金屬, 而摻雜Co 原子則將ZPNR 由直接帶隙半導體轉變成為間接帶隙半導體, 且帶隙減小.

圖3 ZPNR 處于NM 態的 (a) 能帶結構和 (b) 態密度Fig.3.(a) The band structure and (b) density of states of ZPNRs in the nonmagnetic state.

為了更清楚地分析雜質原子對能帶結構的影響, 圖4 繪出了摻雜ZPNR 能帶結構中能帶a 的電荷密度圖, 圖4(a)—(c)分別為Fe?ZPNR, Co?ZPNR 和Ni?ZPNR, 等值面取0.3 |e|/?3.由圖4可見, 摻雜ZPNR 的能帶a 由雜質原子起主要作用, 而起次要作用的是雜質原子附近的幾個P 原子.由此可見, 能帶a 正是由于摻雜而引入的雜質能帶, 并導致Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 由半導體轉變為金屬, 而Co?ZPNR 的帶隙小于未摻雜的ZPNR的帶隙.

為了更進一步分析雜質原子中哪個軌道的電子起主要作用, 圖5 繪出了摻雜ZPNR 的投影態密度(PDOS)圖, 圖5(a)—(c)分別為Fe?ZPNR,Co?ZPNR 和Ni?ZPNR.圖中的Fe, Co 和Ni 分別表示投影到Fe, Co 和Ni 原子的PDOS, 而s,p 和d 則分別表示投影到相應雜質原子的s, p 和d 軌道的PDOS.可見, 雜質原子的PDOS 主要由其d 軌道的電子貢獻, 即摻雜ZPNR 的雜質原子對電子特性起主要作用的是d 軌道的電子.

現在我們對摻雜ZPNR 進行自旋極化計算以研究摻雜誘發的磁性.定義NM 態與鐵磁(FM)態之間的總能差為 ? E =ENM?EFM, ENM和EFM分別為各超原胞在NM 態和FM 態的總能.由表1可見, 未摻雜ZPNR 和Co?ZPNR 的總能差ΔE =0, 表明未摻雜ZPNR 和Co?ZPNR 無磁性, 基態即 為NM 態.Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 的總能差ΔE ＞ 0, 即ENM＞ EFM, 表明Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR的基態是FM 態.

圖4 部分能帶的電荷密度 (a) Fe?ZPNR; (b) Co?ZPNR; (c) Ni?ZPNRFig.4.The charge density of partial band: (a) Fe?ZPNR; (b) Co?ZPNR; (c) Ni?ZPNR.

圖5 摻雜ZPNRs 投影態密度 (a) Fe?ZPNR; (b) Co?ZPNR; (c) Ni?ZPNRFig.5.The partial density of states of ZPNRs: (a) Fe?ZPNR; (b) Co?ZPNR; (c) Ni?ZPNR.

圖6 ZPNR 處于FM 態的能帶結構和態密度 (a) ZPNR; (b) Fe?ZPNR; (c) Co?ZPNR; (d) Ni?ZPNRFig.6.The band structure and density of states of ZPNRs in the ferromagnetic state: (a) ZPNR; (b) Fe?ZPNR; (c) Co?ZPNR;(d) Ni?ZPNR.

為了分析摻雜ZPNR 的磁電子學特性, 圖6展示了摻雜ZPNR 處于FM 態的能帶結構和態密度, 圖6(a)—(d)分別為未摻雜ZPNR, Fe?ZPNR,Co?ZPNR 和Ni?ZPNR.圖6 中藍色實線和紅色實線分別表示α 和β 自旋(下同).由圖6(a)和圖6(c)可見, 未摻雜ZPNR 和Co?ZPNR 的能帶是簡并的, 沒有能帶穿越費米能級, 在費米能級附近一定能量范圍內, ZPNR 的DOS 為零, 故未摻雜ZPNR和Co?ZPNR 為半導體, 其帶隙大小分別為1.51 和1.12 eV.能帶簡并這一特性結合總能差ΔE = 0,進一步表明未摻雜ZPNR 和Co?ZPNR 沒有磁性.未摻雜ZPNR 沒有磁性, 這一結果與之前的研究結果[32]是一致的.由圖6(b)和圖6(d)可見, Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 在費米能級附近的能帶都發生了分裂, 表明Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 具有磁性.Fe?ZPNR 的α 和β 自旋都沒有能帶穿越費米能級, 且在費米能級處的態密度都為零, 故Fe?ZPNR為自旋半導體, 且為半?半導體.Fe?ZPNR 的α 和β 自旋的導帶底和價帶頂都位于Γ 點, 故都為直接帶隙, 其帶隙大小分別為0.87 和0.13 eV.Ni?ZPNR的β 自旋沒有能帶穿越費米能級, 但α 自旋有能帶穿越費米能級, 且在費米能級處β 自旋的態密度不為零, 而α 自旋的態密度為零, 故Ni?ZPNR 為半金屬.Ni?ZPNR 的β 自旋為間接帶隙, 其帶隙大小為0.90 eV.可見, 摻雜Fe 原子可使ZPNR 由無磁性半導體轉變為磁性半導體, 而摻雜Ni 原子可使ZPNR 由無磁性半導體轉變為磁性半金屬.

為了分析磁性的來源, 圖7 給出了摻雜ZPNR在FM 態的自旋極化電荷密度等值面圖, 圖7(a)—(c)分別為Fe?ZPNR, Co?ZPNR 和Ni?ZPNR.圖7中紅色和藍色分別代表α 和β 自旋, 等值面取0.02 |e|/?3.自旋極化電荷密度 ? ρ=ρα?ρβ, 其中 ρα和 ρβ分別表示α 和β 自旋的電荷密度.由圖7(a)和圖7(c)可見, Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 的自旋極化電荷密度的共同特點是, 在該等值面下,幾乎只見到α 自旋電荷, 且自旋電荷主要分布于雜質原子, 其次分布于雜質原子附近的P 原子.因為只在納米帶左邊緣摻雜, α 自旋的電荷分布在左邊緣, 右邊緣未見到自旋電荷, 所以Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 磁性狀態都表現為鐵磁性, 而且只能表現出FM 態, 不會出現反鐵磁(AFM)態.由圖7(b)可見, 在該等值面下, Co?ZPNR 沒有觀察到自旋極化電荷.可見Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 的磁性主要來源于雜質原子, 而Co?ZPNR 無磁性.

對ZPNR 磁矩計算結果表明, 未摻雜ZPNR和Co?ZPNR 超原胞的總磁矩為0μB, Fe?ZPNR和Ni?ZPNR 超原胞的總磁矩分別為1.00μB和0.89μB, μB為玻爾磁子.磁矩計算結果同樣表明,對Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 的磁矩貢獻最大的是雜質原子.Fe 和Ni 原子的磁矩分別為0.96μB和0.43μB, 分別對其超原胞的總磁矩貢獻了96.0%和48.3%.由此可進一步說明摻雜Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 的磁性主要由雜質原子貢獻.而未摻雜ZPNR 和Co?ZPNR 超原胞的總磁矩為零, 也進一步表明未摻雜ZPNR 和Co?ZPNR 沒有磁性.

摻雜誘發ZPNR 的磁性, 可做如下解釋.由于P 原子最外層具有5 個價電子, 每個P 原子與周邊3 個P 原子成鍵, 即有3 個電子與周邊原子的電子配對, 剩余2 個電子配對.按照能量最小原理, 原子內的電子先填充4s 層, 再填充3d 層.對于Fe, Co 和Ni 原子來說, 它們的4s 層都填充2 個電子, 而3d 層填充的電子數量分別為6, 7 和8 個.由前面的分析知道, 在摻雜ZPNR 中, 雜質原子與周邊5 個P 原子成鍵, 且雜質原子對電子特性起主要作用的是d 軌道的電子.Fe 原子的3d 層有6 個電子, Fe 原子與周邊5 個P 原子成鍵, 剩下1 個未配對電子.Co 原子的3d 層有7 個電子, Co 原子與周邊5 個P 原子成鍵, 剩下的兩個電子配對.而Ni 原子的3d 層有8 個電子, Ni 原子與周邊5 個P 原子成鍵, 剩余3 個電子, 其中2 個電子配對, 剩下1 個未配對電子.正是由于在ZPNR 中摻雜Fe 和Ni 原子出現了未配對電子,才導致Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 具有磁性.而在ZPNR 中摻雜Co 原子沒有出現未配對電子, 因此Co?ZPNR 沒有磁性.

3.3 摻雜位置對磁電子學特性的影響

圖7 自旋極化電荷密度等值面圖 (a) Fe?ZPNR; (b) Co?ZPNR; (c) Ni?ZPNRFig.7.The isosurface plots of spin polarization charge density in the ferromagnetic state: (a) Fe?ZPNR; (b) Co?ZPNR; (c) Ni?ZPNR.

圖8 改變摻雜位置時ZPNR 的能帶結構 (a) NM; (b) FMFig.8.The band structure of ZPNRs with different doping position: (a) NM; (b) FM.

為了研究摻雜位置對摻雜ZPNR 磁電子學特性的影響, 在此以摻雜Ni 原子為例進行分析, 其能帶結構如圖8 所示, 圖8(a)和圖8(b)分別為NM 態和FM 態, 圖8(b)中的插圖為費米能級附近能帶結構的局部放大圖.為了說明方便, 將Ni 原子取代圖1(a)中標注x, 6 和7 的P 原子的ZPNR 分別用Nix?ZPNR, Ni6?ZPNR 和Ni7?ZPNR表示.標注x, 6 和7 的P 原子分別位于第1, 第2和第3 條P 原子鏈靠納米帶對稱中心一側的中間位置.圖8 中的6 和7 分別代表Ni6?ZPNR 和Ni7?ZPNR.結合圖3(a)和圖8(a)可見, 當處于NM態時, 在ZPNR 的3 個不同位置摻雜Ni 原子, 都在費米能級附近引入了兩條雜質能帶, 并且有一條穿越費米能級, 故ZPNR 屬性不變, 都為金屬.結合圖6(d)和圖8(b)可見, 當處于FM 態時, 在ZPNR 的3 個不同位置摻雜Ni 原子, 費米能級附近的能帶都發生了分裂, 但呈現出不同的特性.Ni6?ZPNR 的磁電子學特性與Nix?ZPNR 相同,α 自旋有能帶穿越費米能級, 但β 自旋沒有能帶穿越費米能級, 即呈現為半金屬.Ni6?ZPNR 的β 自旋為直接帶隙, 其帶隙大小為0.74 eV.但Ni7?ZPNR的磁電子學特性與Nix?ZPNR 不同, 此時α 和β自旋都沒有能帶穿越費米能級, 即呈現為磁性半導體.Ni7?ZPNR 的α 和β 自旋都為間接帶隙, 其帶隙大小分別為0.16 eV 和 0.74 eV.由此可見, 當處于FM 態時, 在靠近納米帶邊緣位置摻雜Ni 原子,ZPNR 表現為磁性半金屬, 而在靠近納米帶對稱中心位置摻雜Ni 原子, ZPNR 則表現為磁性半導體.

4 結 論

利用基于密度泛函理論的第一性原理方法, 研究了摻雜Fe, Co 和Ni 原子的鋸齒形磷烯納米帶的磁電子學特性.研究表明, 摻雜和未摻雜ZPNR的結構都是穩定的, 未摻雜ZPNR 和Co?ZPNR的基態為NM 態, 而Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR的基態是FM 態.當處于NM 態時, 摻雜Fe 或者Ni 原子將ZPNR 由半導體轉變為金屬, 而摻雜Co 原子則將ZPNR 由直接帶隙半導體轉變成為間接帶隙半導體, 且帶隙減小.發生這種轉變是由于摻雜在能帶結構中引入了雜質能帶.處于FM 態時, 未摻雜ZPNR 和Co?ZPNR 無磁性, 摻雜Fe 原子使ZPNR 由無磁性半導體轉變為磁性半導體, 而摻雜Ni 原子使ZPNR 由無磁性半導體轉變為磁性半金屬.Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 的磁性主要由雜質原子貢獻.Fe?ZPNR 和Ni?ZPNR 具有磁性, 是由于在ZPNR 中摻雜Fe 和Ni 原子出現了未配對電子.而Co?ZPNR 沒有磁性, 則是在ZPNR 中摻雜Co 原子沒有出現未配對電子.摻雜位置對ZPNR的磁電子學特性有一定的影響, 當處于FM 態時,在靠近納米帶邊緣位置摻雜Ni 原子, ZPNR 表現為半金屬, 而在靠近納米帶對稱中心位置摻雜Ni 原子, ZPNR 則表現為磁性半導體.該研究對于發展基于磷烯納米帶的納米電子器件具有重要意義.