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本文采用基于密度泛函(DFT)方法中的平均场近似加库伦修正(LDA+U)研究了长度为n=8的锯齿型ZnO纳米带(Z8-ZNNR)和N边界钝化的手扶型ZnO纳米带(N-A8-ZNNR)在电场、应力以及力电耦合下的磁性及机理。通过外加电场、应力以及力电耦合方式改变Z8-ZNNR和N-A8-ZNNR的电子结构以达到有效调制体系磁性的目的。
首先计算了电场作用于Z8-ZNNR和N-A8-ZNNR的情况，得到如下结论：1.Z8-ZNNR和N-A8-ZNNR的磁矩可以通过外加电场进行有效调节。2.对于不同轴向电场的作用，ZnO纳米带(ZNNR)表现出不同的响应度。对于Z8-ZNNR，Z8-ZNNR的磁性由O终结边界的Zn原子和O原子自旋极化所产生，而其磁矩主要来源于O-2p轨道贡献。O终结边界的Zn原子和O原子产生的自旋极化电荷在Y轴向电场作用下向Zn终结边界端传输，使带中更多原子参与自旋极化，从而导致Z8-ZNNR磁矩发生改变。通过光学性质计算发现，Y轴向电场可以有效调节Z8-ZNNR在可见光区域的吸收系数和反射系数。对于N-A8-ZNNR，其磁性来源于边界钝化原子N与O终结边界的O原子进行自旋极化产生，其磁矩的主要贡献为N-2p轨道和O-2p轨道。当施加电场作用时，电场会使O终结边界的O原子与N原子的自旋极化电荷密度发生改变，从而改变体系的磁矩。
应力作用于Z8-ZNNR和N-A8-ZNNR的结果表明：Z8-ZNNR在单轴应力作用下，其总磁矩在压缩作用即负应力作用下表现为减小，而在拉伸作用即正应力作用下表现为减小与增大之间进行振荡。体系在应力作用下经历了半金属-金属-半金属特性的转变。体系的磁性来源于O-2p轨道和Zn-3d轨道的贡献。N-A8-ZNNR的总磁矩在拉伸作用下表现为增大，而在压缩作用下表现为先增大后减小。体系在应力作用下经历半导体-金属-半金属的转变，N-A8-ZNNR的磁性来源于边界钝化原子N-2p轨道电子和O-2p轨道电子。
最后计算了力电耦合作用于Z8-ZNNR和N-A8-ZNNR的磁特性。Z8-ZNNR的总磁矩在1V/nm电场和正应力作用下表现为先减小后增大，体系经历金属-半导体-半金属-半导体的转变，其磁性主要来源于Zn-3d轨道和O-2p轨道。N-A8-ZNNR的总磁矩在3V/nm电场和应力作用下表现为先减小后增大，体系经历金属-半金属的转变，体系的磁性主要来源于N-2p轨道和O-2p轨道。
首先计算了电场作用于Z8-ZNNR和N-A8-ZNNR的情况，得到如下结论：1.Z8-ZNNR和N-A8-ZNNR的磁矩可以通过外加电场进行有效调节。2.对于不同轴向电场的作用，ZnO纳米带(ZNNR)表现出不同的响应度。对于Z8-ZNNR，Z8-ZNNR的磁性由O终结边界的Zn原子和O原子自旋极化所产生，而其磁矩主要来源于O-2p轨道贡献。O终结边界的Zn原子和O原子产生的自旋极化电荷在Y轴向电场作用下向Zn终结边界端传输，使带中更多原子参与自旋极化，从而导致Z8-ZNNR磁矩发生改变。通过光学性质计算发现，Y轴向电场可以有效调节Z8-ZNNR在可见光区域的吸收系数和反射系数。对于N-A8-ZNNR，其磁性来源于边界钝化原子N与O终结边界的O原子进行自旋极化产生，其磁矩的主要贡献为N-2p轨道和O-2p轨道。当施加电场作用时，电场会使O终结边界的O原子与N原子的自旋极化电荷密度发生改变，从而改变体系的磁矩。
应力作用于Z8-ZNNR和N-A8-ZNNR的结果表明：Z8-ZNNR在单轴应力作用下，其总磁矩在压缩作用即负应力作用下表现为减小，而在拉伸作用即正应力作用下表现为减小与增大之间进行振荡。体系在应力作用下经历了半金属-金属-半金属特性的转变。体系的磁性来源于O-2p轨道和Zn-3d轨道的贡献。N-A8-ZNNR的总磁矩在拉伸作用下表现为增大，而在压缩作用下表现为先增大后减小。体系在应力作用下经历半导体-金属-半金属的转变，N-A8-ZNNR的磁性来源于边界钝化原子N-2p轨道电子和O-2p轨道电子。
最后计算了力电耦合作用于Z8-ZNNR和N-A8-ZNNR的磁特性。Z8-ZNNR的总磁矩在1V/nm电场和正应力作用下表现为先减小后增大，体系经历金属-半导体-半金属-半导体的转变，其磁性主要来源于Zn-3d轨道和O-2p轨道。N-A8-ZNNR的总磁矩在3V/nm电场和应力作用下表现为先减小后增大，体系经历金属-半金属的转变，体系的磁性主要来源于N-2p轨道和O-2p轨道。