壓力對幾種鈣鈦礦氧化物功能材料光電性質等物性影響的研究.pdf

1、本文以三種已被實驗合成且能穩(wěn)定存在的鈣鈦礦氧化物Sr2FeMoO6、La2FeMnO6和NiCrO3為研究對象，采用密度泛函理論，從理論上系統(tǒng)研究了壓力對其光電性質等物性，如幾何結構、電子自旋特性、能帶結構、磁學特性、居里溫度、吸收譜、折射率等的影響，并取得了以下成果:
　　研究了靜水壓力和雙軸應變對雙鈣鈦礦氧化物Sr2FeMoO6物理性質的影響。在本文討論的壓力范圍內，Sr2FeMoO6均呈現I4/mmm空間群結構。當壓力大于3

2、6GPa時，Sr2FeMoO6將失去半金屬特性，由亞鐵磁半金屬轉變?yōu)榉谴判园雽w，鐵離子的電子組態(tài)由高自旋態(tài)轉變?yōu)榈妥孕龖B(tài);當壓力大于45GPa時，Sr2FeMoO6由非磁性半導體轉變?yōu)榉谴判越饘?。當壓力?升至30GPa時，亞鐵磁半金屬Sr2FeMoO6的居里溫度將由472 K升至639 K。對于光學性質，隨著壓力的增加，易被此材料吸收的光波波長發(fā)生藍移;材料僅對低頻區(qū)電磁波折射率大于1;而壓力對折射率的影響較小。在本文討論的雙軸應變

3、范圍內，Sr2FeMoO6始終保持半金屬特性。當壓縮應變增大至-7％時，Fe離子由高自旋態(tài)轉變?yōu)橹虚g自旋態(tài);當拉伸應變增大至8％時，Mo離子由中間自旋態(tài)轉變?yōu)榈妥孕龖B(tài)，化合物由亞鐵磁相向鐵磁相轉變。
　　對雙鈣鈦礦氧化物La2FeMnO6施加雙軸應變調控了其物性，并成功獲取了半金屬性的La2FeMnO6。當拉伸應變作用時，La2FeMnO6由鐵磁性半導體轉化為鐵磁性半金屬。當壓縮應變小于-8％時，La2FeMnO6表現為鐵磁性金屬

4、。當壓縮應變大于-9％時，La2FeMnO6為亞鐵磁半導體，此時Fe離子由高自旋態(tài)轉變?yōu)榈妥孕龖B(tài)，Mn離子由中間自旋態(tài)轉變?yōu)楦咦孕龖B(tài)。應變也會顯著影響La2FeMnO6的光學特性，易被La2FeMnO6吸收的光波隨著拉伸應變的增加發(fā)生紅移，而壓縮應變會造成La2FeMnO6折射率增大。
　　通過對反鐵磁鈣鈦礦氧化物NiCrO3施加靜水壓力，成功調制出了具有半金屬特性的NiCrO3。當壓力高于80GPa時，NiCrO3由常壓下的反鐵

5、磁半導體轉變?yōu)榉磋F磁半金屬。在施加的壓力范圍內，Ni，Cr和O離子的磁矩只有細微的變化， Ni和Cr離子均呈現為高自旋態(tài)。反鐵磁半導體NiCrO3的奈爾溫度隨著壓力的增加從270K逐漸上升，并在壓力為60GPa左右時，達到最大值321K;而反鐵磁半金屬NiCrO3奈爾溫度大約為309K。在整個壓力范圍內，易被NiCrO3吸收的光波隨著壓力的增加向低頻波段移動。當壓力為80GPa時，NiCrO3吸收譜的峰值和折射率均產生躍變。