鈣鈦礦型鐵電材料電子結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)研究.pdf

1、鈣鈦礦型鐵電材料是一類應(yīng)用十分廣泛的功能材料。鐵電性的有效利用和新功能的發(fā)現(xiàn)都有賴于理論上對鐵電性內(nèi)在本質(zhì)的深入理解，鐵電性的本質(zhì)起源問題至今尚未完全解決。 鐵電現(xiàn)象是原子層次的效應(yīng)，對晶體的對稱性十分敏感，其物理機(jī)理是晶胞中原子的坐標(biāo)發(fā)生了微小變化，導(dǎo)致對稱破缺。低的晶體對稱性使物理本構(gòu)關(guān)系矩陣復(fù)雜化，因此其他理論(如密度泛函理論，分子動力學(xué)理論)描述起來更加困難。這正好是價鍵理論(經(jīng)驗電子理論)可以使用的切入點(diǎn)。 本

2、文采用價鍵電子理論--固體與分子經(jīng)驗電子理論(EET)，較全面地跟蹤研究了典型的鈣鈦礦型鐵電材料，從晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)，計算了它們的價鍵電子結(jié)構(gòu)，對價鍵電子結(jié)構(gòu)隨晶體結(jié)構(gòu)、溫度和組份的變化給予相應(yīng)的理論描述。并以價鍵電子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，討論了鈣鈦礦型鐵電材料的鐵電性、壓電性等物理性質(zhì)，從而溝通了材料微觀價鍵電子結(jié)構(gòu)與某些宏觀性質(zhì)之間的聯(lián)系。 按晶體結(jié)構(gòu)從簡單到復(fù)雜、研究歷史由過去到現(xiàn)在的順序，選取五種典型的、具有較大理論研究價值和實(shí)際應(yīng)用

3、價值或者較大的預(yù)期應(yīng)用價值的鈣鈦礦鐵電材料(簡單鈣鈦礦型鐵電材料、無鉛鐵電材料、固溶體鈣鈦礦型鐵電材料、新型弛豫鐵電單晶和單相多鐵性材料)分別進(jìn)行理論研究。 計算結(jié)果不但從價鍵理論角度再現(xiàn)了鈣鈦礦型氧化物化學(xué)鍵離子性與共價性相混合的特點(diǎn)，而且說明了鐵電性主要源于過渡金屬離子與氧離子共價性化學(xué)鍵沿自發(fā)極化方向出現(xiàn)的非均勻分布。計算分析了無鉛鈣鈦礦型鐵電材料與鈦酸鉛價鍵電子結(jié)構(gòu)之間的差異，從價鍵電子結(jié)構(gòu)角度分析了無鉛鐵電材料性能差距