若干鐵電體的磁學性質和極化特性的第一性原理研究.pdf

1、鐵電材料由于一系列優(yōu)越的物理特性,受到了眾多領域的關注。為了更好的全面了解各種鐵電體的性質,我們對新型的非氧化物鐵電體的鐵電性的起源展開研究。在鐵電材料的實驗研究和生產實踐中,不可避免的會形成空位等本征缺陷,將會影響其性能,甚至會產生一些有趣的像磁性或半金屬一樣的新特性。另外,構建鐵電/鐵磁多層結構也可讓鐵電材料獲得磁性。本文采用第一性原理計算方法,研究了含氟鐵電體的電子結構、化學鍵、自發(fā)極化等物理性質,鈣鈦礦鐵電體空位體系的形成能和磁

2、學性質以及多鐵磁隧道結Co/BaTiO3/Co中Ti-O鐵電位移和磁學性質。并取得如下主要成果:
　　 1.計算了鐵電體BaZnF4的電子結構,運用Berry phase方法計算了自發(fā)極化。發(fā)現(xiàn)了BaZnF4的Born有效電荷表明Ba和F(3)大于名義上的離子電荷。Ba-F(3)之間表現(xiàn)出弱的共價關聯(lián)的作用,同時Zn-F之間顯示出明顯的共價鍵的特征。二者有利于BaZnF4的自發(fā)極化。預測了BaZnF4的自發(fā)極化值為12.6μC/

3、cm2。
　　 2.對BaTiO3立方相和四方相中Ba,Ti和O三種空位的形成能,態(tài)密度、自旋電荷密度和bader電荷分布進行了計算。發(fā)現(xiàn)Ti和O空位能夠誘導出磁性,而Ba空位不會誘導磁性產生。Ti空位誘導磁性的產生起源于Ti空位時部分極化的O2p軌道。而且立方相的Ti空位體系展現(xiàn)出半金屬磁性性質。O空位導致產生的磁性是由于最近鄰空位的鈦原子的未配對電子占據(jù)t2g軌道引起的。
　　 3.模擬分析了多鐵隧道結Co/BaTi