新型功能材料的電子結構和磁特性的第一性原理研究.pdf

1、本文采用基于密度泛函理論的全勢線性化綴加平面波方法（FP-LAPW）和全勢綴加平面波+局域軌道方法（FP-APW+lo），研究了部分填充四面體位半導體LiMgN、LiZnN、LiMgP，和具有窄帶隙的第一個銀鈀氧化物Ag2PdO2的電子結構，及有機化合物trans-tetrachloro-bis-(pyridine)-rhenium的電子結構和磁特性。 部分填充四面體位半導體LiMgN和LiZnN可以看成是閃鋅(MgN)-和(Z

2、nN)-晶格被He類Li+離子部分地間隙填充。與它們的對應閃鋅結構化合物AlN和GaN相比，討論了LiMgN和LiZnN的導帶扭曲。發(fā)現(xiàn)對于(MgN)-和(ZnN)-晶格，把Li+離子插入陽離子或陰離子附近的間隙位均將使布里淵區(qū)中的X點導帶極小的能量相對于Γ點而提高（對于AlN、GaN、LiMgN和LiZnN，價帶頂均在Γ點），因此這提供了一個將閃鋅間接帶隙半導體轉變?yōu)橹苯訋恫牧系姆椒?，但是β相（Li+在陽離子附近）的導帶扭曲比α相（

3、Li+在陰離子附近）明顯地強?！伴g隙插入規(guī)則”并不能應用于預言所有導帶變化。對于LiMgN和LiZnN，總能量計算顯示α相比β相更穩(wěn)定。在LiMgN和LiZnN中，Li-N鍵和Mg-N鍵表現(xiàn)出較強的離子特性，而Zn-N鍵具有較強的共價特性。 與對應的閃鋅AlP相比，討論了LiMgP的導帶改變。對于α和β兩種結構，LiMgP的導帶谷以能量增加順序為X-Г-L，而AlP的導帶谷能量增加順序為X-L-Г，與AlP相比，在α和β兩種結構

4、的LiMgP中，直接（Г-Г）與間接（Г-X）帶隙差均減小。LiMgP的能帶計算同樣顯示閉殼層Li+離子的間隙插入是一種改變直接-間接帶隙特性的可能方法，但“間隙插入規(guī)則”同樣不能預言LiMgP相對于AlP的所有導帶變化。總能量計算同樣顯示LiMgP的α相比β相更穩(wěn)定。 Ag2PdO2氧化物的能帶計算預言了其具有間接帶隙，Pd的4d態(tài)與O的2p態(tài)在整個價帶和導帶明顯的雜化。價帶主要由Ag、Pd的4d態(tài)和O的2p態(tài)組成，而導帶主要

5、由Pd的4d態(tài)和O的2p態(tài)組成。另外，將重點放在帶隙的計算精度，選取三種不同的基函數(shù)集（“純的”LAPW、APW+lo和混合LAPW/APW+lo）用來計算能帶結構，結果顯示三種基函數(shù)集得到了幾乎相同的帶隙值。 Re原子是trans-tetrachloro-bis-(pyridine)-rhenium化合物中的金屬磁性中心。總能量的計算顯示化合物具有穩(wěn)定的反鐵磁基態(tài)，這一點和實驗結果一致。每個分子的計算磁矩為3.00μB，磁矩主