雙鈣鈦礦Sr-,2-Fe-,1-x-Cr-,x-MoO-,6-電子結構和磁性的第一性原理研究.pdf

1、近年來，人們發(fā)現(xiàn)雙鈣鈦礦氧化物Sr2FeMo06在室溫低場下具有10％(H=7T)的隧穿型磁電阻(TMR)效應，并且其居里溫度高達410-450K，在類似結構的鈣鈦礦材料中也相繼發(fā)現(xiàn)了磁記憶和熱滯后以及電荷有序化轉變等豐富物理現(xiàn)象，使得這一大類A2B′B″O6型氧化物成為可應用于室溫的自旋電子學器件的理想候選材料之一。 通過對雙鈣鈦礦材料的摻雜可以改變其晶體結構、磁電阻效應及居里溫度等物理特性，目前，實驗對Sr2FeMoO6的F

2、e位摻雜進行了探討，研究表明：Fe位摻Cr降低了飽和磁化強度、陽離子有序、居里溫度及磁電阻效應?？紤]到Cr3+與Fe3+有著相似的電子結構(cr3+3d3：t32g，F(xiàn)e3+3d5：t32ge2g)和相近的離子半徑(cr3+：0.0615 nm，F(xiàn)e3+：0.0645 nm)，Cr離子摻雜必將對其電子結構和磁性產(chǎn)生重要影響，對該體系的理論研究將十分必要。我們采用密度泛函理論(DFT)下的平面波贗勢(PWP)法和廣義梯度近似(GGA)，研

3、究了Fe位摻Cr對雙鈣鈦礦氧化物Sr2FeMoO6電子結構和磁性的影響，得到了與實驗變化趨勢相一致的結果。本論文的主要工作如下： 首先，對Sr2Fe1-xCrxMoO6(x=0，1/3，0.5，1)進行兒何結構優(yōu)化，得到體系基態(tài)結構，發(fā)現(xiàn)隨著摻雜濃度的增加晶體結構發(fā)生了由四方晶系—三斜品系—四方晶系的轉變，F(xiàn)e-O鍵長減小，Cr-O、Mo-O鍵長增加，F(xiàn)e-O-Mo、Cr-O-Mo鍵角逐漸趨近于180°，晶格常數(shù)和晶胞體積也隨之

4、減小，與實驗測量定量吻合。 其次，在結構優(yōu)化基礎上，為分析該系列氧化物磁性隨Cr摻雜濃度x的變化規(guī)律，在廣義梯度近似下計算了體系的磁矩。發(fā)現(xiàn)Sr2Fe1-xCrxMoO6化合物的總磁矩和Fe離子磁矩隨Cr摻雜量的提高而降低，與實驗變化趨勢一致。 最后，在重現(xiàn)部分已有能帶結構計算結果基礎上，進一步系統(tǒng)地計算并分析了Sr2Fe1-xCrxMoO6(x=0，1/3，0.5，1)的能帶結構及態(tài)密度，發(fā)現(xiàn)該體系顯現(xiàn)半金屬—金屬—半