錳基鈣鈦礦超晶格電磁性能的第一原理計(jì)算研究.pdf

1、基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法逐漸成為重要的研究手段，在物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。第一性原理計(jì)算方法的運(yùn)用極大地促進(jìn)了材料的研究，為尋找功能材料提供了理論預(yù)測(cè)。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的高速發(fā)展，第一性原理的計(jì)算研究方法成了高效而可靠的研究手段。鈣鈦礦型氧化物是一類常見的復(fù)合氧化物，其性質(zhì)，尤其經(jīng)摻雜后形成復(fù)雜的相圖，擁有包括壓電、超導(dǎo)、磁電阻、催化、離子導(dǎo)體等，有著廣泛的用途。應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器、固體燃料電池、固體電解

2、質(zhì)、固體電阻器及氧化還原催化劑等諸多領(lǐng)域，是化學(xué)、物理和材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。錳基鈣鈦礦的磁性質(zhì)很復(fù)雜，特別是引入摻雜后，存在著包括電荷軌道有序態(tài)、自旋玻璃態(tài)、相分離等現(xiàn)象。Mn基鈣鈦礦超晶格，特別是La2NiMnO6和La2CoMnO6是近來(lái)關(guān)注度比較高的兩種錳基雙鈣鈦礦，有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文中研究了La2NiMnO6和La2CoMnO6電子結(jié)構(gòu)、電性質(zhì)和磁性質(zhì)。此外，還研究了摻雜Sr以后的電子、電性質(zhì)，通過(guò)對(duì)不同原

3、子有序結(jié)構(gòu)的鐵磁、反鐵磁計(jì)算，探討了不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)生性質(zhì)差異的原因。計(jì)算證實(shí)了實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的鐵磁結(jié)構(gòu)是La2NiMnO6和La2CoMnO6的能量基態(tài)，(111)和(110)原子有序可以得到鐵磁性半金屬。對(duì)于不同濃度的Sr摻雜，通過(guò)四角形變的能量計(jì)算顯示，摻雜對(duì)晶格常數(shù)的影響可以忽略。GGA摻雜計(jì)算給出了部分半金屬相，而GGA+U一致地給出了絕緣體相。這體現(xiàn)了強(qiáng)電子關(guān)聯(lián)作用的影響。此外，伴隨Sr摻雜引入的p空穴使得Ni/Co和Mn的價(jià)態(tài)發(fā)生了