對(duì)多鐵性材料RMn2O5的第一性原理研究.pdf

1、多鐵性材料是一類同時(shí)具有多種有序相的材料，其豐富的物理和在多功能電子器件方面的巨大潛在應(yīng)用吸引了人們很多的注意力。RMn2O5（R=稀土元素）是多鐵性材料家族中重要的一員，它表現(xiàn)出豐富的相圖和很多新穎有趣的物理現(xiàn)象，如巨磁介電效應(yīng)，磁致電極化反轉(zhuǎn)效應(yīng)等。但人們對(duì)其復(fù)雜的相圖及物理效應(yīng)背后的磁電耦合機(jī)制仍不明確。本篇論文基于第一性原理計(jì)算和有效哈密頓量的方法，研究此類材料實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的物理機(jī)制。
　　 本論文的內(nèi)容及得到的結(jié)論主要

2、包括以下幾個(gè)方面：
　　 1．第一章簡(jiǎn)單介紹多鐵性材料的背景和歷史。
　　 2．第二章介紹我們?cè)谘芯恐杏玫降牡谝恍栽碛?jì)算及其他相關(guān)方法。
　　 3．第三章首先對(duì)近期多鐵性材料的實(shí)驗(yàn)，理論進(jìn)展作一下分類介紹，其后介紹用第一性原理計(jì)算研究多鐵性材料的情況。
　　 4．在第四章中我們主要研究了RMn2O5類材料的相圖。我們首先構(gòu)建了RMn2O5類材料的有效模型，并且通過(guò)第一性原理計(jì)算擬合了模型的參數(shù)，其后通過(guò)

3、蒙特卡羅模擬的方法研究了RMn2O5全溫區(qū)相圖。我們所得到的相圖與實(shí)驗(yàn)符合的很好，以此確認(rèn)此類材料中主要的磁電耦合機(jī)制為交換收縮機(jī)制。通過(guò)對(duì)模型的進(jìn)一步分析，我們得到了影響相圖的主要競(jìng)爭(zhēng)參數(shù)，解釋了相序列產(chǎn)生成因。此章中會(huì)詳細(xì)介紹模型的構(gòu)建及參數(shù)的擬合過(guò)程。
　　 5．第五章中我們改進(jìn)了第三章構(gòu)建的模型，添加了經(jīng)驗(yàn)的各項(xiàng)異性能。通過(guò)原子尺度的動(dòng)力學(xué)模擬，我們研究了此類材料電磁子的行為。我們很好的重復(fù)出了實(shí)驗(yàn)上的電磁子吸收譜，并發(fā)

4、現(xiàn)此類材料電磁子頻率與其非公度相的磁波矢有密切關(guān)系，并近一步預(yù)言此類材料中的TmMn2O5的電磁子頻率會(huì)比其他的要高。其后，為了研究電磁子和磁介電效應(yīng)之間的關(guān)系，我們研究了電磁子在磁場(chǎng)下的行為。我們發(fā)現(xiàn)電磁子頻率在磁場(chǎng)中變化很大，但由于震蕩強(qiáng)度的守恒，靜介電常數(shù)并沒(méi)有發(fā)生變化，從而在我們的模型中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電磁子與磁介電效應(yīng)的直接關(guān)聯(lián)。
　　 6．附錄中首先介紹在文章中多次用到的復(fù)本交換蒙特卡羅方法，隨后介紹將復(fù)本交換蒙特卡羅方法