雙鈣鈦礦Sr-,2-x-La-,x-CrReO-,6-電子結(jié)構(gòu)和磁性的理論研究.pdf

1、自從Kobayashi等發(fā)現(xiàn)了Sr2FeMoO6在室溫下的龐磁阻(CMR)效應以來，這種具有雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物備受矚目。能帶結(jié)構(gòu)計算表明，這種雙鈣鈦礦氧化物具有半金屬性，即多數(shù)電子自旋道具有金屬性，而少數(shù)電子自旋道具有絕緣性。最近幾年里，在該類材料中還相繼發(fā)現(xiàn)了許多新的物理現(xiàn)象，例如：大的磁致伸縮、磁致結(jié)構(gòu)相變以及在相變溫度附近異常的熱膨脹等。由于以上特性，使得它在磁記錄、實現(xiàn)自旋電子器件如磁隧道結(jié)或者低場磁阻傳感器等方面有著廣泛的應

2、用前景，并且由于它在金屬—絕緣體相變等所涉及的電子強關聯(lián)效應等方面有著豐富的物理內(nèi)涵，使得該類化合物吸引了國際上凝聚態(tài)物理學界、化學界的廣泛注意。 雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物Sr2CrReO6的Te值高達635 K，是到目前為止發(fā)現(xiàn)的具有最高居里溫度的雙鈣鈦礦，這一發(fā)現(xiàn)拓展了雙鈣鈦礦在相關領域的應用。對Sr2CrReO6的晶格結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)已經(jīng)有了相關的細致研究，研究表明Cr和Re離子之間以一種混合價態(tài)的形式反鐵磁排列。但對于這種高Te

3、值的Sr2CrReO6雙鈣鈦礦，特別是在電子摻雜方面的理論計算的報道目前尚未見到。本文以Sr2CrReO6為基本構(gòu)型，在Sr位置摻入了不同濃度的La元素，在密度泛函理論(DFT)框架下，對Sr2CrReO6在電子摻雜情況下的晶體結(jié)構(gòu)，電子和磁性質(zhì)進行了計算和分析。 我們首先介紹了研究背景，然后對第一性原理方法的基本原理和最新進展進行了概括性的論述。最后通過采用密度泛函理論下的廣義梯度近似計算了Sr2-xLaxCrReO6(x=0

4、，0.25，0.5，1)的品格常數(shù)、電荷與自旋分布以及磁矩。通過幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到了材料的晶格常數(shù)，電子和自旋分布，以及磁矩的大小。分析了La電子摻雜對Sr2CrReO6材料結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)當La摻濃度較小(x＜1)時，仍保持半金屬特性，但剛好在費米面以下自旋向上電子密度逐漸增大，自旋向下能帶的帶隙增加，總磁矩減?。划敁诫s濃度達到較大(x≥1)時，Sr2-xLaxCrReO6從具有亞鐵磁半金屬性轉(zhuǎn)化為鐵磁金屬性，并且與已有的實驗結(jié)果有較