兩類新型摻雜材料的電子密度泛函理論研究.pdf

1、隨著計算方法和計算機技術的飛速發(fā)展，理論計算化學在化學研究中已經(jīng)占有越來越重要的地位。其中，密度泛函方法由于計算量適中、計算精度較高，己成為理論計算化學領域中最重要的理論方法之一。本論文研究了兩類不同雜質(zhì)摻雜的新型材料，研究涉及的材料物性包括幾何構型、電子結構、磁學性質(zhì)和動力學性質(zhì)等方面。 在第一章中，簡要介紹了密度泛函理論的基本框架和其發(fā)展過程。首先介紹了密度泛函理論的發(fā)展過程，從Hohenberg-Kohn定理，再到Kohn

2、-Sham方程。而后描述了各種常用的交換相關泛函，處理強關聯(lián)體系的DFT+U理論，和基于密度泛函理論的第一原理分子動力學模擬。最后是一些基于密度泛函理論的常用軟件包的介紹。 在第二章中，對V摻雜的銳鈦礦型TiO<,2>的幾何電子結構，磁性耦合性質(zhì)進行了較為系統(tǒng)的理論研究。采用DFT+U方法之后，Ti<,1-x>V<,x>O<,2>(x=6.25 and 12.5％)呈現(xiàn)了半導體結構，這與實驗～致，而傳統(tǒng)的DFT理論卻預言了金屬性

3、。計算結果還顯示V雜質(zhì)原子形成近鄰團簇時更穩(wěn)定，并通過超交換形成鐵磁性。同時氧空位導致的磁極化子可以調(diào)制相距較遠的磁性原子為鐵磁耦合。實驗觀測到的V摻雜的銳鈦礦型TiO<,2>所表現(xiàn)出來的鐵磁性很有可能是近程的超交換作用和遠程的磁極化子調(diào)制共同作用的結果。 在第三章中，對Li摻雜的β-MnPc進行了較為系統(tǒng)的電子結構與分子動力學理論研究。靜電勢的分析表明MnPc分子的4個外圍氮原子周圍呈電負性分布。通過靜態(tài)的構型優(yōu)化和動態(tài)的分子