锰基双钙钛矿化合物的第一性原理计算研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lcqinyuyang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自上世纪60年代起建立的密度泛函理论包括随后出现的Kohn-Sham方程,已经成为凝聚态物理研究领域中的有力工具。而基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,则是计算材料科学的重要基础和核心技术。近年来,由于大型、高速电子计算机的应用,第一性原理在计算和设计材料方面的优越性显得越来越突出,运用变得越来越广泛。   钙钛矿氧化物材料的研究一直是磁性材料研究中的重要领域之一。而在钙钛矿氧化物中,双钙钛矿La2NiMnO6和La2CoMnO6(本文分别简写为LNMO和LCMO)是居里温度接近室温的铁磁性半导体材料,在理论和实验中具有重要的价值,一直引起科学工作者的关注,并已经有许多研究报道,但是依然有一些有价值的问题值得我们更进一步仔细研究。比如,本论文的工作中,我们通过对A位离子(La位)掺入一定量替代原子Ba,Sr,Ca,发现其磁性质会发生变化,从磁性铁磁半导体转变成了铁磁半金属。   为了仔细了解掺杂La位原子对晶体结构和磁性质的影响,本文首先运用第一性原理计算方法研究了LNMO和LCMO的电子结构,从分析了它们的电子结构特点和磁性质等,然后重点讨论了La位掺杂对这两类材料的电子结构和磁性质的影响。主要工作有以下几个方面:   1,用第一性原理计算研究了LNMO和LCMO的结构性质,电子结构和磁性质。   我们的计算结果显示LNMO和LCMO的单斜相P21/n应当是铁磁绝缘体,这和实验的报道是吻合的,显示了我们计算结果的可靠性。我们发现对于LNMO,GGA计算可以得到与实验相符的结果,计算出的总磁矩为5μ,其中Ni原子和Mn原子的磁矩分别为1.47μB和2.65μB。对于LCMO,GGA的计算结果与实验不符,LDA+U计算可以得到与实验相符的结果。计算得到LCMO的总磁矩为6μ,Co原子和Mn原子的磁矩分别为2.63μB和3.16μ,这表明LCMO的磁性质受内部电子关联的影响较大。我们还进一步分析了这两类材料的内部的化学成键特点和价态,对于LNMO通过对电子结构的分析判断出Ni原子的价态为+2价,Mn原子的价态为+4价,而对于LCMO则得到Co原子的价态为+2价,Mn原子的价态为+3价。这些结果有助于进一步理解这些材料的性质。   2,讨论了La位原子不同程度的掺杂对LNMO和LCMO的单斜相P21/n结构和磁性质的影响,并对通过计算得到的化合物的电子结构的分析解释了磁性变化的原因。   我们计算发现对于LNMO,对于La位原子的25%,50%,75%的Sr掺杂,都会出现半金属特性,但是对于LCMO,只有25%的Sr原子掺杂显示了半金属特性。在论文中,我们对相关化合物的电子结构变化和结构变化进行了详细地讨论,分析了半金属性质的形成原因。此外,我们还发现随着掺杂浓度的递增,两个主要八面体NiO6(C006)和MnO6之间的夹角呈增加的趋势,更符合Goodenough-Kanamori定则关于过渡金属元素之间成键磁性规律的描述。
其他文献
传统的高频磁性材料的仞始磁导率和共振频率的乘积遵从Snoek极限,逐渐难以满足更高频率下对材料的要求。本文提出具有平面各向异性的稀土-3d过渡金属间化合物颗粒有望突破Snoe
在凝聚态物理中过渡金属化合物是其的研究热点之一,它包含了许多丰富的物理性质,如我们所研究的铜氧化物高温超导电性,光电子能谱性质等等。这些奇异的性质激发了人们极大的兴趣
信息化时代的今天,随着人们对信息需求的与日俱增,建立高速信息处理系统变得十分迫切。由于传统的电互连网络存在带宽受限、串扰严重、功耗过高等问题,人们开始探索新的技术
声子晶体作为声学超材料的典型代表,由不同材料按不同结构人工复合而成,其周期结构的布拉格散射和局域共振特性,使它产生了带隙,也是不同于传统材料的最大特点,为在军工业上的应用带来了新的思路,目前利用这种特性在减振降噪的应用研究也成了热点,带隙以外的通带部分具有非同寻常的色散特性,并且在某些频段具有负的有效弹性参数,使它具有了负折射特性,以及在此基础上的声聚焦现象,这就为今后的科学发展带来了许多新颖的声