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双钙钛结构材料Ba_2FeReO_6的第一性原理研究

作　者: 刘长明
导　师: 谭明秋
学　校: 浙江大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: Ba2FeReO6 密度泛函理论自旋-轨道耦合 LSDA+U
分类号: O481
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要

第一性原理研究在许多领域已经取得了巨大的成果,使我们从微观的角度更深入的理解固体和表面特性的物理本质,并能够预测体系许多性质及其变化的趋势。随着计算理论和方法的不断改进,第一性原理计算已经在适用性和准确度上都获得了很大的提高。但是,对复杂固体和表面体系的第一性原理研究,尤其是对包含第一行元素或者d或f电子的系统,尚处于开始阶段或者尚未获得理想的结果。关于上述系统计算的理论和方法及其应用仍处于不断发展和改进的过程,并得到越来越多的广泛关注。以下是本文将要展开研究的主要内容及获得的重要结果：用第一性原理的全势能LAPW(FLAPW)密度泛函理论(DFT)能带计算方法研究了双钙钛矿结构化合物Ba2FeRe06两种结构下(fcc结构和14/mmm结构)电子能带结构,并且在计算中考虑了位库仑势U以及自旋-轨道藕合(SOC)的修正。我们分析了Ba2FeRe06能带结构计算结果的异同点,计算结果表明Ba2FeRe06在费米面附近的能带结构是一个d-d电子杂化作用形成的能带,在U作用下Fe的自旋向上3d轨道的占据的能带降低了,并且能带变得更窄,占据作用也更强了,而Re 5d轨道,由于它的d电子间的相互作用很弱,所以能带几乎没有变化。同时Fe、Re原子的磁矩有明显的增加,Fe、Re原子增加的磁矩分别为0.45μB、0.22μB左右。考虑自旋-轨道耦合时,两种结构的Ba2FeReO6(?)勺半金属性质均消失,变为金属性,同时对于这两种不同的结构,自旋-轨道耦合作用对Fe和Re原子的磁矩的影响也不同,对于fcc结构,Fe和Re的磁矩有不同程度的减少,而对于14/mmm结构,Fe和Re的磁矩有不同程度的增加。我们认为出现这种不同的主要原因是结构的不同和d电子的屏蔽库仑作用的加入引起的。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-37
  1.1 密度泛函理论  9-34
    1.1.1 绝热近似和Hartree-Fock近似  9-10
    1.1.2 密度泛函理论  10-14
      1.1.2.1 Hohenberg-Kohn方程  11-12
      1.1.2.2 Kohn-Sham方程  12-13
      1.1.2.3 交换关联能  13
      1.1.2.4 LDA局限性以及改进方法  13-14
    1.1.3 单电子理论计算方法  14-16
      1.1.3.1 第一性原理计算  15-16
    1.1.4 全电子和赝势方法  16-30
      1.1.4.1 线性缀加平面波(LAPW)方法  16-19
      1.1.4.2 赝势方法  19-25
      1.1.4.3 PAW方法  25-30
    1.2 WIEN2K软件介绍  30-34
      1.2.1 运行程序的要求  31
      1.2.2 WIEN2K的计算功能  31-33
      1.2.3 程序运行的主要步骤  33-34
  参考文献  34-37
第二章计算方法和材料背景  37-52
  2.1 LSDA和LSDA+U  37-41
    2.1.1 LSDA和LSDA+U的特点  37-41
  2.2 半金属简介  41-43
  2.3 双钙钛矿结构材料简介  43-49
  参考文献  49-52
第三章用LSDA和LSDA+U对BA_2FEREO_6电子结构和轨道磁性的第一性研究  52-70
  3.1 引言  52-53
  3.2 计算方法  53-56
  3.3 计算结果  56-67
  3.4 结果讨论  67-68
  参考文献  68-70
教育经历  70

双钙钛结构材料Ba_2FeReO_6的第一性原理研究

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