3d过渡金属氧化物中磁相变的理论研究

发布时间：2021-05-13 19:41

　　在过渡金属氧化物的研究中,磁相变是一个非常重要的现象。磁相变包括磁性离子自旋状态的改变以及离子磁矩有序结构的转变。磁相变反映了各种能量竞争关系的变化。而这个竞争关系是由电荷密度、键长、键角、晶体对称性等非常多的物理因素决定的。因此,人们可以通过应力、掺杂、温度、外场、界面工程等手段来使材料的磁性产生变化。另一方面,磁相变意味着整体电子结构也发生了改变,那么材料的热学、力学、光学、电学性质也将产生一系列的调整。因此,对磁相变的解密可以帮助理解材料其他宏观物性的变化。这两点便是本博士论文研究的出发点。本博士论文对两类3d过渡金属氧化物中的磁相变进行了理论研究,一类是Bi2A2Co2O8（A=Ca.Sr,Ba）系列层状材料,这类材料近年来因其出色的热电性能受到了广泛关注,但其电子结构的理论研究则处于相对欠缺状态。另一类是两种ABO3型钙钛矿材料通过界面工程复合而成的多铁材料,这类材料被认为是极具应用潜力的多铁材料,实验方面的研究已非常充分,但理论上的研究仍存在不足之处。我们使用第一性原理计算作为主要研究手段,通过比较不同磁结构的能量来确定体系的基态以及可能发生的磁相变行为。以磁相变为切入点,... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 ABO_3型钙钛矿材料中的基本磁学
        1.1.1 典型磁性
        1.1.2 三种磁交换模型
        1.1.3 晶场效应
        1.1.4 自旋态相变
    1.2 ABO_3型复合结构多铁材料
        1.2.1 多铁研究现状
        1.2.2 复合型多铁材料
    1.3 基于CoO_2层的层状材料
        1.3.1 晶体结构
        1.3.2 丰富的物性
    1.4 本论文研究的内容
    参考文献
第二章 理论方法和计算步骤
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 Hartree-Fock近似(HFA)
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.3 Kohn-Sham方程
        2.1.4 局域密度近似
    2.2 强关联电子系统中的Hubb U
        2.2.1 Hubbard模型
        2.2.2 LSDA+U
        2.2.3 U的选择
    2.3 本论文计算所用的软件包
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 Bi_2A_2Co_2O_8中的自旋相变和绝缘体金属相变
    3.1 研究动机
    3.2 计算细节
        3.2.1 结构设计
        3.2.2 参数设置
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 结构优化
        3.3.2 磁态筛选
        3.3.3 建立相图
        3.3.4 能带结构和电子态密度
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 Bi_2Sr_2Co_2O_8纳米片的维度跃变现象
    4.1 研究动机
    4.2 计算细节
        4.2.1 结构设计
        4.2.2 参数设置
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 磁序检验
        4.3.2 相变温度与厚度依赖关系
        4.3.3 电子结构分析
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 SrMnO_3/BaTiO_3中磁性重组效应
    5.1 研究动机
    5.2 计算细节
        5.2.1 结构设计
        5.2.2 参数设置
        5.2.3 U值测试
    5.3 结果和讨论
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
博士学位期间发表、待发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]单相多铁性材料——极化和磁性序参量的耦合与调控[J]. 王克锋,刘俊明,王雨.  科学通报. 2008(10)



本文编号：3184594