稀土钙钛矿氧化物结构、磁性与多铁性的第一性原理计算

发布时间：2021-04-23 18:43

　　近年来,磁性和铁电性共存的多铁性材料由于其在自旋电子学领域诱人的应用前景而得到广泛关注,新型多铁性材料的设计和探索成为热门研究课题。功能钙钛矿氧化物体系作为多铁性材料的潜在候选者而处于相关研究领域的核心地位。此外,钙钛矿氧化物多自由度（晶格、电荷、自旋和轨道）之间的耦合也吸引着科学家的注意。本文围绕钙钛矿稀土铁氧体RFeO3以及双钙钛矿R2NiMnO6和R2CoMnO6体系（R为稀土元素）,通过第一性原理计算研究了其晶体结构和物理性能。本工作引入了三种用于改性钙钛矿体系的“力”,分别为化学压（稀土离子半径效应）、静水压以及外延应变。由于这三种“力”皆可影响钙钛矿体系的体积和物理性质,我们将其称为“改性力”。我们试图通过施加这三种“改性力”,在这三类钙钛矿体系中诱导或调控其磁性、铁电性、多铁性和其他电学性能。通过第一性原理计算,获得如下主要结论：稀土钙钛矿体系晶体结构和物理性能的化学压和静水压效应并不是等价的。一方面,化学压对稀土钙钛矿体系（例如RFeO3和R2NiMnO6）的氧八面体扭转影响较静水压更为明显,而其对体系键长（例如Fe-O, Ni-O和Mn-O键长）的影响则弱于静水压。另... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 钙钛矿结构
    1.2 稀土钙钛矿氧化物
3">        1.2.1 稀土钛酸盐RTiO3

        1.2.2 稀土铁氧体RFeO₃和稀土铬氧体RCrO₃

        1.2.3 双钙钛矿铁磁氧化物
    1.3 多铁性材料及其研究现状
        1.3.1 多铁性材料的设计思路
        1.3.2 钙钛矿型多铁性材料的研究现状
    1.4 三种常见的“改性力”
    1.5 本课题的目的和研究内容
第二章 理论背景与计算方法
    2.1 第一性原理的基本概念
    2.2 自发极化的理论计算
    2.3 磁相变温度的平均场方法
    2.4 计算方法与参数
3的晶体结构和物理性能">第三章 稀土铁氧体RFeO₃的晶体结构和物理性能
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
    3.3 本章小结
2NiMnO₆的晶体结构、磁性和电学性能">第四章 双钙钛矿R₂NiMnO₆的晶体结构、磁性和电学性能
    4.1 引言
    4.2 结果与讨论
    4.3 本章小结
第五章 杂化非本征铁电性的原子理论
    5.1 引言
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 杂化非本征铁电性的原子理论
        5.2.2 一种新型杂化非本征铁电性类型的预言
        5.2.3 超晶格中杂化非本征铁电性的层数效应
    5.3 本章小结
第六章 具有可调电学和磁学性质的近室温多铁性超晶格
    6.1 引言
    6.2 结果与讨论
2NiMnO₆的晶体结构和磁性">        6.2.1 La₂NiMnO₆的晶体结构和磁性
        6.2.2 超晶格的铁电性
        6.2.3 超晶格的磁性
        6.2.4 超晶格铁电性和磁性的应变效应
    6.3 本章小结
第七章 在顺电的稀土铁氧体中创造多铁性
    7.1 引言
    7.2 结果与讨论
        7.2.1 稀土铁氧体中新相的结构特性
        7.2.2 稀土铁氧体化学压和外延应变的相图
        7.2.3 稀土铁氧体薄膜多相界处的性质
        7.2.4 稀土铁氧体薄膜物理性能的应变效应
    7.3 本章小结
2CoMnO₆高压下自旋和电子结构的转变">第八章 双钙钛矿R₂CoMnO₆高压下自旋和电子结构的转变
    8.1 引言
    8.2 结果与讨论
    8.3 本章小结
第九章 总结与展望
参考文献
与图1.2有关的毎钬矿氧化物空同群的出处
致谢
个人简历
攻读博士学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]磁电多铁性材料的宠儿:铁酸铋（BiFeO3）研究进展的十年回顾[J]. 姚携菲,张金星.  物理. 2014(04)
[2]磁致多铁性物理与新材料设计[J]. 董帅,向红军.  物理. 2014(03)
[3]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：3155841

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