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《华中科技大学》 2007年
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NiO表面、界面结构的密度泛函研究

黄海铭  
【摘要】: NiO是一种很重要的反铁磁性物质,它在催化作用、磁性装置、高温超导等方面都有着很重要的应用。理论上对NiO固体及其表面、界面电子结构的研究将有助于深入了解其体相及表面、界面的特殊性质,对于促进其它过渡金属氧化物的理论化学研究以及复合型材料的发现与应用有着重要的指导作用。 随着科学技术的发展,计算机的性能得到了极大的提高,使得通过计算机模拟设计新型功能材料成为可能。本文就是借助计算机模拟NiO的表面和界面结构,结合基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法(FP-LAPW)对NiO表面,界面结构的电子结构以及磁性进行理论研究。论文取得的主要研究结果如下: (1)对NiO表面的表面能及其能带结构进行了研究。表面能的计算结果表明,NiO(001)面的表面能相对于NiO(111)的两个表面(111)Ni-t和(111)O-t而言,表面能小,其结构比较稳定,而NiO(111)表面能较大,不太稳定。实验上可以通过控制环境条件从而控制Ni-t和O-t表面的稳定性。态密度和能带图的分析结果表明,NiO的(001)、(111)表面均具有铁磁性。 (2)对NiO/MgO界面的研究发现,NiO/MgO(001)界面的应变能比NiO/MgO (111)界面的应变能小,NiO/MgO(001)界面的分离能比NiO/MgO(111)界面的分离能大,因此NiO/MgO(001)界面要比NiO/MgO(111)界面稳定。同时,理论计算的结果还表明NiO/MgO(001)界面结构呈现出铁磁性,NiO/MgO(111)界面结构具有半金属铁磁性。两种界面内部Ni原子的原子磁矩都要比NiO块状材料中Ni原子的磁矩大。计算得到的态密度和能带图同时表明,界面结构极大的影响着NiO的电子结构。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O481

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