收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

几种多铁性材料结构与性质的第一性原理计算

全莉  
【摘要】:多铁性材料是指同时具有两种或两种以上铁性的功能材料。这种材料不但具有母相的特性,更重要的是电性和磁性相互作用会产生附加功能,因此这种材料在许多高技术领域备受关注。虽然多铁性材料的理论研究和制备技术已经取得了重大突破,但在实际应用中还面临诸多挑战。本论文就是针对多铁性材料的研究现状进行一些有益的探索和尝试。 本文使用Accelrys公司的Material Studio软件中的castep模块,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法来计算体系的电子结构和基本性质,计算过程中采用考虑自旋极化的广义梯度近似和平面波超软赝势法。主要研究内容和结论如下: 一、沿用传统的磁性元素掺杂铁电体获取多铁性材料的思路,选用磁性较强的过渡金属元素Mn掺杂铁电性较强的四方相BaTiO3。主要计算纯BaTiO3和Mn掺杂浓度为12.5%、25%和50%的四种体系,通过对电子结构和性质的对比发现:磁性元素Mn的掺入会使体系具备磁性,且Mn含量越高,体系磁性越强;掺杂体系仍然保持四方相BaTiO3原有铁电性。但研究还发现,掺杂体系的稳定性差,铁磁性弱,这便减少了它的实际应用价值,也对我们转换研究思路起到了推动作用。 二、为了得到稳定性强、且性能优越的多铁性材料,以基态下的单相双钙钛矿Bi2NiMnO6为主要研究对象,对其优化前后的铁磁态和亚铁磁态进行了比较系统地对比研究。分析可知:基态下的Bi2NiMnO6优先以铁磁半导体方式存在;磁性来源于Ni2+-O-Mn4+的铁磁超交换作用,且Ni-Mn键长与材料的磁性强弱密切相关;Bi-6p电子轨道与O-2p电子轨道之间的杂化作用是Bi2NiMnO6发生铁电畸变的根源。 三、针对多铁性材料体系中铁电序-铁磁序稳定共存和耦合增强这一重要科学问题,选用具有磁性的Co2+和Cu2+对双钙钛矿Bi2NiMnO6进行掺杂改性。通过对掺杂前后体系磁性的研究发现:Co掺杂Bi2NiMnO6的性能优于Cu掺杂体系,不但有较强的稳定性,并且铁磁性有显著提高。研究结果表明,进一步优化的Bi2NiMnO6有望成为电子元器件和自旋电子学领域新型多铁性材料。 本论文主要针对多铁性材料的电子结构和基本性质进行了第一性原理计算,初步摸索出了多铁性体的两种获取思路及其性能优化的办法,并通过理论计算得到了两种不同构型多铁性体的原型。从理论设计到计算分析,研究的内容比较全面的涵盖多铁性材料的基本问题,并且得到一些有益的结论,这都对未来多铁性材料的研究和应用产生积极影响。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前12条
1 晏伯武;;多铁性材料及其研究进展[J];现代技术陶瓷;2009年04期
2 齐西伟;周济;岳振星;韩秀梅;李明亚;;铁电性SBT和铁磁性NiCuZn铁氧体复合材料的制备[J];稀有金属材料与工程;2007年S1期
3 郭熹;王霞;郑鹉;唐为华;;Eu掺杂TbMnO_3多晶材料的介电性质[J];物理学报;2010年04期
4 王秀杰;郭鹏;;应力作用对复合型多铁性材料BaTiO_3-Fe磁电效应的影响[J];河南科学;2009年03期
5 曾灏宪;王秀杰;郭鹏;;铁磁成分变化对复合型多铁性材料磁电效应的影响[J];中原工学院学报;2010年01期
6 董晓伟;金绍维;李爱侠;贺文兰;;烧结温度对多铁Bi_(0.6)La_(0.4)MnO_3陶瓷钙钛矿相的影响[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年06期
7 晏伯武;;铁电磁体BiFeO_3及其研究进展[J];中国陶瓷;2010年11期
8 邱忠诚;周剑平;朱刚强;刘洁;党晓菲;;较为宽松条件下水热合成铁酸铋粉体[J];无机化学学报;2009年04期
9 姚春发;刘志权;尚建库;;Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_3-BiFeO_3多铁性单相固溶体的制备与磁性能[J];中国有色金属学报;2011年03期
10 姚春发;李财富;刘志权;尚建库;;(1-x)Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_3-xPb(Mg_(1/2)W_(1/2))O_3多铁性材料的有序结构及磁性能[J];无机材料学报;2011年06期
11 段星;;多铁性材料的研究进展[J];中国陶瓷;2009年03期
12 仲崇贵;陈强;董正超;方靖淮;;六角多铁HoMnO_3的磁电性质及其研究进展[J];南通大学学报(自然科学版);2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 陈伟球;严蔚;;混凝土结构服役智能化的若干研究进展[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年
2 宋伟;张冬;何丽娟;王暄;雷清泉;;柠檬酸溶胶-凝胶法制备BiFeO_3纳米陶瓷材料[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 周云英;多场耦合层状结构的振动与波动[D];浙江大学;2011年
2 王新明;多铁性材料RMnO_3和CuFeO_2的低温热输运性质[D];中国科学技术大学;2012年
3 刘兵;单晶铁酸铋的调控合成和磁性研究[D];河南大学;2011年
4 高健;Cr/Fe共掺杂BaTiO_3多铁性材料与多元储氢合金的电化学性能研究[D];河北师范大学;2012年
5 曹坤;对多铁性材料RMn_2O_5的第一性原理研究[D];中国科学技术大学;2012年
6 张春利;多铁性结构简化分析体系及其应用[D];浙江大学;2011年
7 简刚;电泳沉积铁电/铁磁复合多铁性膜材料的研究[D];华中科技大学;2011年
8 于奕;多铁性材料微结构的电子显微学研究[D];清华大学;2013年
9 贺树敏;ZnO基磁性半导体和多铁性氧化物异质结构的外延制备与物性研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 全莉;几种多铁性材料结构与性质的第一性原理计算[D];西安电子科技大学;2014年
2 戴璐;多铁性材料中磁场感应的电极化翻转[D];苏州大学;2007年
3 邱忠诚;多铁性材料BiFeO_3水热合成及其形貌变化[D];陕西师范大学;2009年
4 王永凤;复合多铁性材料的制备和电磁学性能研究[D];中国科学技术大学;2009年
5 王敏;多铁性材料的制备及性能表征[D];武汉理工大学;2011年
6 谢奉洋;复合多铁性CoFe_2O_4-BaTiO_3材料的制备和电磁性能研究[D];华中科技大学;2011年
7 王卫轻;Fe、Nd掺杂BaTiO_3的制备和性能研究[D];河北师范大学;2013年
8 张静;Tb、Pr掺杂对BiFeO_3结构和磁性的影响[D];华南理工大学;2012年
9 魏聪;Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)(BNT)的磁掺杂与性能研究[D];湖北大学;2013年
10 王戈明;铁酸铋基陶瓷的制备及多铁性研究[D];中国地质大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978