La3MO7物理性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、過渡金屬氧化物一直是凝聚態(tài)物理研究的熱點(diǎn)之一。從基礎(chǔ)研究的角度來看，由于其強(qiáng)關(guān)聯(lián)特性，過渡金屬氧化物具備很多奇特的物性，如高溫超導(dǎo)、龐磁電阻等。從材料應(yīng)用的角度來看，其所具備的優(yōu)異性質(zhì)為開發(fā)新一代器件提供了更多可能。根據(jù)過渡金屬離子的有效電子軌道，過渡金屬氧化物可以分為3d族，4d族以及5d族。對(duì)于3d族過渡金屬氧化物，它的局域電子關(guān)聯(lián)相互作用很強(qiáng)。然而相比于3d族，4d和5d族過渡金屬氧化物的實(shí)空間半徑更大，電子屏蔽作用更強(qiáng)，因此往往

2、表現(xiàn)出較小的庫侖相互作用以及較大的能帶寬度。目前，人們對(duì)于3d族過渡金屬氧化物的研究已經(jīng)較為全面，而對(duì)4d及5d的研究卻相對(duì)較少。事實(shí)上，Sr2RuO4中超導(dǎo)性的發(fā)現(xiàn)才開始引起人們對(duì)4d及5d過渡金屬氧化物的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)4d和5d過渡金屬氧化物中也有著各種新奇的性質(zhì)，比如復(fù)雜的磁性、介電性、超導(dǎo)性等。目前研究最廣泛的是銥氧化物，原因在于銥有著非常強(qiáng)的自旋軌道耦合效應(yīng)，這對(duì)其性質(zhì)有著至關(guān)重要的作用。然而在3d過渡金屬氧化物中，該耦合效應(yīng)

3、對(duì)體系性質(zhì)的影響卻很小。特別要說的是，在4d和5d過渡金屬氧化物中存在各種強(qiáng)度相近的互作用，比如自旋軌道耦合效應(yīng)、庫侖相互作用以及交換耦合作用，這些作用之間的相互競(jìng)爭(zhēng)會(huì)導(dǎo)致材料中出現(xiàn)很多3d體系中鮮見的物理現(xiàn)象。
　　本研究分為四個(gè)部分：第一章，作為本文緒論，將首先對(duì)過渡金屬氧化物做簡單概括，并對(duì)4d和5d過渡金屬氧化物的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)做了重點(diǎn)介紹對(duì)Os族和Ir族氧化物的研究進(jìn)展進(jìn)行了簡要總結(jié)。第二章，首先簡要介紹密度泛函理論、自旋軌

4、道耦合效應(yīng)以及極化子理論，然后介紹了VASP軟件包，并對(duì)VASP的使用做了簡要的總結(jié)。接著對(duì)Wannier函數(shù)做了簡要說明。第三章，利用第一性原理計(jì)算方法，以準(zhǔn)一維結(jié)構(gòu)的La3MO7(M=Os和Ru)為研究對(duì)象，從理論上研究了它們的電子結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步確認(rèn)了它們是有著相同磁性的反鐵磁絕緣體，同時(shí)解釋了材料中磁性原子磁矩減小的原因。接著通過原子替換的方式對(duì)材料進(jìn)行空穴摻雜，研究了摻雜效應(yīng)以及極化子的形成機(jī)制。第四章，對(duì)本文進(jìn)行了簡單總結(jié)，并對(duì)