摻雜BaTiO3性質的第一性原理研究.pdf

1、多鐵性材料同時具有鐵電性和鐵磁性,并且可能實現鐵電性和磁性的相互調控,存在磁電耦合效應,成為一種有著廣闊的應用前景的新型功能材料。近年來,研究工作者們發(fā)現利用2p非金屬原子摻雜可使材料獲得磁性,那么我們對鐵電體鈦酸鋇進行2p非金屬原子的替代摻雜,就很有實現鐵電、鐵磁的有序共存。
　　隨著計算機硬件的不斷發(fā)展和密度泛函理論的不斷完善,基于第一性原理的計算已成為研究多鐵材料的一個常規(guī)方法。本文利用VASP軟件包,采用密度泛函理論結合投

2、影綴加波方法,對四方相鈦酸鋇以及2p原子其O位進行替代摻雜的材料進行第一性原理研究。
　　本論文主要包括了兩大部分。第一大部分包括第一章和第二章,主要內容包括:多鐵性材料的簡介,鈦酸鋇的基本性質介紹,論文研究的意義,密度泛函理論和軟件介紹。第二大部分包括兩個章節(jié):首先計算了鐵電材料鈦酸鋇的四方相晶體結構、態(tài)密度、原子磁矩、能帶結構和自發(fā)極化強度;在第四章中為了使鈦酸鋇獲得磁性,對四方相鈦酸鋇進行了2p原子替代O的摻雜,分別計算了B

3、TOB、BTOC、BTON材料的晶體結構、電子結構、磁結構、能帶結構以及鐵電性。
　　本文第三章計算結果表明:鈦酸鋇的自發(fā)極化的貢獻主要來自于鈦離子的離子位移極化和氧八面體其中一個氧離子的電子位移極化,當然氧離子的電子位移極化相對來說是很小。保證鈦離子的離子位移,就可以較好的保持BTO材料的鐵電性;
　　在第四章中研究了B、C和N摻雜鈦酸鋇的性質,計算結果表明:對O位分別進行B,C和N原子替代摻雜,都使得鈦酸鋇結構發(fā)生變化,