摻雜對(duì)功能材料物性的影響.pdf

1、本文采用第一性原理計(jì)算方法研究了部分新型功能材料的電子結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)討論了摻雜對(duì)功能材料的輸運(yùn)、電學(xué)和磁學(xué)等物理性質(zhì)的影響。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 ⑴δ-Bi2O3基氧離子導(dǎo)體的研究。通過觀察氧缺陷結(jié)構(gòu)，我們發(fā)現(xiàn)在δ-Bi2O3中氧空位沿〈100〉方向排列是最穩(wěn)定的構(gòu)型；體系具有0.26 eV的間接帶隙。結(jié)果表明由于孤對(duì)電子易極化使得Bi3+具有了很強(qiáng)的彈性，這種彈性對(duì)體系的穩(wěn)定性和離子電導(dǎo)有重要的影響。通過摻雜，我們研究

2、了材料的穩(wěn)定性和離子電導(dǎo)率的變化，發(fā)現(xiàn)摻雜Ca、Sr、La、Gd和Sm后，離子電導(dǎo)率單調(diào)降低，而摻雜Y、Tb、Dy、Er和Tm后，離子電導(dǎo)率先升高后降低；借助于缺陷締合和有效氧空位濃度概念，我們進(jìn)一步分析了離子電導(dǎo)機(jī)制。
　　 ⑵摻雜對(duì)MgCNi3反鈣鈦礦型化合物超導(dǎo)電性的影響。通過觀察電子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)組元替代后電聲相互作用減弱，電子摻雜的AlCNi3、GaCNi3和InCNi3化合物不超導(dǎo)；在空穴摻雜的LiCNi3和NaCNi3

3、體系中強(qiáng)的磁漲落抑制了超導(dǎo)電性；C位缺陷和替代也降低了電聲相互作用。通過分析此類型化合物電子結(jié)構(gòu)、磁與超導(dǎo)的競(jìng)爭，指出與MgCNi3等價(jià)電子的化合物有可能超導(dǎo)。
　　 ⑶Gd摻雜下的GaN磁半導(dǎo)體的研究。通過觀察含有4f電子體系的電子結(jié)構(gòu)特征，分析了Gd摻入GaN后的磁相互作用，并與過渡金屬摻雜的磁半導(dǎo)體進(jìn)行了比較。結(jié)果表明摻雜后4f電子更加局域化，磁相互作用也更為復(fù)雜。我們的結(jié)果表明在GaN∶Gd稀磁半導(dǎo)體中不可能產(chǎn)生超大磁矩