過渡金屬氧化物表面的電子結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、近些年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法高速發(fā)展，計(jì)算物理由于其對(duì)實(shí)驗(yàn)材料和儀器沒有過多的需求，在眾多物理研究方法中所占地位越來越重要，備受各國(guó)物理研究者的青睞。其中基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算在模擬計(jì)算晶體一結(jié)構(gòu)的性質(zhì)、材料設(shè)計(jì)與合成等許多方面起著重要的作用，是計(jì)算物理學(xué)中的核心方法之一。
　　本文利用第一性原理計(jì)算方法對(duì)幾種不同的金屬氧化物，特別是過渡金屬氧化物的表面和界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，探索了這些材料的晶格結(jié)構(gòu)與電子結(jié)構(gòu)、磁性、

2、導(dǎo)電性以及結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性等問題，工作主要包括：
　　1、研究了MgO在低密勒指數(shù)MgO(001)表面、MgO(011)表面以及MgO(111)表面的電子結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性。我們分析了的MgO表面的穩(wěn)定性與氧化學(xué)勢(shì)之間的平衡關(guān)系。計(jì)算得到MgO表面的態(tài)密度與能帶結(jié)構(gòu)，并且與塊體的MgO性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析。計(jì)算結(jié)果表明，表面的穩(wěn)定性隨氧化學(xué)勢(shì)的變化而變化的；MgO(001)表面和MgO(011)表面是半導(dǎo)體，與塊體的MgO性質(zhì)相似，但Mg

3、O(111)表面則表現(xiàn)出來為金屬性，這與塊體MgO性質(zhì)不同。
　　2、研究了氧缺陷對(duì)SrTiO3(001)表面電子的結(jié)構(gòu)、磁性、穩(wěn)定性的影響。計(jì)算結(jié)果表明，所選取的11種表面結(jié)構(gòu)模型的穩(wěn)定性是隨著S r和O原子的化學(xué)勢(shì)的變化而變化。此外，還研究了11種SrTiO3(001)表面模型的鐵磁性、反鐵磁性和順磁性以及不同位置的O空位對(duì)SrTiO3(001)表面的導(dǎo)電性質(zhì)的影響，如金屬性，半金屬性和半導(dǎo)體性等。
　　3、研究了不同結(jié)

4、構(gòu)的 Au(111)/NiO(111)界面的電子結(jié)構(gòu)。通過計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)了Au(111)/NiO(111)-Ni界面和Au(111)/NiO(111)-O界面的界面能量與氧的化學(xué)勢(shì)無關(guān)，而氧化的Au(111)/NiO(111)界面則與氧化學(xué)勢(shì) gasO O???存在著線性關(guān)系。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)氧化的Au(111)/NiO(111)界面結(jié)構(gòu)比其他的界面結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。最后，通過對(duì)電子結(jié)構(gòu)的計(jì)算可以知道 Au(111)/NiO(111)-Ni界面