LaMnO3-SrMnO3超晶胞的第一性原理計算研究.pdf

1、近年來錳氧化物和其他過渡金屬氧化物表現出超大磁電阻效應以及許多復雜而奇特的物理現象，例如在光誘導或磁場作用下，不同摻雜的材料會發(fā)生金屬-絕緣體轉變、晶體結構轉變、相分離以及自旋、電荷、軌道有序化等物理現象，都涉及到凝聚態(tài)物理的許多基本問題，解決這些問題的微觀物理機制，將對凝聚態(tài)物理的發(fā)展起到巨大的推動作用。摻雜的層狀鈣鈦礦物質中出現的電荷有序現象一直是研究熱點，其中摻雜50％的R0.5A0.5MnO3由于具有相等的Mn3+和Mn4+離子

2、數，有利于形成軌道有序、電荷有序以及自旋有序態(tài)，特別對理解電荷、自旋、結構與軌道自由度之間的關系尤為重要，在研究中具有重要地位。La0.5Sr0.5MnO3中發(fā)現的電荷有序態(tài)與鐵磁態(tài)共存現象以及層狀錳氧化物中出現的電荷有序、磁有序、軌道有序現象都需要進一步細致的研究。
　　 我們采用基于密度泛函理論中的廣義梯度近似法(GGA)及晶格點上庫侖斥能(U)(GGA+U)方法，定量的研究了半摻雜的La1/2Sr1/2MnO3(LSMO)

3、鈣鈦礦超晶胞中自旋、軌道及電荷有序的耦合。計算表明楊·泰勒畸變拉伸了高自旋Mn3+離子對應的MnO6八面體，并且估計楊·泰勒畸變能約為0.1eV。Mn3+的eg態(tài)主要由dz2軌道組成，同時dz2軌道也是形成LSMO中軌道有序的主要原因。Mn3+和Mn4+離子中不同的eg電子分布導致了電荷有序的形成。在LSMO超晶胞中，隨著LaMnO3層和SrMnO3層的增加，自旋磁矩增大，而電荷有序效應減弱。
　　 同時，我們還考察了Sr、Ca