若干鐵性材料相穩(wěn)定性的第一性原理研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)和數(shù)值計算方法的飛速發(fā)展,基于密度泛函理論的第一性原理計算方法已經(jīng)成為研究材料性能的一種重要手段。由于材料的鐵電和鐵磁性質(zhì)在生產(chǎn)和生活中具有廣泛的應用,其已逐漸成為當今研究的熱點。第一性原理計算方法在研究材料鐵電和鐵磁性質(zhì)、相穩(wěn)定性等方面的有效性已被廣泛認可。本論文采用第一性原理計算方法對一些鐵電和鐵磁材料的相穩(wěn)定性進行了理論研究,研究內(nèi)容主要包括sp半金屬鐵磁體二元ⅡA-Ⅳ化合物SrC和BaC的巖鹽相,閃鋅礦相和鎳砷相在

2、壓強下的磁穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)的分析;鐵電體PZT在準同型相界上的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)等方面的計算分析。上述兩種材料的理論研究計算為實際產(chǎn)品的生產(chǎn)和優(yōu)化設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。采用以密度泛函理論為基礎(chǔ)的第一性原理全勢線性綴加平面波方法,我們系統(tǒng)地研究了sp半金屬鐵磁體SrC和BaC的巖鹽相,閃鋅礦相和鎳砷相在外壓下的磁穩(wěn)定性。我們計算了兩種物質(zhì)的三種相的磁矩,鐵磁態(tài)和非鐵磁態(tài)的總能量以及晶格常數(shù)隨著壓強的變化關(guān)系。并且,我們得到的計算結(jié)果彼此相

3、一致,共同證明了鐵磁相磁矩轉(zhuǎn)變?yōu)榱闶怯捎诓粩嘣黾拥耐鈮簩е聀能帶的展寬而形成的。我們的計算結(jié)果得出,對于SrC和BaC而言,巖鹽相的磁性是最穩(wěn)定的,其次是閃鋅礦相,鎳砷相最不穩(wěn)定。比較不同物質(zhì)的相同相,我們發(fā)現(xiàn)了,同一種相的SrC比BaC磁穩(wěn)定性跟好。由此,我們預測隨著原子數(shù)的增加,這種二元ⅡA-Ⅳ化合物的磁穩(wěn)定性是降低的。我們研究了在局域密度近似和廣義梯度近似下三方相和四方相pbzr0.5Ti0.5O3的能量穩(wěn)定性、原子結(jié)構(gòu)以及電子結(jié)