免费论文摘要：BiFeO3的电子构造及铁磁、铁电个性的第一道理接洽

BiFeO3是暂时在室温前提下同声具备铁电性和弱铁磁性的单相多铁性资料之一，在集成都电讯工程学院子学器件上面有着宏大的运用后劲。怎样普及其磁性、接洽其磁电啮合机理和极其前提下的磁性与相变，对证明相关试验局面和本质运用有要害的表面引导意旨。正文鉴于密度泛函表面(DFT)，并商量过度非金属3d电子的类Hubbard库仑彼此效率，即沿用DFT+U本领，辨别沿用局域自旋密度好像(LSDA)和广义梯度好像(GGA)的调换关系好像以及投影缀加平面波(PAW)本领，对感化BiFeO3磁性的成分、外部压强下的磁性与相变、以及怎样普及其铁磁本能举行了体例地表面接洽，并对关系新式钙钛矿体制多铁性资料的磁电个性举行了探痛快接洽，博得了如次有鲜明特性的接洽截止：1．商量自旋取向的非共线性和自旋轨迹啮合效力，接洽了BiFeO3位移形变和晶胞磁矩的彼此啮合。计划截止表白：晶胞内沿[1 1 1]晶向相邻Fe离子沿x目标的反铁磁序在D-M (Dzyaloshinskii-Moriya)彼此效率下，净磁矩的取向重要沿着y目标占优。当沿[1 1 1 ]晶向相邻的氧八面体的回旋目标爆发反向时，即反铁弹位移形变反向时，净磁矩偏离y轴目标爆发偏转。D-M彼此效率 中彼此效率常数D的目标跟相邻氧八面体的回旋目标对立应。这充溢表白感化BiFeO3净磁矩取向的重要成分是反铁弹位移形变。这一论断对领会BiFeO3的磁电啮合有要害的意旨。2．沿用LSDA+U本领以及PAW本领，对BiFeO3在外部压强下的相变和磁性举行了深刻的接洽。计划截止表白：BiFeO3的非导体-非金属(Insulator-Metal , I-M)变化压强居于50 GPa 邻近，更加是在50 GPa邻近创造R3c构造展示了高自旋态和低自旋态的交叉。这种高自旋-低自旋的交叉状况不是因为在外部压强下体制里面自旋波的失措所惹起的，而是因为自旋磁矩值的变换所惹起的。BiFeO3的I-M变化是因为在外部压强下能带的展宽和Mott-Hubbard能U的减小共通效率所惹起的。这一接洽截止很好地证明了新近的试验截止，指出在I-M相变压强处BiFeO3的高自旋态和低自旋态的交叉是因为自旋磁矩值的变换所惹起的。3．沿用GGA+U本领，对BiFeO3 的B位半掺杂Ti所产生的新体制Bi2FeTiO6的晶体构造、磁序、电子构造和铁电机理举行了体例地接洽。计划截止表白：（1）对立于BiFeO3，Bi2FeTiO6具备较大的晶格常数和晶胞体积，且Bi的沿极化目标的位移要小于氧八面体中的Fe、Ti和O离子的位移，这种氧八面体较大的位移形变主假如因为掺杂Ti后相邻的氧八面体的彼此效率所惹起的。（2）应用价带波因变量计划获得铁电构造下的自愿极化值为27.3 µC/cm2， 这是因为Bi-6s2孤对电子(lone pairs)的立体化学活性较少的介入了铁电极化。（3）Ti代替使Fe的价态从BiFeO3中的Fe3+变为逼近Fe2+价态，Ti逼近典范的Ti4+价态，使Bi2FeTiO6单个晶胞的净磁矩到达3.99 B。这一接洽截止为试验上矫正BiFeO3的铁磁性供给了要害的表面引导。4．按照已有的试验论断，建立了理念的四方BaFeO3晶体构造。沿用LSDA +U本领，对理念的四方BaFeO3的磁电啮合机理举行了探痛快的表面接洽。计划截止表白：铁电相时Fe的dz2 轨迹从eg态中分割出来，dz2轨迹的上自旋电子的吞噬数由0.93增至0.96，同声其下自旋电子的吞噬数由0.32减至0.22，引导在离心位移方进取单元原胞内的磁矩沿极化目标减少了0.13 μB，这是因为dz2 轨迹对铁电位移的爆发具备较大的敏锐度。当爆发铁电序的回转时，轨迹的杂化重排沿着差异的目标举行，使得磁矩的减少爆发在差异的目标。这一接洽截止对于领会该类理念磁电体的磁电啮合有要害的科学意旨。5．沿用LSDA+U本领以及PAW本领，体例地接洽了Pb2TiVO6的电子构造、磁矩及铁电机理等。计划截止表白：对立于PbVO3，Pb2TiVO6的磁矩对U值的依附较大，采用符合的U值可使得它的磁矩(1 μB)和带隙(1.1 eV)逼近理念值，这表白Pb2TiVO6具备较好的绝缘本能。Pb2TiVO6的磁矩重要源于居于价带V-3d的dxy轨迹的电子的奉献，V-3d的 dxy轨迹较窄的能带凑巧控制了面内电子爆发跃迁的几率，进而普及了体制的绝缘本能。这一接洽截止，为试验上矫正PbVO3的铁电个性供给了表面按照。

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