多鐵性材料在信息存儲與讀寫、無線微波器件、無線傳感網(wǎng)絡(luò)以及自旋電子學(xué)器件等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。目前,在室溫條件下,磁有序和電有序能同時共存的單相多鐵性材料非常稀少,并且磁電耦合效應(yīng)較弱,這就限制了多鐵性材料的應(yīng)用。在實驗上和理論上研究表明,多鐵性超晶格材料具有與單層材料完全不相同的物理性質(zhì),將拓寬材料的應(yīng)用范圍。因此,設(shè)計新穎的鐵磁/鐵電超晶格材料,探究超晶格的結(jié)構(gòu)與性能間的微觀物理機(jī)制,為實驗上制備性能優(yōu)越的磁電材料及其實際應(yīng)用提供理論參考。論文從鐵磁/鐵電超晶格材料的設(shè)計角度出發(fā),設(shè)計了四種類型的基于鈣鈦礦氧化物的超晶格材料,采用密度泛函理論（DFT）第一性原理軟件VASP進(jìn)行理論計算,研究了超晶格材料的幾何與電子結(jié)構(gòu),詳細(xì)的分析了材料的能帶特性、磁性、鐵電性、半金屬性及磁電耦合效應(yīng)。采用立方相CaMnO₃和四方相鐵電材料BaTiO₃交替堆垛,模擬沿[001]方向生長的CaMnO₃/BaTiO₃超晶格,研究了超晶格的幾何與電子結(jié)構(gòu)、磁性、電極化強(qiáng)度、半金屬性,并分析了超晶格的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。研究... 

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 鈣鈦礦氧化物簡介
        1.1.1 晶體結(jié)構(gòu)特征
        1.1.2 基本物理特性
    1.2 鈣鈦礦氧化物超晶格
    1.3 超晶格多鐵材料
        1.3.1 磁電耦合效應(yīng)
        1.3.2 超晶格多鐵材料的性能調(diào)控
    1.4 鈣鈦礦超晶格多鐵材料的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景
        1.4.1 研究現(xiàn)狀
        1.4.2 應(yīng)用前景
    1.5 課題研究意義和內(nèi)容
        1.5.1 課題研究意義
        1.5.2 課題研究內(nèi)容
第2章 第一性原理計算方法
    2.1 第一性原理計算法方法概述
    2.2 多粒子體系的Schr?dinger方程
        2.2.1 Born-Oppenheimer近似
        2.2.2 Hartree-Fock近似
    2.3 密度泛函理論
        2.3.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.2 Kohn-Sham方程
    2.4 交換關(guān)聯(lián)函
        2.4.1 局域密度近似(LDA)
        2.4.2 廣義梯度近似(GGA)
    2.5 贗勢方法
    2.6 極化理論
    2.7 VASP程序包簡介
第3章 CaMnO_3/BaTiO_3超晶格的電子結(jié)構(gòu)及半金屬性
    3.1 結(jié)構(gòu)模型與計算方法
        3.1.1 結(jié)構(gòu)模型
        3.1.2 計算方法
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 結(jié)構(gòu)弛豫
        3.2.2 立方相CaMnO_3的電子結(jié)構(gòu)
        3.2.3 晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        3.2.4 四方相BaTiO_3的電子結(jié)構(gòu)
        3.2.5 CaMnO_3/BaTiO_3超晶格的電子結(jié)構(gòu)
        3.2.6 CaMnO_3/BaTiO_3超晶格的差分電荷密度
    3.3 本章小結(jié)
第4章 CaFeO_3/BaTiO_3 超晶格的電子結(jié)構(gòu)及半金屬性
    4.1 結(jié)構(gòu)模型與計算方法
        4.1.1 結(jié)構(gòu)模型
        4.1.2 計算方法
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 結(jié)構(gòu)弛豫
        4.2.2 立方相CaFeO_3的電子結(jié)構(gòu)
        4.2.3 CaFeO_3/BaTiO_3超晶格的電子結(jié)構(gòu)
        4.2.4 CaFeO_3/BaTiO_3超晶格的差分電荷密度
    4.3 本章小結(jié)
第5章 M/BiFeO_3(M=Co,Fe,Ni)超晶格界面電子結(jié)構(gòu)及磁電效應(yīng)
    5.1 結(jié)構(gòu)模型與計算方法
        5.1.1 結(jié)構(gòu)模型
        5.1.2 計算方法
    5.2 結(jié)果與討論
        5.2.1 結(jié)構(gòu)弛豫
        5.2.2 四方相BiFeO_3表面穩(wěn)定性
        5.2.3 四方相BiFeO_3的電子結(jié)構(gòu)
        5.2.4 M/BiFeO_3(M=Co,Fe,Ni)超晶格的界面電子結(jié)構(gòu)
        5.2.5 M/BiFeO_3(M=Co,Fe,Ni)超晶格的界面原子磁矩
        5.2.6 M/BiFeO_3(M=Co,Fe,Ni)超晶格的差分電荷密度
        5.2.7 M/BiFeO_3(M=Co,Fe,Ni)超晶格的界面磁電耦合系數(shù)
    5.3 本章小結(jié)
第6章 Co_3O_4/BiFeO_3超晶格的電子結(jié)構(gòu)及磁性
    6.1 結(jié)構(gòu)模型與計算方法
        6.1.1 結(jié)構(gòu)模型
        6.1.2 計算方法
    6.2 結(jié)果與討論
        6.2.1 立方相Co_3O_4的電子結(jié)構(gòu)
        6.2.2 Co_3O_4/BiFeO_3超晶格的磁性
        6.2.3 Co_3O_4/BiFeO_3超晶格的電子結(jié)構(gòu)
        6.2.4 Co_3O_4/BiFeO_3超晶格結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        6.2.5 交換耦合作用對磁矩的影響
    6.3 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3725031