【摘要】：鍶鐵氧體作為最常見的永磁材料之一,可以用來制作磁記錄,磁存儲(chǔ),微波顯示器等電子元器件。由于鍶鐵氧體具有較高的居里溫度,較大的飽和磁化強(qiáng)度,極好的化學(xué)穩(wěn)定性和較低的制備成本,使其在永磁材料中占據(jù)很重要的位置,然而鍶鐵氧體的磁性能與Nd-Fe-B磁性材料相比仍存在一定差異,如何提高M(jìn)型鍶鐵氧體材料的磁性能成為主要研究目標(biāo)。本論文主要采用第一性原理來計(jì)算SrFe12O19的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),研究了磁性能和電子結(jié)構(gòu),同時(shí)在穩(wěn)定結(jié)構(gòu)下研究了 Mn離子摻雜對(duì)SrFe12O19磁性能和電子結(jié)構(gòu)的影響。使用基于密度泛函理論第一性原理方法,對(duì)具有64個(gè)原子的原胞進(jìn)行研究,分別使用廣義梯度近似GGA和GGA+U方法優(yōu)化鍶鐵氧體的晶胞結(jié)構(gòu),并對(duì)Fe原子的磁矩和體系總磁矩進(jìn)行對(duì)比,以此獲得最優(yōu)的近似方法。我們考察了9種可能的鐵磁及多種亞鐵磁構(gòu)型,并對(duì)所有結(jié)構(gòu)進(jìn)行弛豫,通過比較所有結(jié)構(gòu)的能量,我們得出最穩(wěn)定的構(gòu)型,對(duì)于后續(xù)的摻雜研究都是用這種穩(wěn)定構(gòu)型。在計(jì)算出最穩(wěn)定的鍶鐵氧體構(gòu)型之后,我們對(duì)體系的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算,通過比較體系的能帶帶隙值來確定鍶鐵氧體是什么性質(zhì)的材料,以及鍶鐵氧體中不同F(xiàn)e離子對(duì)總態(tài)密度的貢獻(xiàn)和Fe原子與O原子之間的成鍵情況。過渡族元素Mn原子與Fe原子的半徑比較接近,Mn取代Fe原子后不會(huì)引起較大的晶格畸變。且兩者3d軌道電子數(shù)不同,在Mn原子取代體系中的Fe原子后會(huì)對(duì)體系總磁矩產(chǎn)生很大影響,采用第一性原理方法對(duì)Mn摻雜鍶鐵氧體SrFe12.xMax.O19(x=0.5,x=1.0)替代能進(jìn)行計(jì)算,我們主要考察了兩種低含量的摻雜,以此來確定Mn原子更容易取代哪種位置的Fe原子。在得到Mn原子摻雜鍶鐵氧體中Fe原子的穩(wěn)定構(gòu)型之后,對(duì)鍶鐵氧體(x=0.5)和(x=1.0)的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,以此來確定Mn原子如何影響鍶鐵氧體的帶隙。通過取代后體系的態(tài)密度分析來確定摻雜的Mn原子與周圍的O原子成鍵情況。最后比較原胞與Mn原子取代鍶鐵氧體的晶格參數(shù),磁矩變化,體積變化,以此確定Mn原子是否可以合理作為摻雜原子對(duì)鍶鐵氧體中的Fe原子進(jìn)行取代。為實(shí)驗(yàn)室研究鍶鐵氧體磁性材料提供一定的理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

１－１邋（ａ）表示鍶鐵氧體的晶胞結(jié)構(gòu)綠色球表示Ｓｒ原子，小灰色球表示Ｏ原子，，（ｂ）同Ｆｅ離子磁有序結(jié)構(gòu)，藍(lán)色球表示１２ｋ位置的Ｆｅ離子，紅色球表示４ｆ２位置的紫色球表示４ｆ，位置的Ｆｅ離子，洋紅色球表示２ａ位置的Ｆｅ離子，藍(lán)綠色球表位置的Ｆｅ離子不同顏色字體標(biāo)注表示Ｆｅ離子自旋方向。逡逑邋１－１邋（ａ）邋Ｔｈｅ邋ｕｎｉｔ邋ｃｅｌｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ邋ｆｅｒｒｉｔｅ，邋ｗｏ邋ｇｒｅｅｎ邋ｓｐｈｅｒｅｓ邋ａｒｅ邋Ｓｒ邋ａｔｏｍｓ邋ａｎｄ邋ｓｐｈｅｒｅｓ邋ａｒｅ邋Ｏ邋ａｔｏｍｓ，邋（ｂ）邋Ｔｈｅ邋ｆｉｖｅ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｏｒｄｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋Ｆｅ邋ｉｏｎｓ．邋Ｔ邋ａｎｄ邋Ｆｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｉｎｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋ｓｉｔｅｓ：邋２ａ邋（ｐｕｒｐｌｅ），邋２ｂ邋（ｃｙａｎ），邋１２ｋ邋（ｂｌｕｅ），邋４ｆｉ邋（ｐｕｒｐｌｅ），邋ａｎｄ邋４ｆ２邋（ｒｅＴｈｅ邋ｓｐｉｎ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ邋ｆｏｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋Ｆｅ３＋邋ａｒｅ邋ｌａｂｅｌｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｃｏｌｏｒｓ邋（ｂｌａｃｋ邋ａｎｄ邋ｒｅｄ）逡逑－２－逡逑

３．３．１結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性逡逑在考察Ｍｎ摻雜鍶鐵氧體之前，我們首先考察鍶鐵氧體的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定的磁逡逑疇分布。ＳｒＦｅｌ２Ｏｌ９晶胞是一種具有六角晶格的結(jié)構(gòu)，如圖３－１所示，其空間群逡逑－１５－逡逑
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM273

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本文編號(hào)：2604764