【摘要】：計算材料學(xué)因為它具有實驗無可比擬的優(yōu)勢,引起了越來越多研究者的廣泛興趣。第一性原理計算已經(jīng)被用來預(yù)測材料和設(shè)計材料的物理性質(zhì)。本文采用VASP軟件包來研究強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的過渡金屬氟化物K_4Fe_3F_(12)和CsFe_2F_6的一些性質(zhì)。同時還研究了InFeO_3的高壓鈣鈦礦相的結(jié)構(gòu)演變,電子和磁性,并著重討論LiNbO_3型InFeO_3的多鐵性。通過第一性原理計算K_4Fe_3F_(12)的結(jié)構(gòu)、電子和磁性性質(zhì)。K_4Fe_3F_(12)是層狀類鈣鈦礦結(jié)構(gòu),是一種新的電荷有序的鐵氟化物材料。我們的結(jié)果證實,K_4Fe_3F_(12)是一種Mott-Hubbard絕緣體,并采用Fe~(2+)和Fe~(3+)自旋以彼此近似反平行的方式排列的磁基態(tài),這與實驗觀察結(jié)果一致。Fe~(2+)和Fe~(3+)陽離子的dz~2軌道占據(jù)之間的差異,證明了電荷有序。此外,dz~2軌道的獨(dú)特占據(jù)決定了反鐵磁自旋有序和電荷有序的穩(wěn)定性。通過密度泛函理論,用VASP程序的GGA+U方法探索電荷有序氟化鐵材料CsFe~(2+)Fe~(3+)F_6的結(jié)構(gòu)、電子和磁性能。該材料呈現(xiàn)與燒綠石相關(guān)的三維結(jié)構(gòu),由角共享的Fe~(2+)F_6和Fe~(3+)F_6八面體組成。我們的研究結(jié)果證實,CsFe_2F_6是Mott-Hubbard絕緣體,并且具有磁性失挫基態(tài),其中局域的3d電子在同價態(tài)Fe離子間(沿著b軸的Fe~(3+)-Fe~(3+)和沿著a軸的Fe~(2+)-Fe~(2+))是反鐵磁耦合,而不同價態(tài)Fe離子之間(沿c軸的Fe~(3+)-Fe~(2+))的相互作用受到抑制,與Goodenough-Kanamori超交換相互作用一致。電荷在Fe~(3+)和Fe~(2+)陽離子3d軌道的占據(jù)差異證明了存在電荷有序。此外,CsFe_2F_6中自旋有序和自旋軌道耦合效應(yīng)對電荷有序和優(yōu)先占據(jù)軌道沒有太大影響。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O611.2
【圖文】：

(左)1911年Onnes發(fā)現(xiàn)的Hg的電阻消失與超導(dǎo)電性，(右)超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度與高溫超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)

圖1-1層狀鈣鈦礦錳氧化物L(fēng)a0.5Sr1.5MnO4中的電荷有序、軌道有序示意圖

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