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幾種鈣鈦礦型氟化物超晶格的理論研究

發(fā)布時間:2024-07-11 00:58
  利用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,本文對幾種鈣鈦礦型氟化物超晶格KMgF3/KCaF3、NaMgF3/NaCaF3、KMgF3/NaMgF3的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)進行了理論研究,主要包括以下幾方面:(1)研究了鈣鈦礦型氟化物超晶格KMgF3/KCaF3的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。首先對超晶格(KMgF3)1/(KCaF3)1的性質(zhì)進行了研究。模擬了不同晶格常數(shù)的襯底材料對該超晶格性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,當(dāng)超晶格受到擴張應(yīng)變時,正負離子間相對位移值較小,而當(dāng)超晶格受到界面壓縮應(yīng)變時,正負離子間相對位移值有急劇的增加,這種增加使得超晶格中產(chǎn)生較大的極化強度。同時,超晶格KMgF3/KCaF3的電子層受到了材料本身極化的影響,當(dāng)極化性越大,導(dǎo)帶底的位置就會越低,且超晶格體系能量最低時結(jié)構(gòu)達到最穩(wěn)定。其次研究了不同迭代周期下的四方相鈣鈦礦型氟化物超晶格KMgF3/KCaF3的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)超晶格的面內(nèi)晶格常數(shù)α和面外晶格常數(shù)c均位于兩體相材料的對應(yīng)的晶格常數(shù)之間,并且隨超晶格中KMgF3含量比率的增加而逐漸減小。通過對電子性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn),超晶格的能帶帶隙值隨著超晶格中K...

【文章頁數(shù)】:56 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【部分圖文】:

圖1.1立方相鈣鈦礦型氧化物結(jié)構(gòu)示意圖??Fig.?1.1?Structure?diagram?of?cubic?perovskite??

圖1.1立方相鈣鈦礦型氧化物結(jié)構(gòu)示意圖??Fig.?1.1?Structure?diagram?of?cubic?perovskite??

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???1緒論??1.1研究背景及意義??1.1.1研究背景??十九世紀三十年代末,在俄羅斯烏拉爾山脈南部,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了化合物鈦??酸鈣CaTiCh,首次發(fā)現(xiàn)了自然界中的鈣鈦礦1|],并命名為Perovakiie。鈣鈦礦在??自然界中含量比較豐富,并且鈣....


圖3.1?(KMgFsMKCaFA超晶格結(jié)構(gòu)示意圖??Fig.?3.1?Structure?of?(KMgF3)i/(KCaF3)I?supei.lattice??

圖3.1?(KMgFsMKCaFA超晶格結(jié)構(gòu)示意圖??Fig.?3.1?Structure?of?(KMgF3)i/(KCaF3)I?supei.lattice??

c=4.471〇A。當(dāng)兩種氟化物?KMgFdPKCaFs??組成KMgF3/KCaF:,超晶格時,兩種晶體的界面處會產(chǎn)生一定的應(yīng)變作用。在這??種應(yīng)變作用下,由于KMgF3層晶格常數(shù)較小受到平面擴張應(yīng)變,KCaF3層晶格??常數(shù)較大會受到平面壓縮應(yīng)變,從而使得KMgF3層和KCa....


圖3.2超晶格(KMgF3:h/(KCaF?的能量隨體積變化的曲線圖:(a沁=3.7?A,(b)a=3.9?A,??(c)o=4.1?A,?(d)a=4.3?A,?(e)?=4.5?A,?(f?

圖3.2超晶格(KMgF3:h/(KCaF?的能量隨體積變化的曲線圖:(a沁=3.7?A,(b)a=3.9?A,??(c)o=4.1?A,?(d)a=4.3?A,?(e)?=4.5?A,?(f?

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???構(gòu)。在每種面內(nèi)晶格常數(shù)條件下,改變面外晶格常數(shù)C值,并對原子位置進行??優(yōu)化,得到了總能量隨超晶格體積的變化關(guān)系,如圖3.2所示。從圖中可以清楚??的看出能量隨著超晶格體積值的變化呈現(xiàn)出光滑的U型曲線。即當(dāng)晶格常數(shù)??ai=3.7A,ci=l?1.....


圖3.4超晶格(KMgFA/OCCaF^在不同面內(nèi)晶格常數(shù)a下能量最低值:⑷金屬離子與F??離子的相對位移,(b)極化值??

圖3.4超晶格(KMgFA/OCCaF^在不同面內(nèi)晶格常數(shù)a下能量最低值:⑷金屬離子與F??離子的相對位移,(b)極化值??

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???原子的位置高(低)干金屬原子的位置。從圖3.3中可以看出,所有陽離子與F離??子之間都發(fā)生了相對位移。所有點均為正值,說明各層的電偶極矩都沿著同一方??向,即r軸正方向;Ca-F之間的位移量均大于Mg-F之間的位移量,這是由于??KCaF3層在界面....



本文編號:4005000

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