La3MO7物理性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、過渡金屬氧化物一直是凝聚態(tài)物理研究的熱點之一。從基礎研究的角度來看，由于其強關(guān)聯(lián)特性，過渡金屬氧化物具備很多奇特的物性，如高溫超導、龐磁電阻等。從材料應用的角度來看，其所具備的優(yōu)異性質(zhì)為開發(fā)新一代器件提供了更多可能。根據(jù)過渡金屬離子的有效電子軌道，過渡金屬氧化物可以分為3d族，4d族以及5d族。對于3d族過渡金屬氧化物，它的局域電子關(guān)聯(lián)相互作用很強。然而相比于3d族，4d和5d族過渡金屬氧化物的實空間半徑更大，電子屏蔽作用更強，因此往往

2、表現(xiàn)出較小的庫侖相互作用以及較大的能帶寬度。目前，人們對于3d族過渡金屬氧化物的研究已經(jīng)較為全面，而對4d及5d的研究卻相對較少。事實上，Sr2RuO4中超導性的發(fā)現(xiàn)才開始引起人們對4d及5d過渡金屬氧化物的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)4d和5d過渡金屬氧化物中也有著各種新奇的性質(zhì)，比如復雜的磁性、介電性、超導性等。目前研究最廣泛的是銥氧化物，原因在于銥有著非常強的自旋軌道耦合效應，這對其性質(zhì)有著至關(guān)重要的作用。然而在3d過渡金屬氧化物中，該耦合效應

3、對體系性質(zhì)的影響卻很小。特別要說的是，在4d和5d過渡金屬氧化物中存在各種強度相近的互作用，比如自旋軌道耦合效應、庫侖相互作用以及交換耦合作用，這些作用之間的相互競爭會導致材料中出現(xiàn)很多3d體系中鮮見的物理現(xiàn)象。
　　本研究分為四個部分：第一章，作為本文緒論，將首先對過渡金屬氧化物做簡單概括，并對4d和5d過渡金屬氧化物的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)做了重點介紹對Os族和Ir族氧化物的研究進展進行了簡要總結(jié)。第二章，首先簡要介紹密度泛函理論、自旋軌

4、道耦合效應以及極化子理論，然后介紹了VASP軟件包，并對VASP的使用做了簡要的總結(jié)。接著對Wannier函數(shù)做了簡要說明。第三章，利用第一性原理計算方法，以準一維結(jié)構(gòu)的La3MO7(M=Os和Ru)為研究對象，從理論上研究了它們的電子結(jié)構(gòu)，進一步確認了它們是有著相同磁性的反鐵磁絕緣體，同時解釋了材料中磁性原子磁矩減小的原因。接著通過原子替換的方式對材料進行空穴摻雜，研究了摻雜效應以及極化子的形成機制。第四章，對本文進行了簡單總結(jié)，并對