壓力對幾種鈣鈦礦氧化物功能材料光電性質(zhì)等物性影響的研究.pdf

1、本文以三種已被實(shí)驗(yàn)合成且能穩(wěn)定存在的鈣鈦礦氧化物Sr2FeMoO6、La2FeMnO6和NiCrO3為研究對象，采用密度泛函理論，從理論上系統(tǒng)研究了壓力對其光電性質(zhì)等物性，如幾何結(jié)構(gòu)、電子自旋特性、能帶結(jié)構(gòu)、磁學(xué)特性、居里溫度、吸收譜、折射率等的影響，并取得了以下成果:
　　研究了靜水壓力和雙軸應(yīng)變對雙鈣鈦礦氧化物Sr2FeMoO6物理性質(zhì)的影響。在本文討論的壓力范圍內(nèi)，Sr2FeMoO6均呈現(xiàn)I4/mmm空間群結(jié)構(gòu)。當(dāng)壓力大于3

2、6GPa時，Sr2FeMoO6將失去半金屬特性，由亞鐵磁半金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榉谴判园雽?dǎo)體，鐵離子的電子組態(tài)由高自旋態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥孕龖B(tài);當(dāng)壓力大于45GPa時，Sr2FeMoO6由非磁性半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榉谴判越饘?。?dāng)壓力由0升至30GPa時，亞鐵磁半金屬Sr2FeMoO6的居里溫度將由472 K升至639 K。對于光學(xué)性質(zhì)，隨著壓力的增加，易被此材料吸收的光波波長發(fā)生藍(lán)移;材料僅對低頻區(qū)電磁波折射率大于1;而壓力對折射率的影響較小。在本文討論的雙軸應(yīng)變

3、范圍內(nèi)，Sr2FeMoO6始終保持半金屬特性。當(dāng)壓縮應(yīng)變增大至-7％時，F(xiàn)e離子由高自旋態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g自旋態(tài);當(dāng)拉伸應(yīng)變增大至8％時，Mo離子由中間自旋態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥孕龖B(tài)，化合物由亞鐵磁相向鐵磁相轉(zhuǎn)變。
　　對雙鈣鈦礦氧化物L(fēng)a2FeMnO6施加雙軸應(yīng)變調(diào)控了其物性，并成功獲取了半金屬性的La2FeMnO6。當(dāng)拉伸應(yīng)變作用時，La2FeMnO6由鐵磁性半導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為鐵磁性半金屬。當(dāng)壓縮應(yīng)變小于-8％時，La2FeMnO6表現(xiàn)為鐵磁性金屬

4、。當(dāng)壓縮應(yīng)變大于-9％時，La2FeMnO6為亞鐵磁半導(dǎo)體，此時Fe離子由高自旋態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥孕龖B(tài)，Mn離子由中間自旋態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦孕龖B(tài)。應(yīng)變也會顯著影響La2FeMnO6的光學(xué)特性，易被La2FeMnO6吸收的光波隨著拉伸應(yīng)變的增加發(fā)生紅移，而壓縮應(yīng)變會造成La2FeMnO6折射率增大。
　　通過對反鐵磁鈣鈦礦氧化物NiCrO3施加靜水壓力，成功調(diào)制出了具有半金屬特性的NiCrO3。當(dāng)壓力高于80GPa時，NiCrO3由常壓下的反鐵

5、磁半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榉磋F磁半金屬。在施加的壓力范圍內(nèi)，Ni，Cr和O離子的磁矩只有細(xì)微的變化， Ni和Cr離子均呈現(xiàn)為高自旋態(tài)。反鐵磁半導(dǎo)體NiCrO3的奈爾溫度隨著壓力的增加從270K逐漸上升，并在壓力為60GPa左右時，達(dá)到最大值321K;而反鐵磁半金屬NiCrO3奈爾溫度大約為309K。在整個壓力范圍內(nèi)，易被NiCrO3吸收的光波隨著壓力的增加向低頻波段移動。當(dāng)壓力為80GPa時，NiCrO3吸收譜的峰值和折射率均產(chǎn)生躍變。