文档介绍：第卷第期哈尔滨工业大学学报. .
年月.
的铁电铁磁机制,轨道有序
和自旋有序的第一原理
孙源,黄祖飞,王春忠,陈岗
.长春工业大学基础科学学院,长春,.;.吉林大学材料科学与工程学院,长春
摘要:为了探讨多铁材料铁电畸变的根本机制及其电子结构对于性能的影响,采用基于密度泛函理论的
广义梯度近似方法,对多铁材料的高温顺电顺磁相、室温铁电顺磁相和低温铁电铁磁相的电子结构
、电子密度以及电荷等计算结果的分析表明:轨道与轨道
间的选择性共价作用增强是铁电畸变的首要引发因素,
象共生的轨道有序和白旋有序的研究指出了去中心化的晶格畸变、—畸变和自旋失措引发的晶格
畸变三者之间的相互耦合以及褐合对铁电铁磁性的影响.
关键词:多铁;第一原理;轨道有序;自旋失措
中图分类号:; 文献标识码: 文章编号:———
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多铁材料由于性质特殊,不仅可单独作为铁化、磁极化及铁弹性形变间相互耦合作用使其具
磁材料、铁电材料或铁弹性材来使用,而且电极有更广泛的应用¨.目前研究较多的是同时具
有铁电性和铁磁性的多铁材料,其中,由
收稿日期:—一. 于结构简单而被认为是多铁材料中的“氢原子”.
基金项目:长江学者和创新团队发展计划资助项目:
传统理论认为铁磁性和铁电性难以在一种物质相
国家自然科学基金资助项目;吉林省科
技发展计划资助项日. 里同时存在,铁磁体多为导体,轨道必须是占据
作者简介:孙源~ ,女,博士,讲师; 态并常伴有—畸变发生;铁电体则必须
陈岗~ ,男,教授,博士生导师.
第期孙源,等:的铁电铁磁机制,轨道有序和自旋有序的第一原理..
是绝缘体,仅属于有限的几种极化点群,而且式中:和分别为原子的一般电荷价态和原子的
.、、分别为、一、价,由此
的实验工作,定量证明了铁电性与铁磁性的共存得到的相理论电极化强度约为
, . /,一相理论电极化强度是
的铁电畸变主要是孤对电子的方向./,均远大于体材料的实验值:下
性局域化导致的. 为./.因为实际中电子参与的是共价
作用,各原子电荷远小于理论上的一般价态¨.
结构及计算方法
文中将第一原理计算得到的各原子电荷代人,则
铁电相变的居里温度约为,由一相理论电极化强度约为./,.
空间群为的高温正交相转变为空间群为相为./.
. 铁电畸变机制
,结构对称性不发生变化,在以下时铁电畸变是—相对位移引起的,因此机制
、.
电相和室温或低温铁电相的结构图. 相中—最紧密排列面上的电子密度差示意
图,相的原子核外电子密度随着与的
距离的变化略有不同,但没有明显的极化现象.
相中原子核外电子分布的极化现象非常明
显,箭头所指处电子密度增大,即与原子相对
较远的方向有电子极化分