文档介绍：硕士学位论文
论文题目 LiNbO3 型过渡金属氧化物多铁性质的
第一性原理研究
研究生姓名李静
指导教师姓名雎胜蔡田怡
专业名称凝聚态物理
研究方向多铁材料的第一性原理研究
论文提交日期 2013 年 4 月
LiNbO3 型过渡金属氧化物多铁性质的第一性原理研究中文摘要
LiNbO3 型过渡金属氧化物多铁性质的第一性原理研究
中文摘要
多铁性材料是指材料的同一个相中包含两种及两种以上序参量,并且不同序参量
存在耦合的一类材料。在这些材料中可以通过磁场控制电有序或者通过电场控制磁有
序,从而引起理论和实验研究者广泛的研究兴趣。本文将首先介绍“狭义”的单相多
铁性材料,随后指出寻找单相多铁性材料的难度在于铁电性和磁性的互斥,并简介目
前单相多铁性材料的实验和理论研究现状。本文将特别关注具有LiNbO3型过渡金属
氧化物,试图寻找新型的多铁性材料,其中存在两种不同的结构单元,分别对应着铁
电性和铁磁性的来源。本文利用第一性原理计算方法对ScFeO3和PbNiO3晶体结构、
铁电性质和磁性质进行计算,计算结果发现均为具有菱形畸变钙钛矿结构,空间群是
R3c的反铁磁体,并均表现出良好的铁电性能。进一步与BiFeO3、LiNbO3、ZnSnO3
和BiAlO3的计算结果比较发现可以基于双子格模型实现多铁性,其中铁电性主要由A
位离子驱动,磁性由B位离子主导。并且磁性离子的加入会使铁电-顺电转变的能量增
加,自发电极化强度增大。
关键词:第一性原理;LiNbO3型过渡金属氧化物;多铁性;ScFeO3;PbNiO3
作者:李静
指导教师:雎胜,蔡田怡
I
英文摘要 LiNbO3 型过渡金属氧化物多铁性质的第一性原理研究
Frist-principles studies of Multiferroic of LiNbO3-type
transition metal oxides
Abstract
Recently, multiferroic materials have been attracted a lot of interests because of its
potential technological applications. In some multiferroic materials, ic order and
electric order can coexist and be coupled each other, therefore one can tune the ic
and electric order by ic and electric field. It is wellknown that BiFeO3 is a
LiNbO3-type multiferroic material. We will search for new LiNbO3-type multiferrioc
matierial, which can be described by a two-sublattice model. Here, A site in ABO3
perovskite structure is ferroelectric active while B site is ic active. By using
first-principle methods, we studied the crystral structure, electronic structure, ferroelectric
and ic properties of ScFeO3 and PbNiO3. It is found that the ground state of both
materials has R3c symmetry with G-type ic order. The most important
orbservation from our . initio is both materials show excellent ferroelectric behaviors.
Finally, our calculated results of ScFeO3 and PbNiO3 pared with other
LiNbO3-type ferroelectrics and multiferroics, some important conclusions have been
drawn.
Keywords: Firs