| 【中文题名】 | 基于密度泛函理论的钛酸锶电子结构及属性研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 电路与系统 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-29 |
| 【中关键词】 | SrTiO_3,密度泛函理论,电子结构,氧空位,掺杂, |
| 【英关键词】 | SrTiO_3,Density Function Theory,Electronic Structure,Oxygen Vacancy,Doping, |
| 【分类导航】 | 工业技术>电工技术>电工材料>强性介质和压电介质>钛酸盐铁电体> |
| 【论文摘要】 |
SrTiO_3是一种钙钛矿金属氧化物绝缘体，它被广泛用于晶界电容器、氧敏传感器、生长高温超导薄膜的衬底，在水的光解中用作催化剂，做为高电容率材料在超晶格和下一代超大规模集成电路中具有潜在的应用价值。目前，尽管对SrTiO_3电子结构、半导化掺杂、低压化途径、导电模型、缺陷态、表面／界面态等方面进行了大量的理论和实验研究，但是杂质和缺陷对SrTiO_3材料半导化、光学性能以及相关性质的影响机理仍存在着分歧。本文采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法，对SrTiO_3材料的电子结构、本征氧缺陷、掺杂改性进行研究，为制备高质量的透明导电薄膜提供理论依据，所用软件为Materials Studio3.2中的CASTEP软件包。主要研究内容及结果如下：
一、系统地计算了顺电态SrTiO_3体相电子结构，包括能带结构、态密度、分波态密度、差分电荷密度，并对价键结构进行了Mulliken布局分析。给出了布里渊区内的高对称k点在费米能级附近的能量。Mulliken布局分析、态密度、差分电荷密度分析均表明，Ti原子与O原子形成的是共价成分较高的共价键，Sr原子与O原子形成的是离子键。
二... |
| 【论文题纲】 |
|
中文摘要 |
3-5 |
|
Abstract |
5-10 |
|
第一章 绪论 |
10-16 |
|
1.1 引言 |
10-11 |
|
1.2 SrTiO_3材料的物理特性 |
11-13 |
|
1.3 国内外研究现状及存在的问题 |
13-15 |
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1.3.1 实验研究现状 |
13-14 |
|
1.3.2 理论模拟研究现状 |
14-15 |
|
1.4 本课题研究的目的与研究意义 |
15-16 |
|
第二章 CASTEP软件简介及理论计算基础 |
16-31 |
|
2.1 CASTEP软件简介 |
16-17 |
|
2.2 理论计算基础 |
17-30 |
|
2.2.1 周期性边界条件和超胞方法 |
17-18 |
|
2.2.2 密度泛函理论(DFT) |
18-28 |
|
2.2.3 自洽场计算 |
28-29 |
|
2.2.4 赝势 |
29-30 |
|
2.3 本章小结 |
30-31 |
|
第三章 理想SrTiO_3电子结构及性质的理论计算 |
31-40 |
|
3.1 理论模型与计算方法 |
31-33 |
|
3.1.1 理论模型 |
31 |
|
3.1.2 计算方法 |
31-33 |
|
3.2 计算结果及讨论 |
33-39 |
|
3.2.1 晶体结构计算结果和分析 |
33-34 |
|
3.2.2 Mulliken布局分析 |
34-35 |
|
3.2.3 能带结构 |
35-37 |
|
3.2.4 态密度及分波态密度 |
37 |
|
3.2.5 差分电荷密度 |
37-39 |
|
3.3 本章小结 |
39-40 |
|
第四章 SrTiO_3材料中氧空位的密度泛函理论研究 |
40-50 |
|
4.1 引言 |
40-41 |
|
4.2 理论模型与计算方法 |
41-42 |
|
4.2.1 理论模型 |
41 |
|
4.2.2 计算方法 |
41-42 |
|
4.3 Mulliken布居分析 |
42-43 |
|
4.4 电子结构分析 |
43-48 |
|
4.4.1 态密度 |
43 |
|
4.4.2 能带结构 |
43-47 |
|
4.4.3 差分电荷密度 |
47-48 |
|
4.5 形成能 |
48 |
|
4.6 本章小结 |
48-50 |
|
第五章 SrTiO_3掺杂电子结构理论研究 |
50-76 |
|
5.1 理论模型与计算方法 |
50-53 |
|
5.1.1 理论模型 |
50-53 |
|
5.1.2 计算方法 |
53 |
|
5.2 Sb掺杂SrTiO_3体系电子结构的理论研究 |
53-57 |
|
5.2.1 几何结构 |
53-54 |
|
5.2.2 电子结构 |
54-57 |
|
5.3 Nb掺杂SrTiO_3体系电子结构的理论研究 |
57-63 |
|
5.3.1 态密度 |
57-58 |
|
5.3.2 分波态密度 |
58-61 |
|
5.3.3 差分电荷密度 |
61-63 |
|
5.4 La掺杂SrTiO_3体系电子结构的理论研究 |
63-69 |
|
5.4.1 态密度 |
63-65 |
|
5.4.2 分波态密度 |
65-69 |
|
5.5 In掺杂SrTiO_3体系电子结构和光学性质的密度泛函理论研究 |
69-75 |
|
5.5.1 电子结构 |
69-72 |
|
5.5.2 光学性质 |
72-75 |
|
5.6 本章小结 |
75-76 |
|
第六章 总结 |
76-78 |
|
6.1 工作总结 |
76-77 |
|
6.2 存在的问题及下一步工作打算 |
77-78 |
|
参考文献: |
78-83 |
|
在读硕士期间发表的论文 |
83-84 |
|
致谢 |
84 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.134740 |
