| 【中文题名】 | 陶瓷材料RBaCo_4O_7和Pb薄膜量子尺寸效应的第一性原理研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 材料物理与化学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-24 |
| 【中关键词】 | 第一性原理,密度泛函理论,能带,态密度,量子尺寸效应,表面能 |
| 【英关键词】 | First - principles,density functional theory,the band energy,density of states,quantum size effect,surface energy,work function,lattice relaxation,thin film growth, |
| 【分类导航】 | 工业技术>化学工业>硅酸盐工业>陶瓷工业>> |
| 【论文摘要】 |
本论文采用第一性原理又或曰密度泛函理论(DFT)方法对材料的性质进行计算。在第一部分中对新型类钙钛矿复合材料RBaCo_4O_7(R=Ca，Y，Yb等)进行了研究，优化了晶格常数，并给出了基态时的能带结构和态密度，讨论了目前计算中遇到的问题及解决的思路。
结果表明：低能级部分主要由Y-4p和O-2s电子提供，能带组成的大部分是由Ba、O原子组成的BaO_(12)、Y、O原子组成的YO_8和Co、O原子的CoO_4基团贡献；给出了Co的+2、+3价态呈任意配比混合价态的电子结构图像，指出了由于费米能级附近电子主要由Co-3d电子支配，而3d的局域性和强关联性使我们目前DFT计算没能给出费米附近的正确能带结构。
在本论文第二部分，我们研究了Pb薄膜在自由无衬底、不同极性的GaAs(111)面上的生长以及掺杂Bi后的量子尺寸效应(QSE)，分别从衬底和薄膜自身的角度对不同厚度的表面能、功函数和晶格驰豫等进行了计算并比较其影响作用。
对不同厚度的自由Pb薄膜的计算表明，表面能、功函数和薄膜附近两层的晶格驰豫随厚度的变化是一种9ML大周期叠加在2ML小周期之上的振荡模式，与实验和其他计... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-8 |
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第一章 绪论 |
8-19 |
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1.1 计算物理研究方法概述 |
8-10 |
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1.2 计算物理在材料科学发展上的应用 |
10-13 |
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1.3 表面科学在材料物理中的一些基本概念 |
13-17 |
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1.3.1 理想表面与实际表面 |
14 |
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1.3.2 表面驰豫 |
14 |
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1.3.3 表面重构 |
14-15 |
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1.3.4 表面吸附 |
15 |
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1.3.5 薄膜生长 |
15-16 |
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1.3.6 表面能和功函数 |
16-17 |
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1.4 本论文研究的主要内容 |
17-19 |
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第二章 密度泛函理论基础及其应用 |
19-35 |
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2.1 多电子体系的薛定谔方程 |
19-22 |
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2.1.1 Born-oppenheimer(绝热)近似 |
19-21 |
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2.1.2 Hartree-Fock近似 |
21-22 |
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2.2 密度泛函理论基础 |
22-26 |
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2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
23-24 |
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2.2.2 Kohn-Sham方程 |
24-26 |
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2.3 交换-关联势 |
26-29 |
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2.3.1 局域密度近似(LDA) |
26-28 |
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2.3.2 广义梯度近似(GGA) |
28-29 |
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2.4 关于DFT的一些数值计算 |
29-33 |
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2.4.1 自洽场计算 |
29-31 |
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2.4.2 正交平面波(OPW) |
31-32 |
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2.4.3 赝势 |
32-33 |
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2.5 所用计算软件介绍 |
33-35 |
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第三章 陶瓷材料YBaCo_4O_7的第一性原理研究 |
35-44 |
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3.1 研究背景 |
35-39 |
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3.1.1 钙钛矿(perovskite)结构简介 |
35-36 |
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3.1.2 新型材料RBaCo_4O_7(R=Y、Yb、Lu等)的结构和性质 |
36-39 |
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3.2 计算方法 |
39 |
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3.3 计算结果及讨论 |
39-43 |
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3.4 本章小结 |
43-44 |
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第四章 Pb薄膜的量子尺寸效应的密度泛函理论研究 |
44-62 |
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4.1 研究背景 |
44-46 |
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4.1.1 Pb薄膜的研究状况 |
45-46 |
|
4.2 研究方法 |
46-49 |
|
4.2.1 表面能及表面稳定性 |
46-48 |
|
4.2.2 晶格驰豫 |
48 |
|
4.2.3 功函数 |
48 |
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4.2.4 计算方法及参数选择 |
48-49 |
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4.3 计算结果 |
49-61 |
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4.3.1 自由无衬底Pb膜 |
49-51 |
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4.3.1.1 表面能及其稳定性 |
50 |
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4.3.1.2 晶格驰豫 |
50-51 |
|
4.3.1.3 功函数 |
51 |
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4.3.2 极性半导体GaAs(111)衬底 |
51-55 |
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4.3.2.1 表面能和表面稳定性 |
52-54 |
|
4.3.2.2 功函数 |
54 |
|
4.3.2.3 晶格驰豫 |
54-55 |
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4.3.3 掺杂Bi的Pb_(1-x)Bi_x薄膜 |
55-61 |
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4.4 小结 |
61-62 |
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第五章 结论 |
62-63 |
|
参考文献 |
63-69 |
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致谢 |
69-70 |
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硕士期间发表的文章 |
70 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.52008 |
