新型功能材料的電子結(jié)構(gòu)和磁特性的第一性原理研究.pdf

1、本文采用基于密度泛函理論的全勢(shì)線性化綴加平面波方法（FP-LAPW）和全勢(shì)綴加平面波+局域軌道方法（FP-APW+lo），研究了部分填充四面體位半導(dǎo)體LiMgN、LiZnN、LiMgP，和具有窄帶隙的第一個(gè)銀鈀氧化物Ag2PdO2的電子結(jié)構(gòu)，及有機(jī)化合物trans-tetrachloro-bis-(pyridine)-rhenium的電子結(jié)構(gòu)和磁特性。 部分填充四面體位半導(dǎo)體LiMgN和LiZnN可以看成是閃鋅(MgN)-和(Z

2、nN)-晶格被He類Li+離子部分地間隙填充。與它們的對(duì)應(yīng)閃鋅結(jié)構(gòu)化合物AlN和GaN相比，討論了LiMgN和LiZnN的導(dǎo)帶扭曲。發(fā)現(xiàn)對(duì)于(MgN)-和(ZnN)-晶格，把Li+離子插入陽離子或陰離子附近的間隙位均將使布里淵區(qū)中的X點(diǎn)導(dǎo)帶極小的能量相對(duì)于Γ點(diǎn)而提高（對(duì)于AlN、GaN、LiMgN和LiZnN，價(jià)帶頂均在Γ點(diǎn)），因此這提供了一個(gè)將閃鋅間接帶隙半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋恫牧系姆椒?，但是β相（Li+在陽離子附近）的導(dǎo)帶扭曲比α相（

3、Li+在陰離子附近）明顯地強(qiáng)。“間隙插入規(guī)則”并不能應(yīng)用于預(yù)言所有導(dǎo)帶變化。對(duì)于LiMgN和LiZnN，總能量計(jì)算顯示α相比β相更穩(wěn)定。在LiMgN和LiZnN中，Li-N鍵和Mg-N鍵表現(xiàn)出較強(qiáng)的離子特性，而Zn-N鍵具有較強(qiáng)的共價(jià)特性。 與對(duì)應(yīng)的閃鋅AlP相比，討論了LiMgP的導(dǎo)帶改變。對(duì)于α和β兩種結(jié)構(gòu)，LiMgP的導(dǎo)帶谷以能量增加順序?yàn)閄-Г-L，而AlP的導(dǎo)帶谷能量增加順序?yàn)閄-L-Г，與AlP相比，在α和β兩種結(jié)構(gòu)

4、的LiMgP中，直接（Г-Г）與間接（Г-X）帶隙差均減小。LiMgP的能帶計(jì)算同樣顯示閉殼層Li+離子的間隙插入是一種改變直接-間接帶隙特性的可能方法，但“間隙插入規(guī)則”同樣不能預(yù)言LiMgP相對(duì)于AlP的所有導(dǎo)帶變化?？偰芰坑?jì)算同樣顯示LiMgP的α相比β相更穩(wěn)定。 Ag2PdO2氧化物的能帶計(jì)算預(yù)言了其具有間接帶隙，Pd的4d態(tài)與O的2p態(tài)在整個(gè)價(jià)帶和導(dǎo)帶明顯的雜化。價(jià)帶主要由Ag、Pd的4d態(tài)和O的2p態(tài)組成，而導(dǎo)帶主要

5、由Pd的4d態(tài)和O的2p態(tài)組成。另外，將重點(diǎn)放在帶隙的計(jì)算精度，選取三種不同的基函數(shù)集（“純的”LAPW、APW+lo和混合LAPW/APW+lo）用來計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示三種基函數(shù)集得到了幾乎相同的帶隙值。 Re原子是trans-tetrachloro-bis-(pyridine)-rhenium化合物中的金屬磁性中心?？偰芰康挠?jì)算顯示化合物具有穩(wěn)定的反鐵磁基態(tài)，這一點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。每個(gè)分子的計(jì)算磁矩為3.00μB，磁矩主