压力对钙钛矿氧化物NiCrO3物理特性的影响(2)
目 次
1 引言 1
2 磁性材料与半金属材料 3
2.1 固体磁性的知识 3
2.2 半金属材料 3
2.3 反铁磁半金属材料（AFM) 7
2.4 钙钛矿氧化物 8
3 密度泛函理论 12
3.1 密度泛函理论的简介 12
3.2 密度泛函理论的发展历史 12
3.3 计算方法（VASP软件） 14
4 结果与分析 15
4.1 压力对钙钛矿氧化物NiCrO3几何结构的影响 15
4.2 压力对钙钛矿氧化物NiCrO3的电磁特性的影响 17
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
长久以来，研究人员一直努力制造集电、磁于一体的半导体材料。这也就是将少量磁性原子掺入非磁性的半导体材料中—稀磁半导体（DMS）的开始。现代的信息技术得以实现在材料上的一个非常大的亮点是利用半导体芯片中的在载流子的运动，信息的存储则是利用了磁性材料的磁性。
目前自旋电子学的一个关键问题是如何更高效率地将极化电子注入半导体中。随着计算机技术的不断发展和提高，量子力学和固体物理学的发展，利用计算机模拟设计新材料已经成为主流。实验方面合成半金属铁磁体进而制造出切实可行的自旋电子学器件成为很多人努力的方向。
钙钛矿型复合氧化物-ABO3是一种具有独特化学性质和物理性质的新型无机非金属材料，B位为过渡元素离子，A位一般是碱土或稀土元素离子，A位和B位皆可被半径相近的其他金属离子部分取代而保持其晶体结构基本不变，因此在理论上它是研究催化剂表面及催化性能的理想材料。由于这类化合物具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、异构化、氢解、电催化等活性，作为一种新型的功能材料，在环境保护和工业催化等领域具有很大的开发潜力。钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,被应用在固体燃料电池、传感器、固体电解质、高温加热材料及氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等诸多领域的研究热点，特别是凝聚态物理的研究领域[1-4]。
现在对钙钛矿氧化物的研究主要集中在钙钛矿复合氧化物的一些特殊和优异的性能方面。这是材料科学研究的一个热门课题。在凝聚态物理方面主要是通过计算模拟的方法研究钙钛矿氧化物的物理特性。以期待利用钙钛矿氧化物的这些优异的特性可以在多个领域实现其价值[5-7]。
NiCrO3早在1969年就已经由Chamberland和Cloud从实验中合成出来。因此NiCrO3也许是真正可以由实验中合成的反铁磁半金属。然而，反铁磁半金属NiCrO3
的奈尔温度大约为250K，这比室温低得多。因此提高NiCrO3的奈尔温度对于在室温下合成该反铁磁半金属化合物是必要的。
图1.1 NiCrO3的几何结构和能带图
由以上可知钙钛矿氧化物已成为当下材料学和凝聚态物理学研究的一个热点。但钙钛矿氧化物NiCrO3由于拥有反铁磁特性，依然有许多很特别的物理现象和有趣的性质，这些都值得去探索和发现。本文在前人的基础之上先介绍固体材料磁性的知识，半金属材料、反铁磁材料和钙钛矿氧化物的研究现状和进展；再通过密度泛函理论的方法加上VASP软件代码对实验数据的处理进一步研究钙钛矿氧化物NiCrO3在压力的变化下的几何结构和电磁特等物理特性 。最后给出相应的结论和总结。