多铁和磁电材料的第一性原理研究（英文）

多铁材料是一类由自旋、电荷、晶格和轨道等多种自由度的相互作用引起的具有2种或者2种以上铁序的功能材料.近年来关于多铁性的报道屡见报端杂志,表明越来越多的研究人员关注着这一领域的研究进展.在这些研究成果中,第一性原理研究在解释实验观测,发现新物理机制和预测新型多铁、磁电材料方面都扮演着先锋角色.本文回顾了第一性原理在材料领域,尤其是多铁性、磁电效应和隧道结研究中的广泛应用和主要成果.结合最近发展的理论研究方法,例如选择性轨道加场法,评述了这些手段在解释多铁和磁电材料中奇异物理现象方面的有效性.由于电控磁性是多铁领域和自旋电子学领域追求的共同目标,因此总结了第一性原理研究在电控磁性方面所取得的成果.最后,本文概述了多铁和磁电材料在实际应用中亟待解决的问题,并且着重展望了若干种利于解决多铁和磁电材料领域实际问题的研究方法.本文通过深入探讨过渡金属氧化物中的铁电起源以及多铁体中铁电性和磁序的共存现象,期望能有益于新型多铁和磁电材料的探索.     

BiFeO_3结构性质与相转变的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统地研究了BiFeO3的7种不同空间群(R3c,R3m,P4mm,Cm,Pm3m,R3m和R3c)结构及其转变关系.结果表明,铁电相R3c结构是基态,不同结构之间也存在着一定的转变关系,其变化主要包括两种形式,在[111]方向上Bi3+相对FeO6八面体存在一定的位移和FeO6八面体绕[111]极化轴的反铁扭曲旋转.此外,还得出BiFeO3的薄膜结构受到衬底结构的作用会导致其从三方相(R3c)向四方相(P4mm)转变.     

五种SiO_2晶体原子和电子结构的第一性原理研究

α-石英、β-石英、α-方石英、β-方石英和超石英是自然界中SiO_2常见的五种晶型.本文利用第一性原理平面波赝势方法,系统计算了五种SiO_2晶体的体弹性模量、电荷密度、电子态密度,能带结构,并和可获得的实验进行了比较.α-英、β-石英和具有空间群F d3m结构的β-方石英显示间接的带隙,而α-方石英,超石英和具有空间群P2_13和I42d结构的β-方石英显示直接的带隙.五种晶型SiO_2的带隙宽度均大于5.5 eV,都是绝缘体.