| 密度泛函理论模拟外电场对铁氧体电子结构的影响 |
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| 引用本文： | 黄寒梅,魏世勇,陈晓龙,谢中奎,向文军,王锐.密度泛函理论模拟外电场对铁氧体电子结构的影响[J].无机化学学报,2013,29(18). |
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| 作者姓名： | 黄寒梅 魏世勇 陈晓龙 谢中奎 向文军 王锐 |
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| 作者单位： | 四川文理学院化学化工学院纤维材料复合技术达州市重点实验室, 达州 635000;湖北民族大学化学与环境工程学院, 恩施 610000 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金地区项目(No.42067007)、 四川文理学院高层次人才引进项目(No.2022GCC07Z)、 纤维材料复合技术达州市重点实验室开放基金项目(No.XWCL202201)和四川文理学院大学生科研项目(No.X2022Z027)资助。 |
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| 摘 要： | 通过密度泛函理论(DFT)模拟了3种典型的铁氧体(Fe2O3、Fe3O4和α-FeOOH)受外电场作用下的电子结构，研究了外电场对不同铁氧体电子结构的影响。DFT模拟结果显示：外电场的存在能够有效提高Fe2O3、Fe3O4和α-FeOOH晶体结构的价带位置，从而导致3种铁氧体的带隙出现明显的降低；当外电场强度为0.01 V·nm-1时，Fe2O3、Fe3O4和α-FeOOH的带隙分别降低了0.36、0.12和0.34 eV；当电场增大至0.1 V·nm-1时，Fe2O3晶体出现击穿现象，Fe—O化学键断裂导致Fe原子的电子沿外电场方向高度离域至相邻Fe原子，而Fe3O4和α-FeOOH则仅出现不同价带能级电子局域性增强且能量同质化，因而显示出相对稳定的物理化学结构。此外，外电场的存在可导致3种铁氧体价带电子均出现简并现象，且随电场强度增大而增强。3种铁氧体中，外电场的存在导致Fe2O3晶体中Fe原子的电荷密度增大而降低O原子的电荷密度； Fe3O4晶体结构中不同配位结构的Fe原子以及配位O原子的Hirshfeld电荷几乎不受外电场的影响； α-FeOOH晶体中共边FeO6配位结构的Hirshfeld电荷受外电场影响较小，而共角FeO6配位结构的Hirshfeld电荷受外电场影响较大，且H原子的电荷在强外电场作用下发生歧化响应。随着外电场强度逐渐增大，Fe3O4晶体的电子自旋态密度逐渐增大，而α-FeOOH晶体的电子自旋态密度则显示出降低的规律。
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| 关 键 词： | 外电场 铁氧体 电子结构 密度泛函理论模拟 |
| 收稿时间： | 2023/6/14 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2023/12/22 0:00:00 |
Effect of external electric field on the electronic structure of ferrite using the density functional theory simulation |
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| HUANG Hanmei,WEI Shiyong,CHEN Xiaolong,XIE Zhongkui,XIANG Wenjun,WANG Rui.Effect of external electric field on the electronic structure of ferrite using the density functional theory simulation[J].Chinese Journal of Inorganic Chemistry,2013,29(18). |
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| Authors: | HUANG Hanmei WEI Shiyong CHEN Xiaolong XIE Zhongkui XIANG Wenjun WANG Rui |
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| Institution: | Dazhou Key Laboratory of Advanced Technology for Fiber Materials, School of Chemistry & Chemical Engineering, Sichuan Institute of Arts and Science, Dazhou, Sichuan 635000, China;School of Chemical and Environmental Engineering, Hubei Minzu University, Enshi, Hubei 610000, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | external electric field ferrite electronic structure density functional theory simulation |
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