鐵電體電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、鐵電材料是一種應(yīng)用十分廣泛的功能材料。鐵電體理論的研究對(duì)鐵電材料的應(yīng)用具有十分重要的指導(dǎo)作用。對(duì)鐵電體研究的工具和模型很多，早期的理論帶有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性，如朗道理論、贗自旋模型和晶格動(dòng)力學(xué)模型都是著眼擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后再在這些模型的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行新的預(yù)測(cè)，這些理論不僅對(duì)人了解鐵電性的產(chǎn)生機(jī)制而且對(duì)鐵電材料的應(yīng)用也起了很大的推動(dòng)作用。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，第一性原理的計(jì)算已經(jīng)成為鐵電性研究的一種重要工具。本文的目的就是利用基于密度泛

2、函理論(DFT)的線性綴加平面波方法(LAPW)對(duì)屬于鈣鈦礦的CaTiO3的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)和Rb2Cd2(SO4)3鐵電性的起源進(jìn)行研究。第一，我們對(duì)CaTiO3軌道雜化的分析發(fā)現(xiàn)，在四方結(jié)構(gòu)中，共價(jià)鍵Ti-O1和Ti-O2形成兩種共價(jià)型偶極子，在立方結(jié)構(gòu)中，Ti-O鍵形成的偶極子是等價(jià)的。CaTiO3四方相的介電函數(shù)的虛部、反射率和吸收系數(shù)在低能區(qū)展現(xiàn)單峰結(jié)構(gòu)，而在立方相中卻展現(xiàn)出多峰結(jié)構(gòu)。我們的計(jì)算表明這些反常的光學(xué)現(xiàn)象源于Ti

3、和O間強(qiáng)的軌道雜化作用，這種雜化作用形成了共價(jià)鍵(Ti-O偶極子)，眾所周知，晶體結(jié)構(gòu)不但決定了偶極子的性質(zhì)和分布，而且結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性也決定了光學(xué)偶極子間能否發(fā)生躍遷，所以CaTiO3的四方結(jié)構(gòu)限制了電子在紅外區(qū)進(jìn)行偶極躍遷，這種四方結(jié)構(gòu)決定了這種反常的光學(xué)現(xiàn)象。第二，我們研究了Rb2Cd2(SO4)3，發(fā)現(xiàn)由于軌道間的雜化作用形成了SO4離子和兩種離子鍵(Rb-O和Cd-O)，其中離子鍵Cd-O起主導(dǎo)作用，我們認(rèn)為宏觀的疇壁正起源于這兩