本文使用在位库仑作用、局域密度近似下的投影缀加平面波方法,计算了钙钛矿材料锆酸锶（SrZrO3）正交相掺Co前后的晶体结构、电子能带结构及掺Co后的磁性质.结果表明：当Co Co之间的间距L为0.4097 nm,即最近邻,且体系为铁磁构型时对应...本文使用在位库仑作用、局域密度近似下的投影缀加平面波方法,计算了钙钛矿材料锆酸锶（SrZrO3）正交相掺Co前后的晶体结构、电子能带结构及掺Co后的磁性质.结果表明：当Co Co之间的间距L为0.4097 nm,即最近邻,且体系为铁磁构型时对应的总能最低,表明 Co 掺杂进入钙钛矿 B位后,容易出现 Co 离子的团簇聚集,出现铁磁性；电子能带结构图显示Co部分替代Zr4＋后变为 Co4＋（3d5）,相对于标准化合价的 Co3＋（3d6）,有一条空的d轨道未占据,又由于掺杂Co后其d轨道与近邻O 的p轨道有强烈杂化,有部分Co的d轨道及O 的部分p轨道越过价带进入带隙,在0~2.60 eV之间,自旋向上出现3条Co 3d能带,自旋向下出现7条 Co 3d能带,且导带底向低能移动；部分Co离子替代钙钛矿B位的Zr4＋后,体系出现磁性,由于 Co 离子形式化合价为＋3,替代 Zr4＋后,这种空穴掺杂将在价带顶引入空的掺杂能级；态密度结果表明该能级为 Co4＋离子部分空的d轨道,通过 O 的p轨道,造成体系中Co3＋、Co4＋离子的出现,而它们之间的双交换耦合使得体系出现铁磁性.展开更多
文摘本文使用在位库仑作用、局域密度近似下的投影缀加平面波方法,计算了钙钛矿材料锆酸锶（SrZrO3）正交相掺Co前后的晶体结构、电子能带结构及掺Co后的磁性质.结果表明：当Co Co之间的间距L为0.4097 nm,即最近邻,且体系为铁磁构型时对应的总能最低,表明 Co 掺杂进入钙钛矿 B位后,容易出现 Co 离子的团簇聚集,出现铁磁性；电子能带结构图显示Co部分替代Zr4＋后变为 Co4＋（3d5）,相对于标准化合价的 Co3＋（3d6）,有一条空的d轨道未占据,又由于掺杂Co后其d轨道与近邻O 的p轨道有强烈杂化,有部分Co的d轨道及O 的部分p轨道越过价带进入带隙,在0~2.60 eV之间,自旋向上出现3条Co 3d能带,自旋向下出现7条 Co 3d能带,且导带底向低能移动；部分Co离子替代钙钛矿B位的Zr4＋后,体系出现磁性,由于 Co 离子形式化合价为＋3,替代 Zr4＋后,这种空穴掺杂将在价带顶引入空的掺杂能级；态密度结果表明该能级为 Co4＋离子部分空的d轨道,通过 O 的p轨道,造成体系中Co3＋、Co4＋离子的出现,而它们之间的双交换耦合使得体系出现铁磁性.
