Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Nghiên cứu tính chất điện tử của một số Perovskite từ tính pha tạp đất hiếm

Luận văn tập trung chủ yếu phân tích tính chất điện tử của vật liệu khối CaMnO3 pha trực thoi (orthorhombic), cấu trúc không từ tính (ở nhiệt độ cao vật liệu này là không từ tính) và ảnh hưởng của việc pha tạp một số kim loại đất hiếm và khuyết oxy dẫn đến tính chất dẫn điện của vật liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Nghiên cứu tính chất điện tử của một số Perovskite từ tính pha tạp đất hiếm ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ BÙI THỊ NHUNGNGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐPEROVSKITE TỪ TÍNH PHA TẠP ĐẤT HIẾM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ BÙI THỊ NHUNGNGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐPEROVSKITE TỪ TÍNH PHA TẠP ĐẤT HIẾM Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60440104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Bạch Hương Giang GS.TS. Bạch Thành Công Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới : Cô giáo TS.Bạch Hương Giang và Thầy giáo GS.TS. Bạch Thành Côngnhững người đã trực tiếp chỉ bảo tận tình, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tậpvà hoàn thành luận văn. Đồng thời,em rất cảm kích trước sự ủng hộ và giúp đỡ nhiệt tình của ThS.Nguyễn Thùy Trang và ThS. Trần Văn Nam, đã chỉ bảo cho em về một số phầnmềm và những vướng mắc trong quá trình làm việc. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới tất cả các Thầy Cô, Tập thểcán bộ Bộ môn Vật lý chất rắn, cùng toàn thể người thân, bạn bè đã giúp đỡ, độngviên để em có thể hoàn thành luận văn này. Qua đây, em cũng chân thành gửi lời cảm ơn tới các Thầy Cô ở Khoa Vật lýđã dạy bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập vàhoàn thành luận văn của em. Em xin cám ơn đề tài QG.12.01, PTN Tính toán trong KHVL đã hỗ trợ thiếtbị tính toán để thực hiện luận văn. Hà Nội, 01 tháng 12 năm 2014 Học viên cao học Bùi Thị Nhung 1 MỤC LỤCMỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 7CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PEROVSKITE VÀ VẬT LIỆU CaMnO3 ............ 91.1.Tổng quan về vật liệu perovskite ......................................................................... 91.1.1.Cấu trúc tinh thể ................................................................................................ 91.1.2. Cấu hình điện tử ............................................................................................. 111.1.3. Các tương tác vi mô dẫn tới tính chất từ trong hệ vật liệu perovskite ......... 151.2. Hệ CaMnO3 pha tạp .......................................................................................... 19CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CẤU TRÚC ĐIỆN TỬ CHẤT RẮN VÀ PHƯƠNGPHÁP LÝ THUYẾT PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ........................................................ 232.1. Phương pháp lý thuyết cấu trúc điện tử chất rắn ............................................ 232.2. Phương pháp phiếm hàm mật độ (DFT)......................................................... 242.2.1. Tính chất lượng tử của chất rắn..................................................................... 252.2.2. Gần đúng Thomas-Fermi .............................................................................. 252.2.3. Các định lý Hohengerg-Kohn......................................................................... 262.2.4. Phương pháp Kohn-Sham .............................................................................. 302.2.5. Phiếm hàm gần đúng mật độ địa phương (LDA - Local DensityApproximation) ........................................................................................................ 322.2.6. Phương pháp gần đúng gradient suy rộng (GGA). ....................................... 342.3. Lý thuyết phiếm hàm mật độ trong Dmol3. ...................................................... 352.3.1. Chiến lược vòng lặp tự hợp. ........................................................................... 352.3.2. Mô hình lý thuyết phiếm hàm mật độ trong Dmol3....................................... 37CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHO MỘT SỐ PEROVSKITE NỀNCaMnO3VÀ THẢO LUẬN ...................................................................................... 413.1. Các mô hình và thông số tính toán.................................................................... 413.2. Cấu trúc vùng năng lượng và sơ đồ mật độ trạng thái điện tử........................ 433.3. Thông tin cấu trúc điện tử ................................................................................. 46 23.4. Cấu trúc vật liệu khối CaMnO3 không pha tạp và pha tạp Yb, Y khuyết Oxy(δ=0.04); cấu trúc màng mỏng CaMnO3 pha lập phương không pha tạp và phatạp Y với nồng độ x= 0.083 và 0.167. ....................................................................... 493.4.1. Kết quả đối với các mẫu thiếu oxy (δ=0.04)................................................... 503.4.2. Kết quả đối với các mẫu màng mỏng ............................................................. 52KẾT LUẬN ............................................................................................................... 60Tài liệu tham khảo .................................................................................................... 61 3 DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮTSE (Super Exchange Interaction) Tương tác siêu trao đổiDE ( Double Exchange Interaction) Tương tác trao đổi képDOS (Density of states) Mật độ trạng tháiDFT ( Density Fun ...