新型功能材料的电子结构和磁特性的第一性原理研究

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1、摘要本文采用基于密度泛函理论的全势线性化缀加平面波方法FP-LAPW和全势缀加平面波+局域轨道方法FP-APW+lo研究了部分填充四面体位半导体LiMgNLiZnNLiMgP和具有窄带隙的第一个银钯氧化物Ag2PdO2的电子结构及有机化合物trans-tetrachloro-bis-(pyridine)-rhenium的电子结构和磁特性--部分填充四面体位半导体LiMgN和LiZnN可以看成是闪锌(MgN)和(ZnN)晶格被+He类Li离子部分地间隙填充与它们的对应闪锌结构化合物AlN和GaN相比讨论--+了LiM

2、gN和LiZnN的导带扭曲发现对于(MgN)和(ZnN)晶格把Li离子插入阳离子或阴离子附近的间隙位均将使布里渊区中的X点导带极小的能量相对于点而提高对于AlNGaNLiMgN和LiZnN价带顶均在点因此这提供了一个将闪锌+间接带隙半导体转变为直接带隙材料的方法但是相Li在阳离子附近的导带+扭曲比相Li在阴离子附近明显地强间隙插入规则并不能应用于预言所有导带变化对于LiMgN和LiZnN总能量计算显示相比相更稳定在LiMgN和LiZnN中Li-N键和Mg-N键表现出较强的离子特性而Zn-N键具有较强的共价特性与对应

3、的闪锌AlP相比讨论了LiMgP的导带改变对于和两种结构LiMgP的导带谷以能量增加顺序为X-Г-L而AlP的导带谷能量增加顺序为X-L-Г与AlP相比在和两种结构的LiMgP中直接Г-Г与间接Г-X带隙差均减小+LiMgP的能带计算同样显示闭壳层Li离子的间隙插入是一种改变直接-间接带隙特性的可能方法但间隙插入规则同样不能预言LiMgP相对于AlP的所有导带变化总能量计算同样显示LiMgP的相比相更稳定Ag2PdO2氧化物的能带计算预言了其具有间接带隙Pd的4d态与O的2p态在整个价带和导带明显的杂化价带主要由A

4、gPd的4d态和O的2p态组成而导带主要由Pd的4d态和O的2p态组成另外将重点放在带隙的计算精度选取三种不同的基函数集纯的LAPWAPW+lo和混合LAPW/APW+lo用来计算能带结构结果显示三种基函数集得到了几乎相同的带隙值Re原子是trans-tetrachloro-bis-(pyridine)-rhenium化合物中的金属磁性中心总能量的计算显示化合物具有稳定的反铁磁基态这一点和实验结果一致每I3个分子的计算磁矩为3.00B磁矩主要来自5d电子配置的Re原子铁磁耦合的Re原子层之间的反铁磁相互作用通过Re

5、原子的配位Cl原子的p轨道实现关键词第一性原理FP-LAPW方法混合LAPW/APW+lo方法半导体有机磁体电子结构磁特性IIAbstractInthisthesis,theelectronicstructureofthepartiallyfilledtetrahedralsemiconductorsLiMgN,LiZnN,LiMgP,andthefirstsilverpalladiumoxideAg2PdO2withanarrowbandgap,andtheelectronicstructureandmagnet

6、icpropertiesofthetrans-tetrachloro-bis-(pyridine)-rheniumorganiccompoundwerestudied,usingthefullpotentiallinearizedaugmentedplanewave(FP-LAPW)andthefullpotentialaugmentedplanewave+localorbital(FP-APW+lo)methodwithindensityfunctionaltheory.Thepartiallyfilledtet

7、rahedralsemiconductorsLiMgNandLiZnNcanbeviewedas--+thezinc-blende(MgN)and(ZnN)latticespartiallyfilledwithHe-likeLiioninterstitials.TheconductionbanddistortionsofLiMgNandLiZnN,comparedtotheircorresponding+zinc-blendeAlNandGaN,arediscussed.Itwasfoundthattheinser

8、tionofLiionsattheinterstitialsitesnearthecationoranionpushestheconductionbandminimumoftheX-pointintheBrillouinzoneupward,relativetothatofthepoint,forboth(MgN)and-(ZnN)lattices(thev