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应变对钴铁氧体电子结构和磁性能影响的第一性原理研究

黄有林 侯育花 赵宇军 刘仲武 曾德长 马胜灿

应变对钴铁氧体电子结构和磁性能影响的第一性原理研究

黄有林, 侯育花, 赵宇军, 刘仲武, 曾德长, 马胜灿
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  • 尖晶石型钴铁氧体(CoFe2O4)因具有良好的电磁性质, 广泛应用于计算机技术、航空航天及医学生物等领域. 特别是钴铁氧体薄膜在磁电复合材料中具有良好的应用前景. 本文基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法, 结合广义梯度近似, 通过采用更接近于实验上外延生长的二维应变模型, 研究了钴铁氧体薄膜的结构稳定性、电子结构和磁性能. 结果表明: 在二维应变作用下, 反尖晶石结构的钴铁氧体比正尖晶石结构的稳定, 但是与平衡基态相比, 两者能量差减小, 这表明在应变作用下, 八面体晶格中的Co2+离子与四面体晶格中的Fe3+离子更容易进行位置交换, 形成混合型结构的钴铁氧体; 同时随着应变的增大, 钴铁氧体的能带带隙减小, 晶格中的原子磁矩发生变化, 但总磁矩变化不明显.
    • 基金项目: 南昌航空大学博士启动基金 (批准号: EA201101314, EA20121427)资助的课题.
    [1]

    Nakagomi F, da Silva S W, Garg V K, Oliveira A C, Morais P C, Junior A F, Lima E C D 2007 J. Appl. Phys. 101 09M514

    [2]

    Wang J Z, Fang Q Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 3186 (in Chinese) [汪金芝, 方庆清 2004 物理学报 53 3186]

    [3]

    Zhang Z J, Wang Z L, Chakoumakos B C, Yin J S 1998 J. Am. Chem. Soc. 120 1800

    [4]

    Cedeño-Matte Y, Perales-Pérez O, Uwakweh O N C, Xin Y 2010 J. Appl. Phys. 107 09A741

    [5]

    Chinnasamy C N, Jeyadevan B, Shinoda K, Tohji K, Djayaprawira D, Takahashi M, Joseyphus R J, Narayanasamy A 2003 Appl. Phys. Lett. 83 2862

    [6]

    Giri A K, Kirkpatrick E M, Moongkhamklang P, Majetich S A, Harris V G 2002 Appl. Phys. Lett. 80 2341

    [7]

    Zheng H, Wang J, Lofland S E, Ma Z, Mohaddes-Ardabili L, Zhao T, Salamanca-Riba L, Shinde S R, Ogale S B, Bai F, Viehland D, Jia Y, Schlom D G, Wuttig M, Roytburd A, Ramesh R 2004 Science 303 661

    [8]

    Chopdekar R V, Suzuki Y 2006 Appl. Phys. Lett. 89 182506

    [9]

    Zheng H, Straub F, Zhan Q, Yang P L, Hsieh W K, Zavaliche F, Chu Y H, Dahmen U, Ramesh R 2006 Adv. Mater. 18 2747

    [10]

    Dwivedi G D, Tseng K F, Chan C L, Shahi P, Lourembam J, Chatterjee B, Ghosh A K, Yang H D, Chatterjee S 2010 Phys. Rev. B 82 134428

    [11]

    Axelsson A K, Valant M, Fenner L, Wills A S, Alford N M 2009 Thin Solid Films 517 3742

    [12]

    Gibart P, Robbins M, Kane A B 1974 J. Cryst. Growth 24-25 166

    [13]

    Lisfi A, Williams C M 2003 J. Appl. Phys. 93 8143

    [14]

    Huang W, Zhou L X, Zeng H Z, Wei X H, Zhu J, Zhang Y, Li Y R 2007 J. Cryst. Growth 300 426

    [15]

    Liu X M, Fu S Y, Huang C J 2005 Mat. Sci. Eng. B 121 255

    [16]

    Zhang L, Zhai J W, Mo W F, Yao X 2011 Solid State Sci. 13 321

    [17]

    Ding J, Gong H, Melaka R, Wang S, Shi S, Chen Y J, Phuc N X 2001 J. Magn. Magn. Mater. 226-230 1382

    [18]

    Guyot M, Lisfi A, Krishnan R, Porte M, Rougier P, Cagan V 1996 Appl. Surf. Sci. 96-98 802

    [19]

    Chambers S A, Farrow R F C, Maat S, Toneyb M F, Folksb L, Catalanoc J G, Trainorc T P, Brown Jr C G E 2002 J. Magn. Magn. Mater. 246 124

    [20]

    Suzuki Y, van Dover R B, Gyorgy E M, Phillips J M, Korenivski V, Werder D J, Chen C H H, Cava R J, Krajewski J J, Peck Jr W F, Do K B 1996 Appl. Phys. Lett. 68 714

    [21]

    Zhang Y, Deng C Y, Ma J, Lin Y H, Nan C W 2008 Appl. Phys. Lett. 92 062911

    [22]

    Xie S, Cheng J, Wessels B W, Dravid V P 2008 Appl. Phys. Lett. 93 181901

    [23]

    Hou Y H, Zhao Y J, Liu Z W, Yu H Y, Zhong X C, Qiu W Q, Zeng D C, Wen L S 2010 J. Phys. D: Appl. Phys. 43 445003

    [24]

    Hou Y H, Zhao Y J, Liu Z W, Yu H Y, Zhong X C, Qiu W Q, Zeng D C 2011 J. Appl. Phys. 109 07A502

    [25]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [26]

    Kresse G, Furthmuller J 1996 Comput. Mater. Sci. 6 15

    [27]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

    [28]

    Blöchl P E 1994 Phys. Rev. B 50 17953

    [29]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [30]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [31]

    Blöchl P E, Jepsen O, Andersen O K 1994 Phys. Rev. B 49 16223

    [32]

    Anisimov V I, Aryasetiawan F, Lichtenstein A I 1997 J. Phys.: Condens. Matter 9 767

    [33]

    Park J H, Lee J H, Kim M G, Jeong Y K, Oak M A, Jang H M, Choi H J, Scott J F 2010 Phys. Rev. B 81 134401

    [34]

    Wu Z Y, Bao Z X, Cao L 2003 J. Appl. Phys. 93 9983

  • [1]

    Nakagomi F, da Silva S W, Garg V K, Oliveira A C, Morais P C, Junior A F, Lima E C D 2007 J. Appl. Phys. 101 09M514

    [2]

    Wang J Z, Fang Q Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 3186 (in Chinese) [汪金芝, 方庆清 2004 物理学报 53 3186]

    [3]

    Zhang Z J, Wang Z L, Chakoumakos B C, Yin J S 1998 J. Am. Chem. Soc. 120 1800

    [4]

    Cedeño-Matte Y, Perales-Pérez O, Uwakweh O N C, Xin Y 2010 J. Appl. Phys. 107 09A741

    [5]

    Chinnasamy C N, Jeyadevan B, Shinoda K, Tohji K, Djayaprawira D, Takahashi M, Joseyphus R J, Narayanasamy A 2003 Appl. Phys. Lett. 83 2862

    [6]

    Giri A K, Kirkpatrick E M, Moongkhamklang P, Majetich S A, Harris V G 2002 Appl. Phys. Lett. 80 2341

    [7]

    Zheng H, Wang J, Lofland S E, Ma Z, Mohaddes-Ardabili L, Zhao T, Salamanca-Riba L, Shinde S R, Ogale S B, Bai F, Viehland D, Jia Y, Schlom D G, Wuttig M, Roytburd A, Ramesh R 2004 Science 303 661

    [8]

    Chopdekar R V, Suzuki Y 2006 Appl. Phys. Lett. 89 182506

    [9]

    Zheng H, Straub F, Zhan Q, Yang P L, Hsieh W K, Zavaliche F, Chu Y H, Dahmen U, Ramesh R 2006 Adv. Mater. 18 2747

    [10]

    Dwivedi G D, Tseng K F, Chan C L, Shahi P, Lourembam J, Chatterjee B, Ghosh A K, Yang H D, Chatterjee S 2010 Phys. Rev. B 82 134428

    [11]

    Axelsson A K, Valant M, Fenner L, Wills A S, Alford N M 2009 Thin Solid Films 517 3742

    [12]

    Gibart P, Robbins M, Kane A B 1974 J. Cryst. Growth 24-25 166

    [13]

    Lisfi A, Williams C M 2003 J. Appl. Phys. 93 8143

    [14]

    Huang W, Zhou L X, Zeng H Z, Wei X H, Zhu J, Zhang Y, Li Y R 2007 J. Cryst. Growth 300 426

    [15]

    Liu X M, Fu S Y, Huang C J 2005 Mat. Sci. Eng. B 121 255

    [16]

    Zhang L, Zhai J W, Mo W F, Yao X 2011 Solid State Sci. 13 321

    [17]

    Ding J, Gong H, Melaka R, Wang S, Shi S, Chen Y J, Phuc N X 2001 J. Magn. Magn. Mater. 226-230 1382

    [18]

    Guyot M, Lisfi A, Krishnan R, Porte M, Rougier P, Cagan V 1996 Appl. Surf. Sci. 96-98 802

    [19]

    Chambers S A, Farrow R F C, Maat S, Toneyb M F, Folksb L, Catalanoc J G, Trainorc T P, Brown Jr C G E 2002 J. Magn. Magn. Mater. 246 124

    [20]

    Suzuki Y, van Dover R B, Gyorgy E M, Phillips J M, Korenivski V, Werder D J, Chen C H H, Cava R J, Krajewski J J, Peck Jr W F, Do K B 1996 Appl. Phys. Lett. 68 714

    [21]

    Zhang Y, Deng C Y, Ma J, Lin Y H, Nan C W 2008 Appl. Phys. Lett. 92 062911

    [22]

    Xie S, Cheng J, Wessels B W, Dravid V P 2008 Appl. Phys. Lett. 93 181901

    [23]

    Hou Y H, Zhao Y J, Liu Z W, Yu H Y, Zhong X C, Qiu W Q, Zeng D C, Wen L S 2010 J. Phys. D: Appl. Phys. 43 445003

    [24]

    Hou Y H, Zhao Y J, Liu Z W, Yu H Y, Zhong X C, Qiu W Q, Zeng D C 2011 J. Appl. Phys. 109 07A502

    [25]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [26]

    Kresse G, Furthmuller J 1996 Comput. Mater. Sci. 6 15

    [27]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

    [28]

    Blöchl P E 1994 Phys. Rev. B 50 17953

    [29]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [30]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [31]

    Blöchl P E, Jepsen O, Andersen O K 1994 Phys. Rev. B 49 16223

    [32]

    Anisimov V I, Aryasetiawan F, Lichtenstein A I 1997 J. Phys.: Condens. Matter 9 767

    [33]

    Park J H, Lee J H, Kim M G, Jeong Y K, Oak M A, Jang H M, Choi H J, Scott J F 2010 Phys. Rev. B 81 134401

    [34]

    Wu Z Y, Bao Z X, Cao L 2003 J. Appl. Phys. 93 9983

  • [1] 徐贤达, 赵磊, 孙伟峰. 石墨烯纳米网电导特性的能带机理第一原理. 物理学报, 2020, 69(4): 047101. doi: 10.7498/aps.69.20190657
    [2] 方文玉, 张鹏程, 赵军, 康文斌. H, F修饰单层GeTe的电子结构与光催化性质. 物理学报, 2020, 69(5): 056301. doi: 10.7498/aps.69.20191391
    [3] 任县利, 张伟伟, 伍晓勇, 吴璐, 王月霞. 高熵合金短程有序现象的预测及其对结构的电子、磁性、力学性质的影响. 物理学报, 2020, 69(4): 046102. doi: 10.7498/aps.69.20191671
    [4] 刘祥, 米文博. Verwey相变处Fe3O4的结构、磁性和电输运特性. 物理学报, 2020, 69(4): 040505. doi: 10.7498/aps.69.20191763
    [5] 罗端, 惠丹丹, 温文龙, 李立立, 辛丽伟, 钟梓源, 吉超, 陈萍, 何凯, 王兴, 田进寿. 超紧凑型飞秒电子衍射仪的设计. 物理学报, 2020, 69(5): 052901. doi: 10.7498/aps.69.20191157
    [6] 赵建宁, 刘冬欢, 魏东, 尚新春. 考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理. 物理学报, 2020, 69(5): 056501. doi: 10.7498/aps.69.20191409
    [7] 汪静丽, 陈子玉, 陈鹤鸣. 基于Si3N4/SiNx/Si3N4三明治结构的偏振无关1 × 2多模干涉型解复用器的设计. 物理学报, 2020, 69(5): 054206. doi: 10.7498/aps.69.20191449
    [8] 左富昌, 梅志武, 邓楼楼, 石永强, 贺盈波, 李连升, 周昊, 谢军, 张海力, 孙艳. 多层嵌套掠入射光学系统研制及在轨性能评价. 物理学报, 2020, 69(3): 030702. doi: 10.7498/aps.69.20191446
    [9] 梁琦, 王如志, 杨孟骐, 王长昊, 刘金伟. Al2O3衬底无催化剂生长GaN纳米线及其光学性能研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191923
    [10] 廖天军, 吕贻祥. 热光伏能量转换器件的热力学极限与优化性能预测. 物理学报, 2020, 69(5): 057202. doi: 10.7498/aps.69.20191835
    [11] 翁明, 谢少毅, 殷明, 曹猛. 介质材料二次电子发射特性对微波击穿的影响. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200026
    [12] 刘乃漳, 张雪冰, 姚若河. AlGaN/GaN 高电子迁移率器件外部边缘电容的物理模型. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191931
    [13] 董正琼, 赵杭, 朱金龙, 石雅婷. 入射光照对典型光刻胶纳米结构的光学散射测量影响分析. 物理学报, 2020, 69(3): 030601. doi: 10.7498/aps.69.20191525
    [14] 王艳, 徐进良, 李文, 刘欢. 超临界Lennard-Jones流体结构特性分子动力学研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191591
    [15] 白家豪, 郭建刚. 石墨烯/柔性基底复合结构双向界面切应力传递问题的理论研究. 物理学报, 2020, 69(5): 056201. doi: 10.7498/aps.69.20191730
    [16] 刘丽, 刘杰, 曾健, 翟鹏飞, 张胜霞, 徐丽君, 胡培培, 李宗臻, 艾文思. 快重离子辐照对YBa2Cu3O7-δ薄膜微观结构及载流特性的影响. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191914
    [17] 周瑜, 操礼阳, 马晓萍, 邓丽丽, 辛煜. 脉冲射频容性耦合氩等离子体的发射探针诊断. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191864
    [18] 黄永峰, 曹怀信, 王文华. 共轭线性对称性及其对\begin{document}$ {\mathcal{P}}{\mathcal{T}} $\end{document}-对称量子理论的应用. 物理学报, 2020, 69(3): 030301. doi: 10.7498/aps.69.20191173
    [19] 赵超樱, 范钰婷, 孟义朝, 郭奇志, 谭维翰. 圆柱型光纤螺线圈轨道角动量模式. 物理学报, 2020, 69(5): 054207. doi: 10.7498/aps.69.20190997
    [20] 刘厚通, 毛敏娟. 一种无需定标的地基激光雷达气溶胶消光系数精确反演方法. 物理学报, 2019, 68(7): 074205. doi: 10.7498/aps.68.20181825
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-08
  • 修回日期:  2013-05-22
  • 刊出日期:  2013-08-20

应变对钴铁氧体电子结构和磁性能影响的第一性原理研究

  • 1. 南昌航空大学材料科学与工程学院, 南昌 330063;
  • 2. 华南理工大学材料科学与工程学院, 广州 510641;
  • 3. 华南理工大学理学院, 广州 510641
    基金项目: 

    南昌航空大学博士启动基金 (批准号: EA201101314, EA20121427)资助的课题.

摘要: 尖晶石型钴铁氧体(CoFe2O4)因具有良好的电磁性质, 广泛应用于计算机技术、航空航天及医学生物等领域. 特别是钴铁氧体薄膜在磁电复合材料中具有良好的应用前景. 本文基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法, 结合广义梯度近似, 通过采用更接近于实验上外延生长的二维应变模型, 研究了钴铁氧体薄膜的结构稳定性、电子结构和磁性能. 结果表明: 在二维应变作用下, 反尖晶石结构的钴铁氧体比正尖晶石结构的稳定, 但是与平衡基态相比, 两者能量差减小, 这表明在应变作用下, 八面体晶格中的Co2+离子与四面体晶格中的Fe3+离子更容易进行位置交换, 形成混合型结构的钴铁氧体; 同时随着应变的增大, 钴铁氧体的能带带隙减小, 晶格中的原子磁矩发生变化, 但总磁矩变化不明显.

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