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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.
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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:  2013-08-05

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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参考文献 (34)

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