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KNbO_3/NaNbO_3超晶格及KNbO_3畴结构的第一性原理研究

作　者: 李占芳
导　师: 吕天全
学　校: 吉林大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 铁电体第一性原理自发极化超晶格畴壁
分类号: O481
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

由于铁电材料具有极好的压电﹑介电和热释电性能,以及广阔的应用前景,一直受到人们的广泛关注和重视。基于这类材料广泛和潜在的应用价值,对铁电体的理论研究具有重要的学术意义。早期的理论研究带有很强的经验性,例如,朗道-德文希尔热力学理论、软模理论及横场Ising模型等都着眼于拟合实验结果,然后再利用这些模型预测新的实验结果。近年来,基于第一性原理(first principles)计算的理论研究发展迅速。与其它的理论工具相比,它具有计算结果精确、不依赖实验参量等特点,引起理论工作者的极大兴趣。本论文基于第一性原理的计算,展开了以下几个方面的研究:1.外延应力的变化对KNbO3/NaNbO3超晶格晶体结构、声子、自发极化和介电常数的影响。首次得到了KNO1unit cell/NNO1unit cell超晶格随外延应变的相图。2.钙钛矿结构的铁电晶体KNbO3的180°畴结构。计算了畴壁的位置、厚度和畴壁能,而且还估算了畴壁移动的势垒高度。

全文目录

提要  4-7
第一章绪论  7-23
  1.1 铁电材料简介  7-9
  1.2 铁电体主要理论简介  9-15
    1.2.1 宏观热力学理论  9-10
    1.2.2 微观软模理论及横场伊辛模型（Ising Model）  10-13
    1.2.3 第一性原理方法简介  13-15
  1.3 铁电体第一性原理研究进展  15-19
  1.4 本论文的研究内容及意义  19-23
第二章第一性原理理论方法  23-47
  2.1 Hartree-Fork近似(HFA)  23-26
  2.2 密度泛函理论（DFT）  26-31
    2.2.1 Hohenberg－Kohn定理（HK定理）  26-29
    2.2.2 Kohn－Sham方程  29-31
  2.3 密度泛函理论的数值计算方法  31-47
    2.3.1 线性组合原子轨道（LCAO）法  32-33
    2.3.2 正交化平面波展开方法  33-40
    2.3.3 原子球近似  40-47
第三章外延应力作用下KNbO_3/NaNbO_3超晶格相变的研究  47-67
  3.1 引言  47-51
  3.2 模型和理论方法  51-58
  3.3 结果与讨论  58-65
    3.3.1 应变对超晶格结构相变的影响  58-62
    3.3.2 超晶格自发极化的计算  62
    3.3.3 介电特性分析  62-65
  3.4 本章小结  65-67
第四章铁电材料KNbO_3的180°畴第一性原理研究  67-91
  4.1 引言  67-73
  4.2 计算方法和模型  73-84
  4.3 结果与讨论  84-89
    4.3.1 畴壁能的计算  85-86
    4.3.2 畴壁结构的模拟  86-89
  4.4 本章小结  89-91
第五章结论与展望  91-93
参考文献  93-105
攻读博士期间发表及待发表论文情况  105-106
致谢  106-107
中文摘要  107-111
Abstract  111-115

KNbO_3/NaNbO_3超晶格及KNbO_3畴结构的第一性原理研究

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