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本论文采用第一性原理计算方法研究了钙钛矿结构的磁性功能材料SrRnO3的电子结构,重点讨论了掺杂对此类材料的晶体结构,电学,磁学等物理性质的影响。主要内容包括以下几个方面:
(1)我们研究了SrRu1-xMnxO3化合物的结构,电学及磁学性质。整个系列的SrRu1-xMnxO3(x=0,0.25,0.5,1)化合物都保持单晶的钙钛矿结构,这与实验上的发现相一致。我们的自旋极化计算表明:当x<0.5时化合物呈金属性质；当x≥0.5时化合物呈绝缘体性质。x=0时化合物是铁磁性质；而当00.25的化合物是绝缘体。对于x≤0.125时化合物是铁磁结构。x=0.25时是亚铁磁结构,此时Cr原子的磁矩与周围Ru原子的磁矩相反。x=0.5是反铁磁性质。在Cr低浓度掺杂(x<0,25)时,化合物中存在Cr3+离子,导致铁磁性增强,居里温度上升。随着x的增加,巡游性的Ru原子被局域性的Cr原子替代,可以增强氧原子与过渡金属间的p-d耦合。这就驱使化合物从铁磁性的金属转变成反铁磁性的绝缘体。
一方面,我们的研究结果表明通过引入掺杂可以获得更多的新材料；另一方面,对掺杂效应的研究也有助于材料物理本质的探索,为进一步的实验和应用奠定坚实的理论基础。