稀土元素Gd掺杂BiFeO_3的第一性原理研究

作者：张静; 徐凯宇; 刘廷禹; 陈腾

来源：原子与分子物理学报, 2011, (05): 969-976.

• 铁电相
• 态密度
• 第一性原理
• 铁磁性 ferroelectric
• density of states
• first-principles
• ferromagnetism

采用基于密度泛函理论的局域自旋密度近似加U法(LSDA U:Hubbard参数)计算了多铁材料BiFeO_3铁电相以及稀土元素Gd掺杂BiFeO_3材料的能带结构、态密度(DOS)、原子轨道占据数和净电荷分布等,对稀土元素Gd掺杂BiFeO_3可能引起的电子结构、介电常数和铁磁性的改变进行了第一性原理研究.计算结果表明:Gd掺杂对材料钙钛矿结构影响不大,BiFeO_3铁电性主要来源于Fe原子3d轨道和O原子2p轨道杂化;掺杂Gd后材料中的Fe原子和O原子的共价性减弱,Bi原子和O原子的离子性增强,禁带宽度变窄,绝缘性减弱,铁磁性明显增强;计算得到的光学性质表明材料的静态介电常数有所增加.

• 单位
  上海大学; 上海理工大学; 上海市应用数学和力学研究所