KNbO3/NaNbO3超晶格及KNbO3畴结构的第一性原理研究

论文摘要

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。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 铁电材料简介
• 1.2 铁电体主要理论简介
• 1.2.1 宏观热力学理论
• 1.2.2 微观软模理论及横场伊辛模型（Ising Model）
• 1.2.3 第一性原理方法简介
• 1.3 铁电体第一性原理研究进展
• 1.4 本论文的研究内容及意义
• 第二章 第一性原理理论方法
• 2.1 Hartree-Fork近似（HFA）
• 2.2 密度泛函理论（DFT）
• 2.2.1 Hohenberg－Kohn定理（HK定理）
• 2.2.2 Kohn－Sham方程
• 2.3 密度泛函理论的数值计算方法
• 2.3.1 线性组合原子轨道（LCAO）法
• 2.3.2 正交化平面波展开方法
• 2.3.3 原子球近似
• 3/NaNbO₃超晶格相变的研究'>第三章 外延应力作用下KNbO₃/NaNbO₃超晶格相变的研究
• 3.1 引言
• 3.2 模型和理论方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 应变对超晶格结构相变的影响
• 3.3.2 超晶格自发极化的计算
• 3.3.3 介电特性分析
• 3.4 本章小结
• 3的180°畴第一性原理研究'>第四章 铁电材料KNbO₃的180°畴第一性原理研究
• 4.1 引言
• 4.2 计算方法和模型
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 畴壁能的计算
• 4.3.2 畴壁结构的模拟
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表及待发表论文情况
• 致谢
• 中文摘要
• Abstract