多铁材料BiFe5/6Gd1/6O3的第一性原理研究

摘要

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BiFeO3铁电相以及稀土元素Gd掺杂BiFeO3材料的态密度(DOS)、Mulliken布居数等,对稀土元素Gd掺杂BiFeO3可能引起的电子结构、铁磁性和介电常数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,BiFeO3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.