4d过渡金属氧化物SrTcO3的光学性质及磁性质研究

摘要

本文用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了4d过渡金属氧化物SrTcO3的带隙及应变对其带隙的影响。研究发现，GGA+U(U=2.3eV,J=0.3eV)计算得到SrTcO3中Tc的局域磁矩为2.10μB，与实验结果一致。相应的光学带隙值为1.61eV，能带结构计算表明该带隙是直接带隙，有希望用作太阳能电池材料。出于应用的目的，我们研究了应变对SrTcO3光学带隙的影响。发现受到较小的压缩应变（不大于1.58％）时，其光学带隙保持直接带隙的特征，带隙值变化不大（在1.533eV~1.586eV之间），接近Shockley-Queisser公式给出的最优带隙值。因此，SrTcO3在制备高效太阳能电池方面极具潜力。当压缩应变大于1.58%，带隙从直接带隙变为间接带隙，不利于高效吸收太阳能。此外，我们还结合密度泛函理论与海森堡模型，计算了SrTcO3的奈尔温度，并研究了应变对奈尔温度的影响。结果发现，当SrTcO3受到1.41%的压缩应变时，其奈尔温度达最大值1410K，比无应变条件下提高了21.9%。此应变条件可通过将SrTcO3生长在SrTiO3基片上得到。我们的研究表明，基于SrTcO3的器件可用于常温或高温环境。

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第一章 绪论

1.1课题的研究意义

1.2 SrTcO3的研究现状

1.3主要研究内容

第二章 理论基础和计算方法

2.1密度泛函理论

2.2固体能带理论

2.3赝势方法

2.4计算软件介绍

第三章 基于密度泛函理论研究SrTcO3的光学带隙

3.1引言

3.2 SrTcO3的晶体结构与磁相

3.3 SrTcO3的计算细节

3.4确定合理参数值U和J

3.5 SrTcO3光学带隙的来源分析

3.6本章总结

第四章 应变对SrTcO3的光学带隙及奈尔温度的影响

4.1引言

4.2 设计十种应变情况进行结构优化

4.3应变对SrTcO3晶体结构的影响

4.4 应变对SrTcO3磁性质的影响

4.5应变对SrTcO3光学带隙的影响

4.6本章总结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2后续工作及展望

参考文献

致谢

附录

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