PbTiO3的光学性质计算开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：应用全电势线形平面波缀加方法对铁电晶体钛酸铅的顺电立方相的电子能带结构、态密度、电子密度分布进行了计算.能带结构的计算结果表明立方顺电相晶体pbtio3为直接带隙的半导体,带隙大小为1.7 ev.通过态密度和电子密度的计算结果分析,得到价带和导带的电子组成情况,并且指出ti原子和o原子存在较强的共价键合.在电子结构的计算基础上,计算得到了与实验符合较好的pbtio3晶体的介电函数的实部和虚部,分析了虚部所对应的能带跃迁,并得到了其它的光学性质的参数(光学吸收系数、折射率、消光系数、能量损失曲线、反射率).

目的：Ｐｂtio₃铁电材料为例，对块材进行结构弛豫，画出体系的电子态密度分布, 对相关计算结果进行仔细分析。

意义：钛酸铅是一种铁电性材料，具有较高的居里温度和较低的介电常数。在居里点以上为立方顺电相，在居里点以下为四方铁电相。主要用于制造batio3-pbti03、pbzro3-pbtio3等复合电子陶瓷，提高陶瓷的电性能。也用作涂料的颜料。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

利用第一性原理对钛酸铅体材料进行第一性计算，得到材料的静态结构以及自发极化，进一步根据计算结果给出材料的介电常数，以及钛酸钡材料的光学吸收系数。采用lda、gga的dft理论方法以及考虑了准粒子相互作用的gw方法分别计算材料的光学性质，并对计算结果进行分析和比较。本课题选题的特色是计算材料很典型，通过选择不同的计算方法得到材料的光学性质，并作详细比较研究，了解gw方法计算材料光学性质的优势，如果时间充足，仍可以考虑体积效应对材料的光学性质的影响以及相关的物理机制研究。

3. 研究的方法与步骤

（1）学习Linux命令；（2）计算并给出ＰｂTiO3的静态结构和光学系数；（3）对计算结果进行分析比较。通过本次毕业设计的训练，掌握科技计算（第一性原理）的计算基本原理，锻炼同学分析问题和解决问题的手段以及能力，培养学生阅读和撰写科技论文的基本能力。

4. 参考文献

１. mousavi, s. j.; pourhabib-yekta.a firstprinciples calculation of the structural and optical properties of pbtio3 inthe paraelectric phase , 628-637(2012).

２.salehi, h.first-principlesstudy of the optical properties of pbtio3 , 829-843(2010).

5. 计划与进度安排

(1) 2022.11.27 — 2022.3.4 指导教师与学生联系，学生根据要求收集资料

(2) 2022.3.5 — 2022.3.11 下达毕业任务书

(3) 2022.3.5 — 2022.3.18 学生完成开题报告