应变对Fe掺杂SrTiO3电磁性质影响的研究开题报告

1. 研究目的与意义

多铁性材料因其新颖的物理机制和丰富的物理性质，使其在环境、能源、医学和微电子等多领域都应用广泛，尤其在固态燃料电池和光解水等器件中已取得突破性进展。鉴于srtio₃具有钙钛矿结构，对掺杂或应变引起的结构形变容忍度较高，在低温下有铁电、压电以及透明性，可通过施加应变或掺杂对其性质进行调控。掺杂srtio₃已经广泛应用于光学器件及电子器件。对于载流子为媒介的铁磁性材料，铁磁性与电学导电性的载体是同种电荷，磁性质与电学性质可同时得到调控。此外，在铁电薄膜的生长及制备过程中，因为薄膜与衬底之间的晶格常数存在差异且热膨胀系数也不同，所以会在铁电薄膜材料中产生失配应变，从而使得薄膜材料的各种性质相较于块体材料有很大不同。利用铁电薄膜材料的这一特性，可以选择不同的衬底材料以及生长温度，在铁电薄膜材料中获得不同的应变，从而得到符合不同要求的铁电薄膜材料。这种利用铁电薄膜中产生的失配应变来控制薄膜性质的方法，被称为“应变工程”，目前利用“应变工程”，锆钛酸铅、钛酸钡、钛酸铅等各种薄膜材料的所产生的各种优良特性已经在理论和实验上得到了论证。

研究目的：

通过应变对srti_1-xfe_xo₃ (x=0.125)掺杂体系电磁性质进行控制调整

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

（1）根据实验晶格参数和原子位置，构建si基片上fe掺杂的晶胞模型，用基于密度泛函理论（dft）的第一性原理模拟软件，优化fe掺杂的srtio₃的晶体结构，得到掺杂体系基态结构。

（2）通过改变平面内晶格常数a和b模拟不同衬底对材料施加的压缩和拉伸应变研究不同应变对srti_1-xfe_xo₃电磁结构的影响。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

基于密度泛函理论的第一性原理方法

研究步骤：

4. 参考文献

[1]v. i. anisimov, j. zaanen and o. k. andersen. “band theory and mott insulators: hubbard u instead of stoner”.phys. rev. b, 44(3): 943-954.

[2]h. j. monkhorst and j. d. “pack.special points for brillouin-zone integrations” .phys. rev. b, 1976, 13(12): 5188.

[3]s. l. dudarev, g. a. botton, s. y. savrasov, et al.“electron-energy-loss spectra and the structural stability of nickel oxide: an lsda u study” phy. rev. b, 1998, 57(3): 1505.

[4] z. li, r. laskowski, t. iitaka, and t. tohyama, “first-principles calculation of helical spin order in iron perovskite srfeo₃ and bafeo₃” phys. rev.b 85, 134419 (2012)

5. 计划与进度安排

复习固体理论和量子力学方面的有关知识；学习基本的linux命令；学习用material studio软件做晶体结构图；学习vasp软件的应用，学习如何建立输入文件，如何用vasp计算电子结构，如何从计算结果的输出文件中获取需要的数据，并导入origin作图。

(2) 2022-02-20～2022-03-12

搜索查询有关srtio₃和srti_1-xfe_xo₃的理论和实验的文献资料，根据任务书的要求，提出毕业论文研究方案，完成开题报告。