薄膜厚度对BaTiO3性质的影响开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：钛酸钡的主要特性有铁电性、介电性、热释电性、压电性。这些都是由钛酸钡的晶体结构决定的，不同温度下钛酸钡有不同晶胞形状。ABO₃钙钛矿种类氧化物由许多在技术上有吸引人性能的丰富光谱的晶体材料组成。作为具有广泛等级的大型带隙钙钛矿的代表性的模型，BaTiO₃水晶值得特别注意。

研究目的：本课题拟用第一性原理方法，研究在不同薄膜厚度（不同原子层数）的条件下，BaTiO₃的电子结构的变化。

研究意义：钛酸钡的晶体结构的不同也会导致它的性质有所改变，该研究对不同原子层数下的BaTiO₃各自具有的性质具有重要的参考价值。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：用第一性原理方法体材料钛酸钡的基态晶体结构、电子结构，分析总态密度与分态密度、能带结构，计算带隙，从态密度角度分析带隙来源。

预期目标：用第一性原理方法计算出不同薄膜厚度的情况下BaTiO₃的电子结构，从而研究它的不同性质在不同领域的作用。

3. 研究的方法与步骤

拟采用的研究方法是第一性原理方法。研究步骤如下：

(1)调研有关batio3及钙钛矿结构过渡金属氧化物体材料、薄膜结构。

(2)用第一性原理方法体材料钛酸钡的基态晶体结构、电子结构。

4. 参考文献

[1].s. saha, t. p. sinha, a. mookerjee, electronic structure,chemical bonding, and opticalproperties of paraelectric batio3 [j]. physical review b, 2000,62(13):8828-8834.

[2].m. zgonik, p. bernasconi, m. duelli, r. schlesser, p.günter, m. h. garrett, d.rytz, y. zhu, x. wu, dielectric, elastic,piezoelectric, electro-optic, and elasto-optic tensors of batio3 crystals,physical review b [j]. 1994,50(9): 5941-5949.

[3].k. johnston, x. y. huang, j. b. neaton, k. m. rab,first-principles study of symmetry lowering and polarization in batio3/srtio3superlattices with in-plane expansion[j]. physical review b, 2005, 71(10): 100103.

5. 计划与进度安排

(1) 2022-12-16～2022-02-28

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作晶体结构图；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，如何从输出文件中获取需要的信息，如何用origin作态密度图。

(2) 2022-03-01～2022-03-13