掺杂BaHfO_3电子结构与力学性能的第一性原理研究

作     者：张加宏 杨镇博 顾芳 刘清惓 冒晓莉 李敏 ZHANG Jia-Hong;YANG Zhen-Bo;GU Fang;LIU Qing-Quan;MAO Xiao-Li;LI Min

作者机构：南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 南京信息工程大学物理与光电工程学院南京210044 

基　　金：国家自然科学基金(41075026) 江苏省自然科学基金(BK2012460) 东南大学MEMS教育部重点实验室开放研究基金(2010-02) 南京信息工程大学校预研基金(20110369) 

出 版 物：《原子与分子物理学报》 (Journal of Atomic and Molecular Physics)

年 卷 期：2013年第30卷第3期

页      码：471-478页

摘      要：在广义梯度近似(GGA)下,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了掺杂对BaHfO3的电子结构与力学性能的影响.电子结构计算表明:优化的BaHfO3晶格常数与实验值吻合较好,BaHfO3为一种间接带隙的绝缘体材料.掺杂Sr和Ti后该材料仍为间接带隙材料,Ba0.5Sr0.5HfO3的带隙增大,绝缘体特征增强,而BaHf0.5Ti0.5O3的带隙显著减小,呈现出半导体材料的特征.由态密度分析可知,掺杂后带隙的变化主要是由于导带底的移动造成的.力学性能分析表明:与BaHfO3相比,Ba0.5Sr0.5HfO3的剪切模量和杨氏模量均明显减小,材料硬度减弱;BaHf0.5Ti0.5O3的剪切模量及杨氏模量均明显增大,材料硬度增强.电子密度分布分析揭示了掺杂改变体系价电子浓度的分布情况,使BaHfO3的价健特性发生了变化,这是材料硬度改变的内在原因.可见,掺杂能够有效地调控体系的硬度,该研究结果为掺杂BaHfO3力电材料的设计与应用提供了理论依据.

主 题 词：BaHfO3 第一性原理 电子结构 力学性质 掺杂 

学科分类：080903[080903] 07[理学] 0809[工学-计算机类] 070205[070205] 08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1000-0364.2013.03.022

馆 藏 号：203642795...