钙钛矿型5d过渡金属氧化物电荷、自旋和轨道耦合的第一性原理研究

项目名称： 钙钛矿型5d过渡金属氧化物电荷、自旋和轨道耦合的第一性原理研究

项目编号： No.21201148

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 无机化学

项目作者： 郝险峰

作者单位： 燕山大学

项目金额： 23万元

中文摘要： 5d 过渡金属氧化物是一种典型的强关联体系，该体系中的电子、自旋、轨道与晶格声子之间存在着强烈的相互作用，并导致了一系列奇特的物理现象例如高温超导，金属到绝缘体转变以及巨磁阻效应， 这些现象对于技术应用非常重要。 因此无论从实验还是理论角度研究这些物理现象是十分必要的。 本课题将从第一性原理计算模拟角度出发，研究钙态矿型5d 过渡金属氧化物材料中的电荷、自旋、轨道耦合现象，探索关联电子体系中电荷、自旋和轨道与晶格扭曲耦合机制及其规律。通过对一系列5d过渡金属氧化物的结构稳定性，电子和磁性性质的研究，我们将提出这些奇异物理现象背后的机理。我们相信我们得到的结论将有助于扩展人们对固体化学和固体物理的理解，此外可能提供可行的优化改善现有材料的物理性能的途径以及设计更好的功能材料。

中文关键词： 钙钛矿；第一性原理；铁电体；极化子；过渡金属氧化物

英文摘要： Transition metal oxides containing 5d elements are prototype strong correlated system, in which the charge, spin and orbits of 5d transition metal elements couple with lattice vibrations extentively, giving rise to a series of fantastic physical phenomena, such as high temperature superconductivity, metal-insulator transition as well as colossal magnetoresistance, which are of great importance in numerous technological applications. These interesting physical phenomena call for throughly investigations from the experimental and theoretical sides. In this application, we will try to illuminate the effect of charge, spin and orbital couplings, and explore the lattice distortion characters in 5d transition metal oxides crystallized in the perovskite-type phase from a theoretical point of view via first principles investigations. On the basis of the structural stability, electronic and magnetic properties studies for a series of 5d transition metal oxides, we will establish the mechanisns underlined which are responsible for the fantastic physical phenomena. Furthermore, our results obtained will not only expand our understanding in solid state chemistry and physics, also provide potential anvenes to improve the behaviors of functional materials exist and design novel multifunctional materials.

英文关键词： perovskite；first principles；ferroelectric；polaron；transition metal oxides