关联氧化物和氧化物界面的第一性原理研究

项目名称： 关联氧化物和氧化物界面的第一性原理研究

项目编号： No.11274070

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 吴骅

作者单位： 复旦大学

项目金额： 72万元

中文摘要： 氧化物特别是过渡金属氧化物一直都是凝聚态物理和材料科学的研究热点。最近几年，氧化物界面也倍受关注，因其呈现出很多新奇的物性。本项目将利用第一性原理的电子结构计算，结合原子多重态理论和多电子关联理论，研究关联氧化物中的电荷序、轨道序、磁有序、金属绝缘体转变以及多铁性磁电耦合。我们还将研究氧化物异质结构中的电子转移和原子再构机制，研究界面上过渡金属离子的电荷、轨道和自旋自由度，进而深入认识氧化物界面上的金属绝缘体转变和新颖磁性等诸多性质。另外，我们将研究掺杂、应力、压强和界面效应对氧化物和氧化物界面微观机制和宏观特性的量子调控，计算设计具有半金属性电子结构的模型系统(和界面二维电子气)，以及具有强烈磁电耦合的新型氧化物材料，为发展自旋电子学原型器件提供理论基础。

中文关键词： 过渡金属氧化物；第一性原理计算；电荷-自旋-轨道多重态；量子调控；自旋电子学

英文摘要： Oxides and especially transition-metal oxides have long been in the forefront of condensed matter physics and materials science. Very recently, oxide interfaces also receive large attention due to their emergent novel properties. In this project, we will carry out first-principles electronic structure calculations, aided by theoretical analyses of atomic multiplets and many-electron correlations. We will study charge order, orbital order, magnetic order, metal-insulator transition, and multiferroic magneto-electric coupling in correlated oxides. Moreover, we will study the mechanisms of charge transfer and atomic reconstruction in oxide heterostructures, and the charge, orbital, and spin degrees of freedom of transition-metal ions at the interfaces, and thus gain insight into fascinating properties of the oxide interfaces such as metal-insulator transition and novel magnetism. Furthermore, we will study quantum control of microscopic mechanisms and macroscopic properties of the oxides and the interfaces, by utilizing doping, strain, pressure, and interfacial effects. This would help to computationally design half-metallic model systems (and two-dimensional electron gas) and emergent oxide materials with strong magneto-electric coupling. This project will lay a theoretical basis for developing spintronic conceptu

英文关键词： transition-metal oxides；first-principles computations；charge-spin-orbital multiplets；quantum control；spintronics