钛酸锶材料电子结构与光学性质的第一性原理计算研究任务书

 2022-01-22 23:25:07

全文总字数:3777字

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

一.毕业论文的内容:

无论在金属材料,还是在有机、无机非金属材料中,添加适量锶及其化合物都可改变其某些性能甚至使其具有特殊功能,故锶有金属味精之称。在锶资源中,钛酸锶(SrTiO3)就是其中的一种重要的化合物。钛酸锶具有超导性、半导性、气敏性、热敏性及光敏性,介电损耗低、色散频率高,另外还有高介电常数、低电损耗等优点。与钙材料相比,还具有更好的温度稳定性和高耐压强度,因此是电子工业中应用较广的一种电子陶瓷材料,可用于制造晶界层电容器、PTC热敏器件;在存储器中用它替代SiO2可使存储量提高30倍以上;另外用其制成氧敏元件用于控制汽车稀薄燃烧的氧传感器,已引起有关人员的广泛重视。从目前市场发展情况来看,钛酸锶的潜在市场巨大,具有良好的发展前景,因而对钛酸锶的研究一直是个很活跃的领域。

目前,尽管对SrTiO3电子结构、半导化掺杂、低压化途径、导电模型、缺陷态、表面、界面等方面进行了大量的理论和实验研究,取得了一些可喜的成果。但是杂质和缺陷对SrTiO3材料半导化、光学性能以及相关性质的影响机理仍存在着分歧。近年来,基于密度泛函理论的第一性原理计算已用来研究这类材料的性质。本课题以密度泛函理论为基础,利用第一性原理计算软件CASTEP(Cambridge SerialTotal Energy Package),从理论上探讨SrTiO3电子结构、光学性质、掺杂改性等性质,并且从能带结构、态密度、分波态密度、差分电荷密度、Mulliken布局等方面进行了详细地分析讨论。通过对SrTiO3材料的理论研究,解释了实验中遇到的一些问题和现象,并通过理论计算结果,为实验研究提供理论依据。

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2. 实验内容和要求

1.理论计算SrTiO3体相电子结构,包括能带结构、态密度、分波态密度、差分电荷密度,并对价键结构进行Mulliken布局分析。

2.给出布里渊区内的高对称k点在费米能级附近的能量。

3.通过过渡元素掺杂研究对钛酸锶电子结构与光学性质的影响

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3. 参考文献

[1]史武军.掺杂对钛酸锶光催化性质的第一性原理研究[D].南京大学研究生学位论文,2013.

[2]邱波.过渡金属元素掺杂对钛酸锶电子结构与光学性质的影响[D].湖南大学研究生学位论文,2014.

[3]彭彩云,马梅,李红梅,等.Bi掺杂SrTiO3的电子结构第一性原理研究[J].伊犁师范学院学报,2015,9(2):43-47.

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4. 毕业设计(论文)计划

2021年2月底之前完成毕业论文选题,文献翻译。

2021年3月1-10号完成开题报告。

2021年3月11-30日制定实验方案并着手实验。

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