论文部分内容阅读
基于第一性原理方法,我们研究了载流子掺杂对 EuTiO3电子结构和磁性质的影响。我们发现,当电子掺杂浓度大于0.1 e/f.u.时EuTiO3为巡游铁磁体,我们认为费米面附近Ti3d态存在负自旋极化率以及通过O2p轨道调制的Eu磁矩的铁磁交换作用得到增强是导致铁磁态的两大原因所在。当空穴掺杂浓度大于0.05 e/f.u.时,体系表现出半金属性,Eu4f轨道较强的交换劈裂是其半金属存在的原因。进一步,我们研究A位La原子掺杂和B位Sc(Ga,Al)原子掺杂EuTiO3的物理性质。计算表明Eu0.75La0.25TiO3为铁磁金属,而EuTi0.75Sc(Ga,Al)0.25O3则表现为铁磁半金属性。因此,可以认为载流子掺杂模拟得到的相图与实际原子掺杂结果是相符合的。EuTiO3是能隙为0.93±0.07 eV的半导体,它可能是一种潜在的光伏材料。我们还分别利用广义梯度近似GGA+U和杂化密度泛函HSE方法研究了EuTiO3块材的晶格结构、电子结构和磁结构。计算结果表明,Eu在位能4 eV,以及HSE06(α-0.25)计算得到EuTiO3的基态为G类AFM序绝缘体,这与实验结果是一致的。然而,只有HSE06计算给出的能隙0.82eV与实验值0.93±0.07 eV比较吻合,所以HSE06能更好地描述EuTiO3块材的电子结构和磁性质。