ABO3型钙钛矿氧化物是一种传统的功能材料,其多样的结构和不同的元素比例使其具有丰富的物理化学性质。Sr Ti O3（STO）,作为一种典型的钙钛矿氧化物,是先兆铁电体或量子顺电体,由于其高介电常数和低介电损耗而备受关注。室温下沿晶向拉伸或压缩后的STO薄膜和纳米晶体能够表现出铁电性,但由于Ti原子的d轨道无未配对电子的存在,完美的STO是无磁性的。因此,在无磁STO中引入磁性使它成为多铁材料成为当前研究的热点。目前,大量的实验和理论研究发现晶格缺陷及过渡金属元素掺杂可使无磁STO具有室温铁磁性,但对于磁性来源和磁耦合类型存在分歧。针对以上问题,本文通过第一性原理计算的方法,选取以Ti O2为终端的立方相STO（001）面为研究对象,利用电子态密度、电子自旋密度和差分电荷密度等研究手段,讨论了化学吸附氧分子对缺陷态无掺杂和Fe/Mn掺杂STO（001）面磁性的影响并研究了稳定模型的磁耦合情况,主要工作及结论如下:1.研究了含单空位STO（001）面的磁性以及吸附氧分子对缺陷态表面磁性的影响。根据STO（001）面的特点,我们考虑了四种单空位,分别是表层氧空位(VOI)、表层钛空位(VTi)、亚表层氧空位(VOII)和亚表层锶空位(VSr)。无缺陷STO（001）面及含锶空位STO（001）面是无磁性的,氧空位和钛空位可以在STO（001）面引入局域磁矩。考虑单氧分子与双氧分子分别吸附各缺陷表面后,发现单氧分子可与含氧空位和钛空位的STO（001）面发生稳定的化学吸附,但表面磁矩减小,而与含锶空位的STO（001）面无法发生吸附;吸附双氧分子后,含氧空位和钛空位的STO（001）面相较于单氧吸附磁矩明显增加。此外,含表层氧空位及钛空位的STO（001）面表现为铁磁耦合,而含亚表层氧空位的STO（001）面表现为反铁磁耦合。吸附单氧分子后,含氧空位的STO（001）面磁矩消失,而含钛空位的STO（001）面仍表现为铁磁耦合,吸附双氧分子后,上述缺陷表面均表现为反铁磁耦合。2.研究了含VTi-O(VTi+VO)和VSr-O(VSr+VO)两种复合空位STO（001）面的磁性以及吸附氧分子对其磁性的影响。比较空位形成能后发现复合空位比阳离子空位更容易形成。在含VTi-O复合空位的STO（001）面中,VTi和VO之间的距离越近,VTi-O复合空位越稳定。而对于含VSr-O复合空位的STO（001）面,三种空位分布的形成能值相差较小。VTi-O复合空位可以在STO（001）面引入局域磁矩并表现出铁磁耦合,而含VSr-O复合空位的STO（001）面则无磁性。考虑氧分子吸附后,单氧分子可化学吸附于含VTi-O复合空位的STO（001）面并减小表面磁矩,但并不会改变表面磁耦合;而含VSr-O复合空位的STO（001）面化学吸附单氧分子后则表现出反铁磁性。对于双氧分子,含复合空位的STO（001）面无法形成化学吸附。3.考虑了吸附氧分子对含氧缺陷Fe/Mn掺杂STO（001）面磁性的影响。结论如下:掺杂Fe/Mn原子能够使非磁性表面产生较大的磁矩并表现出铁磁耦合。对含Fe Ti+VO和Mn Ti+VO复合空位的STO（001）面,表层氧空位比亚表层氧空位更容易形成,但表层氧空位的引入并不一定能增强掺杂Fe/Mn原子STO（001）面的磁矩,磁矩的变化和掺杂原子d壳层的电子排列有关。而由于p-d杂化效应的增强,表层氧空位的引入会使掺杂Fe、Mn原子STO（001）面的铁磁耦合增强。氧分子可以化学吸附在含氧空位的Fe、Mn掺杂STO（001）面上,且吸附氧分子的引入使表面磁矩恢复至无氧缺陷掺杂表面的状态。同时由于d-d杂化效应的出现,导致表面铁磁耦合会进一步增强。综上所述,无掺杂及Fe/Mn掺杂STO（001）面的磁性均受表面空位及吸附氧分子的影响。本文系统研究了化学吸附氧分子对STO（001）面磁性的影响,为钙钛矿氧化物产生磁性提供了新的方法,同时也为单相室温多铁材料的设计提供了新思路。