Nghiên cứu tính chất điện tử của một số hợp chất sử dụng phương pháp phiếm hàm mật độ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ NGUYỄN TRUNG ĐÔ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 4-2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ NGUYỄN TRUNG ĐÔ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ Chuyên ngành : Vật lý chất rắn Mã số : 60440104 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. Bạch Thành Công LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 4-2014 LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, lời cảm ơn sâu sắc em xin đƣợc gửi tới thầy giáo hƣớng dẫn em, GS.TS.Bạch Thành Công , ngƣời trực tiếp dẫn giúp đỡ em nhiều thời gian học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp mình. Em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể quý thầy cô tập thể cán công nhân viên môn Vật lý Chất rắn gia đình bạn bè , ngƣời động viên, dạy bảo, chăm sóc cho em ý kiến đóng góp quý báu bổ ích giúp em hoàn thành luận đƣợc dễ dàng thuận lợi hơn. Nhân đây, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới thầy cô cán Khoa Vật lý tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập viết luận văn. Xin cám ơn đề tài QG.12.01 hỗ trợ để thực luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Sinh Viên Nguyễn Trung Đô MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PERMALLOY VÀ PEROVSKITE 1. Cấu trúc tính chất vật liệu Permalloy .2 2.Cấu trúc vật liệu Perovskite CHƢƠNG II. PHƢƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ VÀ CHƢƠNG TRÌNH AKAI-KKR .6 1. PHƢƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ - DFT .6 1.1. Một số khái niệm . 1.2. Lý thuyết Hohenberg-Kohn (HK) 1.3.Phương pháp Kohn-Sham 10 2.CÁC PHƢƠNG PHÁP GẦN ĐÚNG 13 2.1. Gần mật độ địa phương (LDA - Local Density Approximation) . 13 2.2.Phương pháp gần Gradient suy rộng (Generalized Gradient Approximation) . 15 2.3.Phương pháp gần kết hợp (CPA-coherent potential approximation) 16 3. PHƢƠNG PHÁP HÀM GREEN 16 3.1. Bài toán vị trí đơn 16 3.2. KKR cổ điển . 19 3.3. Hàm Green cho điện tử tinh thể . 22 CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP CHẤT .26 1. Tính toán cho hợp kim Permalloy NixFe1-x (x=0:0.1:1) 26 2. Các kết tính toán cho Ni56.5Fe19.0Ga24.5 .43 3. Kết tính toán cho LaNiO3 .47 KẾT LUẬN .50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .51 DANH MUC HÌNH BẢNG TRONG LUẬN VĂN Hình 1.1: Sự thay đổi độ từ thẩm ban đầu permalloy theo hàm lƣợng Ni đƣợc chế tạo theo hai phƣơng pháp cán nóng cán lạnh. Hình 1.2: Sự phụ thuộc từ độ bão hòa hàm lƣợng Ni hợp kim permalloy. Hình 1.3: Cấu trúc tinh thể perovskite ABO3 thuần. Hình 2.1: Thế Muffin-tin Hình 3.1: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích Fe Hình 3.2: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 10 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.2: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 10 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.3: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 20 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.4: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 30 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.5: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 40 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.6: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 50 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.7: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 60 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.8: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 70 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.9: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 80 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.10: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích permalloy 90 cho hai mô hình cấu trúc bcc fcc. Hình 3.11: Sự phụ thuộc lƣợng vào thể tích Ni. Hình 3.12: Sự phụ thuộc vào hàm lƣợng Ni có hợp kim độ chênh lệch lƣợng hai cấu trúc tinh thể bcc fcc ( ). Hình 3.13: Sự phụ thuộc moment từ (trong đơn vị Magneton Bohr) vào thành phần Ni x hợp kim permalloy. Hình 3.14: a) Sự phụ thuộc mật độ trạng thái điện tử mức Fermi (D(EF)) moment từ trung bình vào hàm lƣợng Ni (x). b) Đồ thị tích tích moment từ mật độ trạng thái mức Fermi hợp kim permalloy. Hình 3.15: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Fe. Hình 3.16: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-10. Hình 3.17: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-20. Hình 3.18: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-30. Hình 3.19: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-40. Hình 3.20: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-50. Hình 3.21: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-60. Hình 3.22: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-70. Hình 3.23: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-80. Hình 3.24: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( Ni-Fe-90. Hình 3.25: Sự phụ thuộc lƣợng thể tích ô sở Ni56.5Fe19.0Ga24.5 hai pha cấu trúc fcc (a) bcc (b). ) Hình 3.26: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-Ga (a) fcc ; (b) bco. Hình 3.27: Cấu trúc tinh thể hợp chất LaNiO3. Hình 3.28: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống ( ) LaNiO3. Hinh 3.29: Mật độ trạng thái điện tử riêng phần Ni (a), O (b), La (c) LaNiO3. Bảng 3.1: Thể tích lƣợng tổng cộng tƣơng ứng hợp kim permalloy. Bảng 3.2: Moment từ riêng phần moment từ trung bình hợp kim permalloy. Bảng 3.3: Năng lƣợng mật độ trạng thái mức Fermi cua hợp chất permalloy. Bảng 3.4: Trƣờng siêu tinh tế hợp kim permalloy (kG). Bảng 3.5: Trƣờng siêu tinh tế hợp chất Ni-Fe-Ga ứng với hai pha cấu trúc fcc (a) bco (b) MỞ ĐẦU Trong thời gian permalloy (hợp kim Niken sắt) với độ từ thẩm cao, perovskite có độ dẫn điện tốt nhƣ LaNiO3 đƣợc sử dụng nhiều chế tạo cảm biến từ điện, linh kiện đa chức năng. Gần permalloy đƣợc dùng nhƣ vật liệu thành phần quan trọng để chế tạo sensor địa từ [1]. LaNiO3 đƣợc dùng để làm điện cực cho linh kiện [2], làm vật liệu xúc tác [3]. Hiện để thiết kế linh kiện với tham số vật lý cần thiết ngƣời ta dùng phƣơng pháp ab-initio tính toán thành phần, đặc trƣng vật liệu đòi hỏi với độ xác cao. Mục tiêu luận án sử dụng phƣơng pháp phiếm hàm mật độ gói phần mềm AKAI-KKR để tính toán tính chất điện từ vật liệu permalloy LaNiO3 nhằm góp phần làm sáng tỏ chế vật lý kết thực nghiệm góp phần định hƣớng ứng dụng vật liệu cho mục đích khác nhau. CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PERMALLOY VÀ PEROVSKITE 1. Cấu trúc tính chất vật liệu Permalloy Permalloy tên gọi chung hợp kim Niken Sắt, có thành phần hợp thức Ni1-xFex với giá trị x thay đổi từ 20% đến 85%. Trong tài liệu từ học kỹ thuật, ngƣời ta gọi tên hợp kim tƣơng ứng với tỉ lệ niken, ví dụ Permalloy75 hợp kim permalloy có chứa 75% nguyên tử niken (hay Ni75Fe25). Hợp kim permally hợp kim có từ tính, thƣờng đƣợc sử dụng ứng dụng từ học. Tên gọi permalloy xuất phát từ chữ ghép per (trong chữ permeability, có nghĩa từ thẩm), với từ alloy có nghĩa hợp kim, permalloy hợp kim có độ từ thẩm cao Permalloy với tỉ lệ 75% nguyên tửniken đƣợc gọi permalloy chuẩn (Standard permalloy). Permalloy đƣợc pha tạp số nguyên tố khác (ví dụ nhƣ Môlipđen - Mo) đƣợc gọi Supermalloy. Trong kỹ thuật, Permalloy thƣờng đƣợc viết tắt Py. Ở dạng khối đơn tinh thể, permalloy có cấu trúc lập phƣơng tâm mặt điển hình [4],[5], cấu trúc tinh thể bị thay đổi tùy theo phƣơng pháp chế tạo (ví dụ cấu trúc lục giác xếp chặt dạng màng mỏng chế tạo phƣơng pháp epitaxy chùm phân tử [6]). Hằng số mạng permalloy phụ thuộc vào thành phần hợp kim quy luật chƣa đƣợc xác định cách rõ ràng. Thí dụ hợp kim permalloy75 có cấu trúc lập phƣơng tâm mặt với số mạng a = 0.3555 nm, khối lƣợng riêng 8,57.103 kg/m3, thuộc nhóm không gian Pm-3m [7], hợp kim permalloy50 có số mạng a = 0.3587 nm, thuộc nhóm không gian Fm-3m, khối lƣợng riêng 8,24.103 kg/m3 [8]. Sự thay đổi cấu trúc tinh thể theo hàm lƣợng nguyên tố phụ thuộc nhiều vào công nghệ chế tạo. Permalloy vật liệu từ mềm điển hình với tính từ mềm tốt: có độ từ thẩm cao (cả độ từ thẩm ban đầu - đạt tới 10.000 với Permalloy75 độ từ thẩm cực đại - đạt tới 300.000 lần), lực kháng từ nhỏ (có thể tới A/m), nhƣng lại có từ độ bão hòa thấp, nhìn chung từ độ bão hòa giảm theo hàm lƣợng Ni [9]. Hình 1.1:Sự thay đổi độ từ thẩm ban đầu permalloy theo hàm lượng Ni chế tạo theo hai phương pháp cán nóng cán lạnh [9] Hình 1.2: Sự phụ thuộc từ độ bão hòa vào hàm lượng Ni hợp kim permalloy [9] Permalloy vật liệu có độ bền độ dẻo cao, khả chịu ăn mòn, chống ôxi hóa, chống mài mòn tốt. Do mang chất kim loại nên permalloy có điện Bảng 3.4: Trường siêu tinh tế hợp kim Permalloy (kG) NixFe1-x Hyperfine Valence field Core Orbital contribution (kG) x 1s 2s 2p Ni -53.272 19.989 -73.170 -8.470 -184.731 120.032 0.9 Ni -71.199 3.082 -74.281 -8.694 -19.010 124.424 Fe -152.677 108.557 -261.233 -22.048 -562.499 323.314 Ni -94.025 -17.704 -76.320 -9.032 -197.150 129.861 Fe -172.037 86.996 -259.033 -21.855 -558.322 321.144 Ni -114.525 -35.963 -78.562 -9.383 -204.517 135.338 Fe -189.787 68.509 -258.297 -21.789 -557.098 320.591 Ni -135.089 -54.428 -80.661 -9.711 -211.372 140.421 Fe -208.435 49.858 -258.293 -21.801 -557.613 321.121 Ni -158.244 -75.348 -82.876 -10.029 -218.493 145.646 Fe -229.422 28.989 -258.411 -21.793 -558.405 321.787 Ni -168.827 -91.840 -76.987 -9.015 -203.057 135.084 Fe -246.533 -250.764 4.231 -21.077 -546.949 317.262 Ni -185.929 -102.813 -83.116 -9.807 -220.377 147.068 Fe -259.976 -9.516 -250.459 -21.062 -547.648 318.250 Ni -200.244 -109.225 -91.019 -10.865 -242.831 162.677 Fe -270.211 -19.483 -250.728 -21.136 -549.773 320.181 Ni -215.082 -116.207 -98.875 -11.971 -265.983 179.079 Fe -279.270 -31.914 -247.356 -20.927 -544.514 318.085 Fe -281.095 -40.162 -240.933 -20.073 -534.146 313.287 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Kết tính toán cho mật độ trạng thái cho hai hƣớng spin lên xuống đƣợc đƣa đồ thị dƣới 37 Hình 3.15: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) Fe ( Hình 3.17: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) Ni-Fe-10 ( 38 Hình 3.17: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) Ni-Fe-20 ( Hình 3.18: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) Ni-Fe-30 ( 39 Hình 3.19: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) Ni-Fe-40 ( Hình 3.20: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) Ni-Fe-50 ( 40 Hình 3.21: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) Ni-Fe-60 ( Hình 3.22: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) Ni-Fe-70 ( 41 Hình 3.23: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-80 Hình 3.24: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) Ni-Fe-90 ( Từ đồ thị mật độ trạng thái điện tử tổng cộng số liệu bảng 3.2, ta thấy vật liệu permalloy NixFe1-x vật liệu từ tính có mômen từ tăng tuyến tính theo hàm lƣợng sắt. Vật liệu có chuyển pha cấu trúc từ lập phƣơng tâm khối cho thành phần giàu Fe sang cấu trúc lập phƣơng tâm mặt cho cấu trúc giầu Ni thành phần x=0.5. 42 2. Các kết tính toán cho Ni56.5Fe19.0Ga24.5 Ni56.5Fe19.0-Ga24.5 loại hợp kim nhớ hình (shape memory alloy) với chuyển pha cấu trúc đƣợc nghiên cứu nhiều thực nghiệm. Trong luận văn tính toán lƣợng tổng cộng hai pha cấu trúc đánh giá nhiệt độ chuyển pha cấu trúc. Mô hình vật liệu Ni56.5Fe19.0-Ga24.5 đƣợc xây dựng có cấu trúc tinh thể lập phƣơng tâm mặt (fcc) trực giao tâm khối (bco). Hình 3.25 thể phụ thuộc lƣợng vào thể tích Ni56.5Fe19.0Ga24.5 cho hai cấu trúc đó. (a) fcc (b) bco Hình 3.25: Sư phụ thuộc lượng vào thể tích Ni56.5Fe19.0Ga24.5 với hai pha cấu trúc fcc (a) bco (b) Từ hình 3.25, tìm đƣợc số mạng sau tối ƣu cho cấu trúc fcc a=3.5746 Ao. Năng lƣợng tổng cộng ứng với giá trị số mạng E= 42468.02162232 eV. Tính toán cho hợp chất Ni56.5Fe19.0Ga24.5 nhƣng với cấu trúc tinh thể trực giao tâm khối (body centered orthorhombic) thu đƣợc kết số mạng tối ƣu a=2.8566 Ao, lƣợng tổng cộng E= -42467.9949092 eV, nồng độ electron 9.4. So sánh lƣợng tổng cộng hai cấu trúc fcc cấu trúc bền vững cho vật liệu này. Ngoài ta suy nhiệt độ chuyển pha từ cấu trúc fcc sang cấu trúc bco Ni56.5Fe19.0Ga24.5 vào khoảng: 43 Giá trị sát với giá trị nhiệt độ chuyển pha cấu trúc 300K thu đƣợc từ thực nghiệm [12]. Hình 3.26 đƣa kết tính toán mật độ trạng thái điện tử cho hai hƣớng spin lên xuống Ni56.5Fe19.0Ga24.5 ứng với hai cấu trúc fcc bco. Các kết cho mô-men từ riêng phần mô-men từ trung bình Ni-Fe-Ga lần lƣợt có giá trị mNi=0.18404 , mFe=2.02334 , mGa= -0.03480 cho cấu trúc fcc mNi=0.25919 mtb=0.57821 , mFe=2.31157 mtb= 0.4798912 , mGa=-0.03033 , cho cấu trúc bco Đánh giá thay đổi thể tích xảy chuyển pha cấu trúc Có thể nhận xét rằng, xảy chuyển pha hai cấu trúc, cụ thể hai cấu trúc fcc bco kéo theo thây đổi lớn thể tích, tới 49%. (a) fcc 44 (b) bco Hình 3.26: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ( ) Ni-Fe-Ga a) fcc ; b) bco Từ đồ thị mật độ trạng thái kết tính toán moment từ Ni-FeGa, ta kết luận vật liệu Ni-Fe-Ga có từ tính [12]. Các kết tính toán cho biết số lƣợng electron dẫn Ni 10, Fe 8, Ga giá trị nồng độ electron 9.6 ứng với cấu trúc fcc 9.4 ứng với cấu trúc bco so với giá trị 7.905 thu đƣợc từ thực nghiệm [12] . Kết cho trƣờng siêu tinh tế Ni56.5Fe19.0Ga24.5 đƣợc thể bảng 3.5 dƣới đây: 45 Bảng 3.5: Trƣờng siêu tinh tế hợp chất Ni-Fe-Ga ứng với hai pha cấu trúc fcc (a) bco (b) Hyperfine field Valence Core Ni56.5Fe19.0 Ga24.5 Orbital contribution 1s 2s 3s Ni -64.982 -44.208 -20.744 -2.476 -55.598 37.400 Fe -152.287 48.810 -201.097 -17.105 -431.771 247.779 Ga -58.594 1.079 -59.673 0.567 -0.327 0.839 (fcc) (a) cấu trúc fcc Hyperfine field Valence Core Ni56.5Fe19.0 Ga24.5 Orbital contribution 1s 2s 3s Ni -59.440 -31.006 -28.434 -3.313 -73.356 48.235 Fe -158.297 72.823 -231.120 -19.283 -493.301 287.464 Ga -41.619 1.048 -42.667 0.576 0.037 0.435 (bco) (b) cấu trúc bco Hai thành phần trƣờng siêu tinh tế Fe, Ga hợp kim có hƣớng ngƣợc chiều nhƣng Ni chúng lại chiều với hai cấu trúc fcc bco 46 3. Kết tính toán cho LaNiO3 Vật liệu perovskite LaNiO3 đƣợc xây dựng mô hình cấu trúc tinh thể lập phƣơng với sở LaNiO3 đƣa nhƣ hình 3.27. Sau tối ƣu hóa cấu trúc số mạng nhận đƣợc a=3.8105A0 . . Hình 3.27: Cấu trúc tinh thể hợp chất LaNiO3 Hình 3.28 thể mật độ trạng thái điện tử toàn phần LaNiO3. Hình 3.28: Mật độ trạng thái điện tử cho hai hướng spin lên xuống ) LaNiO3 ( Các kết tính toán cho spin moment ứng với nguyên tử La, Ni O 0. Từ đồ thị mật độ trạng thái, ta thấy trạng thái ứng với spin up spin down gần nhƣ đối xứng, với tính toán cho spin moment ứng với nguyên tử, từ tính vật liệu 0. Kết phù hợp với kết thu đƣợc từ thực nghiệm tính toán [13] vật liệu không từ tính. 47 Mật độ trạng thái điện tử toàn phần cho thấy vật liệu dẫn điện, mức Fermi nằm vùng dẫn Quanh mức Fermi tồn trạng thái điện tử mà cụ thể trạng thái chủ yếu đóng góp orbital 3d Ni (xem hình 3.18a) 2p O (xem hình 3.18b). Các đóng góp nguyên tử La quanh mức Fermi không đáng kể nhƣ biểu thị hình 3.18c, điều phù hợp với số kết thực nghiệm [13], [14]. (a) (b) 48 (c) Hình 3.29: Mật độ trạng thái điện tử riêng phần củaNi (a), O (b) La (c) LaNiO3 Điều giống nhƣ tính chất vật liệu perovskite nói chung, tính chất vật liệu bị ảnh hƣởng nhiều bát diện BO6 mà NiO6. Sự dẫn điện tốt vật liệu LaNiO3 chủ yếu đóng góp điện tử Ni Oxy gần mức Fermi. 49 KẾT LUẬN 1. Luận văn đƣa tổng quan phƣơng pháp phiếm hàm mật độ (DFT) chƣơng trình Akai- KKR xây dựng sở phƣơng pháp DFT, hàm Green, phƣơng pháp CPA dùng để tính toán cho hợp chất trật tự trật tự. 2. Luận văn tính toán đặc trƣng điện tử: lƣợng tổng cộng, số mạng, mật độ trạng thái điện tử, mức Fermi, mômen từ trung bình hợp kim permalloy NixFe1-x ( x=0;0.1;0.2;0.3;0.4;0.5;0.6;0.7;0.8;0.9;1) cho thấy: + hệ có chuyển pha cấu trúc từ cấu trúc lập phƣơng tâm khối (bcc) thành phần giàu sắt sang lập phƣơng tâm mặt thành phần giầu niken thành phần có x=0.5. + Mômen từ vật liệu giảm hầu nhƣ tuyến tính với giảm thành phần sắt vật liệu. + Thành phần permalloy 80 có tích mật độ trạng thái điện tử D(EF) mômen từ nhỏ. Trong thực nghiệm thành phần đƣợc biết đến thành phần có độ từ thẩm cao lực kháng từ nhỏ. + Trƣờng siêu tinh tế chỗ nút mạng Ni Fe hợp kim permalloy từ trƣờng tổng hợp gồm hai thành phần hạt nhân lớp vỏ điện tử lõi , điện tử hóa trị nút Ni thành phần Ni, sinh ra. Hai thành phần ngƣợc chiều , chiều thành phần Ni, thành phần ngƣợc chiều thành phần sắt thành phần sắt . Hai chiều . 3. Tính toán cho Vật liệu Ni56.5Fe19.0Ga24.5 cho thấy vật liệu từ tính cấu trúc fcc với điểm chuyển pha cấu trúc sang bco gần 300 K điều hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm. Trong chuyển pha cấu trúc thể tích ô sở tay đổi lớn tới 49%. 4. Tính toán mật độ trạng thái điện tử cho LaNiO3 vật liệu dẫn điện không từ tính độ dẫn điện chủ yếu đóng góp điện tử thuộc lớp vỏ 3d Ni. 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Huong Giang D T, Duc P A, Ngoc N T and Duc N H, Sensor & Actuator A, 179 (2012) 78. [2] D.H.Kuo, C.Y.Chou and Y.K.Kuo, “Phase stabilization of a LaNiO3 perovskite and the electric resistivity of it’s A/B substituted, Ni-Deficient La(Ni0.6Fe0.3))3 modifiers”, Int. J. Appl. Ceram techol, [2] (2010) 217-225. [3] Sania Maria de Lima, José Mansur Assaf, “Synthesis and Characterization of LaNiO3, LaNi(1-x)FexO3 and LaNi(1-x)CoxO3 perovskite oxides for catalysis application”, Material Research, [3] (2002) 329-335. [4] G. E. Ice, J.W.L. Pang, R.I.Barabash, Y. Puzyrev, “Characterization of threedimensional crystallographic distributions using polychromatic X-ray microdiffraction”, Scripta Materialia, 55 [1] (2006) 57-62. [5] Narishige, Shinji, Mitsuoka, Katsuya, Hitachi Ltd, Ibaraki, Japan, Y. Sugita, “Crystal structure and magnetic properties of Permalloy films sputtered by mixed Ar-N2 gases”, Magnetics, IEEE Transactions on, 28 [2] (3-1992) 990-993. [6] J. C. A. Huang, Y. M. Hu and C. C. Yu, “Magnetic and structural characterization of HCP permalloy films grown by molecular beam epitaxy”, J.Appl. Phys, 83 (1998) 7046. [7] A.Lutts and P.M. Gielen, “The order-disoder transformation in FeNi3”, Physica status solidi (b), 41 [1] (1970) 81-84. [8] G. Dumpich, E.F. Wassermann, “Structural and magnetic properties of NixFe1-x evaporated thin films”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 67 [1] (1987) 55-64. [9] Richard Boll, Siemens Aktiengesellschaft Heyden & Son LTD, “Soft Magnetic Materials Ed”, ISBN 0-85501-263-3, 1979. [10] Đặng Ứng Vận, “Động lực học phản ứng hóa học”, NXB Giáo dục, 42003. [11] “Asia computational materials design workshop – handbook of lectures”, Chủ biên Nguyễn Viết Ngoạn, Đại học Sài gòn, Thành phố Hồ Chí Minh, – 12 tháng 12, 2011. 51 [12] H.X. Zheng, J. Liu, M.X. Xia, J.G. Li, “Martensitic transformation of Ni-FeGa-(Co,Ag) magnetic shape memory alloys”, Journal of Alloys and Compounds 387 (2005) 265-268. [13] S. Masys, S. Mickevicius, S Grebinskij and V. Jonauskas, “Electronic structure of LaNiO3-x thin films studied by X-ray photoelectron spectroscopy and density functional Theory”, Physical Review B, 82 (2010) 165120. [14] S. Pathi, S. Mathi Jaya, G. Subramoniam and R. Asakomi, “Density-functional description of the electronic structure of LaMO3 (M=Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)”, Physical Review B, 51 [23] (6-15-1995). 52 [...]... bản là một phiếm hàm của mật độ electron, do đó về nguyên tắc có thể mô tả hầu hết các tính chất vật lý của hệ điện tử qua hàm mật độ Một năm sau, W Kohn và Lu Jeu Sham nêu ra qui trình tính toán để thu đƣợc gần đúng mật độ electron ở trạng thái cơ bản trong khuôn khổ lý thuyết DFT Từ những năm 1980 đến nay, cùng với sự phát triển tốc độ tính toán của máy tính điện tử, lý thuyết DFT đƣợc sử dụng rộng... approximation) là một phƣơng pháp tính toán tính chất điện tử trong hợp kim hoặc môi trƣờng không đồng nhất trong đó môi trƣờng thực đƣợc thay bằng môi trƣờng hiệu dụng Nội dung chính của phƣơng pháp CPA là phải tìm hàm Green trong môi trƣờng hiệu dụng Một trong các dạng của CPA chính là phƣơng pháp gần đúng muffin-tin (MT) đƣợc sử dụng để tính toán cấu điện tử của chất rắn Xét một hệ hợp kim ngẫu nhiên... hàm phiếm hàm của F theo f ở x b) Mẫu Thomas-Fermi (TF) Một trong những lý thuyết phiếm hàm mật độ đầu tiên cho hệ lƣợng tử là phƣơng pháp của Thomas và Fermi đƣợc công bố vào năm 1927.Mặc dù các xấp xỉ của Thomas và Fermi không đủ chính xác cho các tính toán cấu trúc điện tử ngày nay, phƣơng pháp này đã đƣa racách thức xây dựng lý thuyết phiếm hàm mật độ Trong phƣơng pháp Thomas-Fermi, động năng của. .. Thomas-Fermi, động năng của hệ điện tử đƣợc xấp xỉ nhƣ là một phiếm hàm của mật độ điện tử Khí điện tử đƣợc lý tƣởng hóa nhƣ là khí các điện tử không tƣơng tác trong đó mật độ bằng với mật độ địa phƣơng tại mọi điểm cho trƣớc.Dạng phiếm hàm năng lƣợng của hệ điện tử trong mô hình Thomas Fermi đƣợc mô tả nhƣ sau: (2.2) Trong công thức trên thành phần đầu tiên là xấp xỉ địa phƣơng cho động năng với C1  3 (3... cong và độ dài liên kết B-O theo các phƣơng khác nhau sẽ khác nhau dẫn đến các trúc tinh thể bị thay đổi Điều này kéo theo tính chất điện và từ của vật liệu thay đổi so với tính chất của thành phần gốc 5 CHƢƠNG II PHƢƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ VÀ CHƢƠNG TRÌNH AKAI-KKR Akai-KKR là một gói phần mềm đƣợc sử dụng để tính toán cấu trúc điện tử của kim loại, bán dẫn và hợp chất dựa trên phép gần đúng mật độ địa... F[f], trong đó f(x) là một hàm 6 Giá trị kỳ vọng của Hamiltonian lấy trong trạng thái mô tả bởi hàm sóng là một phiếm hàm: cho biết chúng ta sẽ có một giá trị bằng số của kỳ vọng này Vì thế, tƣơng tự với học lƣợng tử phƣơng pháp biến phân thông dụng trong hóa là khảo sát cực tiểu hoạc cực trị của một phiếm hàm Vi phân của một phiếm hàm là phần phụ thuộc tuyến tính vào Mỗi với của biến phân đều có thể... xác , (2.9)sẽ là một phƣơng trình chính xác của mật độ điện tử ở trang thái cơ bản Lƣu ý rằng trong phƣơng trình (2.9) đƣợc xác định độc lập với thế v(r), điều đó có nghĩa là là một phiếm hàm tổng hợp của Một khi có dạng tƣờng minh đối với thì chúng ta có thể áp dụng phƣơng pháp này cho một hệ bất kỳ Phƣơng trình (2.9) là phƣơng trình cơ sở của lý thuyết phiếm hàm mật độ Tuy nhiên hàm còn xa mới có... cơ bản của Kohn-Sham là có thể thay bài toán nhiều electron bằng một tâp tƣơng đƣơng chính xác các phƣơng trình tự hợp cho bài tóan một electron Phiếm hàm năng lƣợng tổng cộng của hệ có thể đƣợc viết dƣới dạng tổng của một số số hạng: Với một tập cố định các hạt nhân nguyên tử ở của mật độ điện tử nhƣng số hạng trong đó và Cả ba số hạng đều là các hàm Phƣơng trình này tƣơng đƣơng với phƣơng pháp Hartree... khoa học nhƣ: vật lý chất rắn, hóa học lƣợng tử, vật lý sinh học, khoa học vật liệu, W Kohn đã đƣợc ghi nhận những đóng góp của ông cho việc phát triển lý thuyết phiếm hàm mật độ bằng giải thƣởng Nobel Hóa học năm 1998 1.1 Một số khái niệm cơ bản a) Phiếm hàm Hàm số biểu diễn một quy luật để đi từ biến số x đến một giá trị f(x) .Phiếm hàm biểu diễn một quy luật để đi từ một hàm f đến một giá trị F[f],... với nồng độ là x1,x2,x3, xn Cho rằng nguyên tử Ai nằm tại gốc của thế hiệu dụng Hàm Green là: và là hàm Green và ma trận t của môi trƣờng hiệu dụng CPA là một phƣơng pháp gần đúng hiệu quả trong việc xác định Sử dụng phƣơng trình tự hợp: Phƣơng trình có nghĩa là xác định hàm Green của môi trƣờng bằng cách lấy trung bình có trọng số của hàm Green của nguyên tử thành phần đƣợc đặt tại gốc của môi trƣờng .  NGUYỄN TRUNG ĐÔ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ Chuyên ngành : Vật lý chất rắn Mã số : 60440104 NGƢỜI HƢỚNG DẪN. Thomas-Fermi, động năng của hệ điện tử đƣợc xấp xỉ nhƣ là một phiếm hàm của mật độ điện tử . Khí điện tử đƣợc lý tƣởng hóa nhƣ là khí các điện tử không tƣơng tác trong đó mật độ bằng với mật độ địa. HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN TRUNG ĐÔ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội