Ga掺杂前后LaCoO₃的电子结构研究

来源期刊：功能材料2016年第4期

论文作者：王敏娣 毋志民 胡爱元 崔玉亭 徐建

文章页码：4119 - 8252

关键词：Ga掺杂LaCoO3;Co3+自旋态;电子结构;第一性原理;

摘    要：采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理平面波超软赝势方法,结合局域自旋密度近似和Hubbard U修正,对不同Co离子自旋态下及Ga掺杂LaCoO₃的超晶胞体系进行了几何结构优化,计算并分析了它们的电子结构。结果表明,当Co离子处于低自旋态时,LaCoO₃为非磁绝缘性的绝缘体;当Co离子被激发到中间自旋态时,由于强烈的p-d轨道杂化作用,LaCoO₃转变成一个有磁性的半金属体;当Co离子处于高自旋态时,体系呈现金属铁磁性,磁矩由中间自旋态的0.91μB增大到高自旋态的2.2μB。Ga掺杂后,体系的Co3d态电子和Ga4p态电子以及O2p态电子在费米能级附近发生p-d轨道杂化,引入杂质带,形成受主能级,使体系的导电能力增强,体系呈现半金属铁磁性,其净磁矩为4.01μB。