Электронные и магнитные свойства перовскитов АВO3 (A – Ca, Ce, Y, Na; B – Ti, Nb, Fe, Mn, Ta; O)

Abstract

В работе представлены результаты квантово-механического компьютерного моделирования, проведенного с целью исследования электронных и магнитных свойств двадцати кристаллических структур на основе перовскитов переходных металлов, имеющих общую формулу ABO3, где А – ион Ca, Ce, Y, Na; В – ион Ti, Ta, Nb, Mn, Fe; O – ион кислорода, для оценки возможности применения данной группы материалов в устройствах современной электроники. Систематизация фундаментальных характеристик позволит в дальнейшем описать физические механизмы, протекающие в структурах. Расчеты фундаментальных свойств кристаллов выполнялись с использованием современных первопринципных методов, основанных на теории функционала плотности (Density Functional Theory – DFT). В качестве среды моделирования использовался программный пакет VASP (Vienna Ab initio Simulation Package), который предназначен для выполнения квантово-механических расчетов. В результате моделирования установлены следующие характеристики перовскитов переходных металлов: элементарные ячейки АВО3 имеют кубическую сингонию; ряд соединений обладает магнитным моментом (от 0,26 до 4,39 μБ); анализ зонных диаграмм свидетельствует о наличии соединений с полупроводниковым (запрещенная зона от 1,65 до 2,99 эВ) и металлическим типом проводимости. Среди соединений с полупроводниковым типом проводимости преобладают непрямозонные полупроводники. Прямозонный тип проводимости установлен только у одного соединения – CeTiO3. Полученные результаты количественно и качественно характеризуют электронные и магнитные свойства кристаллических структур на основе перовскитов ABO3 и могут быть использованы при разработке методов расчетов основных электрофизических параметров перспективных компонентов электроники.