第一原理による機能性酸化物材料の原子構造および電子状態の理論計算

基于第一原理的功能氧化物材料原子结构和电子态理论计算

• 批准号: 11F01799
• 负责人: 幾原 雄一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01799/
• 关键词: 査透過型電子顕微鏡; 第一原理的な理論計算; 界面原子構造; 磁性; 高角環状暗視野(HAADF)像; SrTiO_3結晶基板; 電子状態; Sr_2FeTaO_6; 走査透過型電子顕微鏡; セラミックス; 微細構造; 理論計算

ダブルペロブスカイト構造のSr_2FeTaO_6結晶は、ディスオーダー相で頻繁に存在し、23K以下の温度においてスピングラス的挙動を示すことが明らかになった。このような挙動は、磁性Feイオン原子間の第二最近接原子間の相互作用(Next-Nearest-Neighbour Interaction)に由来することが以前から報告されている。このNNN相互作用の存在を検証するために、まず実験的にSr_2FeTaO_6薄膜における安定なBサイトオーダー相を得ることが不可欠である。パルスレーザーデポジション法によって、SrTiO_3結晶基板の(111)面上にエピタキシャル成長させたダブルペロブスカイト構造の良質なBサイトオーダーSr_2FeTaO_6薄膜を得ることができた。球面収差補正器(Cs-Corrector)搭載の走査透過型電子顕微鏡(STEM)の高角環状暗視野(HAADF)像及び電子エネルギー損失分光法(EELS)を用いて、Sr_2FeTaO_6薄膜の微細原子構造について詳細な観察を行った。この投影原子構造モデルを基に、理論計算で用いる三次元原子構造モデルが推定できる。SrTiO_3結晶基板では二種類の終端層の極性、Sr_2FeTaO_6薄膜では三種類の終端層、六回対称の界面原子積層を考慮すると、18種類の三次元界面原子構造モデルが推定される。界面吸着エネルギーの計算結果によると、界面においてSrTiO_3結晶はSrO_3-終端及びSr_2FeTaO_6結晶はTa-終端のケースが安定であることが明らかになった。この構造に対して、Vienna ab initio simulation package (VASP)計算を行い、界面電子状態をシミュレートした。その際、NNN相互作用するFe磁性イオンの様々な相対配列を考慮した。

Sr_2FeTaO_6 crystals in the crystal structure frequently exist at temperatures below 23K. The origin of the Next-Nearest-Neighbour Interaction between Fe atoms and Fe atoms was previously reported. The existence of this NNN interaction is demonstrated by the presence of Sr_2FeTaO_6 thin films. The SrTiO_3 crystal substrate was grown on the (111) plane by the method of crystal growth and the Sr_2FeTaO_6 thin film was obtained. High-angle annular dark field (HAADF) images and electron loss spectroscopy (EELS) of transmission electron micromirrors (STEM) mounted on spherical contrast corrector (Cs-Corrector) were used for detailed observation of the fine atomic structure of Sr_2FeTaO_6 thin films. The projection atomic structure is based on the theoretical calculation of the three-dimensional atomic structure. SrTiO_3 crystal substrate has two kinds of terminal layer polarity, Sr_2FeTaO_6 thin film has three kinds of terminal layer and six kinds of interface atomic layer, and 18 kinds of three-dimensional interface atomic structure are estimated. The calculation results of interfacial adsorption and crystallization show that SrTiO_3 crystal is stable at SrO_3-terminal and Sr_2FeTaO_6 crystal Ta-terminal. The structure of the system, Vienna ab initio simulation package (VASP) calculation, interface electronic state analysis The interaction between Fe and NNN is considered.

项目成果

Strain control of orbital polarization and correlated metal-insulator transition in La2CoMnO6 from first principles

从第一原理对 La2CoMnO6 中轨道极化和相关金属-绝缘体转变的应变控制

• DOI: 10.1063/1.3662859
• 发表时间: 2011-11
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Lv, Shuhui;Li, Hongping;Wang, Zhongchang;Han, Lin;Liu, Yao;Liu, Xiaojuan;Meng, Jian
• 通讯作者: Meng, Jian

Atomic-scale Structure and Electronic Property of the Sr_2FeTaO_6/SrTiO_3 Interface

Sr_2FeTaO_6/SrTiO_3界面的原子尺度结构和电子性质

• 发表时间: 2013
• 作者: Shuhui Lv;Mitsuhiro Saito;Zhongchang Wang;Chunlin Chen;Yuichi Ikuhara
• 通讯作者: Yuichi Ikuhara

Insulator-Metal Transition Driven by Pressure and B-Site Disorder in Double Perovskite La2CoMnO6

双钙钛矿 La2CoMnO6 中压力和 B 位无序驱动的绝缘体-金属转变

• DOI: 10.1002/jcc.22976
• 发表时间: 2012-06-15
• 期刊: JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY
• 影响因子: 3
• 作者: Lv, Shuhui;Liu, Xiaojuan;Meng, Jian
• 通讯作者: Meng, Jian

Atomic-scale Structure and Electronic Property of the La_2FeCrO_6/SrTiO_3 Interface

La_2FeCrO_6/SrTiO_3界面的原子尺度结构和电子性质

• DOI: 10.1063/1.4821795
• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: S. Lv;M. Saito;Z. Wang;C. Chen;S. Chakraverty;M. Kawasaki;Y. Ikuhara
• 通讯作者: Y. Ikuhara

Atomic and Electronic Structure of La2CoMnO6/SrTiO3 Interface from First-principles Calculations

基于第一性原理计算的 La2CoMnO6/SrTiO3 界面的原子和电子结构

• 发表时间: 2012
• 作者: S. Lv;Z. Wang;M. Saito;S. Tsukimoto;Y. Ikuhara
• 通讯作者: Y. Ikuhara