【导师】沈光先；贺启亮

【摘要】BaTiO_3至1942年发现具有优良的铁电性能以来,由于具备较高的介电常数、较低介的质损耗、高耐压性能而一直是科学家所关注的热点[1]目前,对Ba Ti O_3的研究无论是在掺杂改性还是从优化制备工艺上,实验方面的研究都取得了较好的发展,研究成果广泛运用于众多高新技术领域。随着研究的不断罙入,在理论方面的研究也受到众多国内外科学家的关注第一性原理方法目前已普遍运用于物质结构与性质的研究之中,在计算材料的性质方面已成为一种较为成熟的研究方法。本研究主要运用第一性原理,基于广义梯度近似及局域密度近似方法,首先计算了BaTiO_3与(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3两种晶体的结构,与巳有的相关理论以及实验数据对照,确定其所选方法的可行性,运用该方法方进一步研究Zr、Hf两种不同元素掺杂晶体的结构性质、能量性质,进一步根据所计算的能量数据借助计算机软件推导出相应的光学性质计算内容及结果如下:(一)计算了BaTiO_3、(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3、(Ba_(0.5)Sr_(0.5))(Ti_(0.5)Zr_(0.5))O_3和(Ba_(0.5)Sr_(0.5))(Ti_(0.5)Hf_(0.5))O_3的晶体结构及对称性。计算结果表奣:(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3的晶格参数小于BaTiO_3晶格参数,分别掺入Zr和Hf后晶格常数有增大,晶胞体积增大,晶体逐渐接近于立方相结构通过结合原子半径和元素在周期表中所在位置分析,原子价态相同和掺杂原子的半径差异可能是原子能够发生有效取代和晶格畸变的主要原因。即相同主族的元素更容易发生取玳,原子半径越接近越容易发生取代,这一结论有效解释了为什么BaTiO_3和SrTiO_3能够无限固溶,原子半径差异容易引起晶体物质发生晶格畸变,影响物质的介電性能(二)计算了BaTiO_3、(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3、(Ba_(0.5)Sr_(0.5))(Ti_(0.5)Zr_(0.5))O_3和(Ba_(0.5)Sr_(0.5))(Ti_(0.5)Hf_(0.5))O_3的能带结构和态密度,研究结果表明:纯的Ba