Badanie struktury przerwy energetycznej perowskitu LaCoO3 domieszkowanego niklem z wykorzystaniem metody DFT+U
Identyfikator grantu: PT01147
Kierownik projektu: Marta Marszewska
Politechnika Gdańska
Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej
Gdańsk
Data otwarcia: 2024-03-26
Streszczenie projektu
Perowskity o ogólnej formule ReTO2 (Re – kation metalu ziem rzadkich/alkalicznych, T – jon metalu przejściowego) przyciągają uwagę ze względu na unikalne właściwości, takie jak nadprzewodnictwo czy właściwości katalityczne. Właściwości te mogą być dodatkowo dostosowywane poprzez domieszkowanie jonami innych metali grup przejściowych; przykładowo, LaCoO3 w stanie podstawowym jest pozbawionym właściwości magnetycznych izolatorem, podczas gdy częściowe zastąpienie jonów kobaltu jonami niklu indukuje właściwości ferromagnetyczne.
Celem projektu jest przeprowadzenie badań struktury przerwy energetycznej LaCoO3 domieszkowanego niklem wraz z obserwacją wpływu stężenia niklu na rozmiar przerwy energetycznej. Zrozumienie struktury przerwy energetycznej perowskitów jest istotne, jako że jest ona bezpośrednio związana z ich elektronowymi właściwościami, jak również wiąże się z toksycznością – szersza przerwa energetyczna wskazuje na wyższą toksyczność.
Wiadomo, że wyniki obliczeń wykonywanych z zastosowaniem teorii funkcjonału gęstości (DFT) mogą być nieprawidłowe w przypadku materiałów zawierających metale grup przejściowych. W związku z tym w ramach projektu przeprowadzone zostaną obliczenia DFT+U, w których standardowy funkcjonał DFT zostanie skorygowany dodatkowym parametrem U, wykorzystującym model Hubbarda w celu opisania korelacji pomiędzy elektronami na podpowłoce d.
W obliczeniach z wykorzystaniem metody DFT+U często przyjmuje się stałe wartości U, wiadomo jednak, że mogą one się zależeć m.in. od stanu spinowego, czy rozmiaru komórki elementarnej. W związku z tym w celu otrzymania bardziej dokładnych wyników przeprowadzone zostaną obliczenia odpowiedzi liniowej, w ramach których DFT+U zostanie wygenerowane ab initio.
Celem projektu jest przeprowadzenie badań struktury przerwy energetycznej LaCoO3 domieszkowanego niklem wraz z obserwacją wpływu stężenia niklu na rozmiar przerwy energetycznej. Zrozumienie struktury przerwy energetycznej perowskitów jest istotne, jako że jest ona bezpośrednio związana z ich elektronowymi właściwościami, jak również wiąże się z toksycznością – szersza przerwa energetyczna wskazuje na wyższą toksyczność.
Wiadomo, że wyniki obliczeń wykonywanych z zastosowaniem teorii funkcjonału gęstości (DFT) mogą być nieprawidłowe w przypadku materiałów zawierających metale grup przejściowych. W związku z tym w ramach projektu przeprowadzone zostaną obliczenia DFT+U, w których standardowy funkcjonał DFT zostanie skorygowany dodatkowym parametrem U, wykorzystującym model Hubbarda w celu opisania korelacji pomiędzy elektronami na podpowłoce d.
W obliczeniach z wykorzystaniem metody DFT+U często przyjmuje się stałe wartości U, wiadomo jednak, że mogą one się zależeć m.in. od stanu spinowego, czy rozmiaru komórki elementarnej. W związku z tym w celu otrzymania bardziej dokładnych wyników przeprowadzone zostaną obliczenia odpowiedzi liniowej, w ramach których DFT+U zostanie wygenerowane ab initio.