簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 邱勁惟
Chiu, Ching-Wei
論文名稱: 以第一原理研究SrRuO3在應變下的聲子行為
First-principles study of phonon behaviors in SrRuO3 under strains.
指導教授: 陳宜君
Chen, Yi-Chun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 145
中文關鍵詞: 第一原理計算鍶釕氧化物拉曼應變
外文關鍵詞: First-principle calculation, Strontium ruthenate, Raman, Strain
相關次數: 點閱:98下載:12
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 複雜性氧化物由於在電荷、自旋、晶體間的強關聯作用而展現出多樣的物理性質,例如釔鋇銅氧化物(YBa2Cu3O7)的超導性質、鉛鈦氧化物(PbTiO3)的鐵電效應、鑭鈣錳氧化物((La,Ca)MnO3)的龐磁阻效應以及本次研究的材料-鍶釕氧化物(SrRuO3)的光致伸縮效應。
    之前有研究利用光致伸縮效應去操控SrRuO3的晶格常數進而達到操控其拉曼Ag振動模態的效果[1],然而,有關晶體應變對拉曼模的影響資訊尚有不足之處,因此在本次研究中我們利用第一原理去探討SrRuO3的拉曼振動模態在應變下的行為,並以原子受彈性力的角度出發去探討其聲子行為的成因。

    本次的研究分成三大部分:
    第一部分利用第一原理計算SrRuO3拉曼聲子在無應變下的頻率及振動模式,並以原子間受彈性力的觀點去探討聲子頻率大小及振動模式間的關聯。
    第二部分利用第一原理計算分別對SrRuO3之a,b,c軸分別施加應變並計算其頻率飄移,再以原子彈性力去探討聲子頻率飄移和原子漂移、振動模式的關聯。
    第三部分利用第一原理計算對SrRuO3施加多軸應變(有別於上一部分的單軸應變)並計算其頻率飄移,再以原子彈性力去探討和歸納聲子在多軸應變及單軸應變下行為的關聯。

    Strontium ruthenate (SrRuO3) is a perovskite crystal structure with Pnma symmetry. The characteristics of the strong coupling among charge, spin, orbital, and lattice degrees of freedom give rise to various physical properties. The recent study shows that the light-induced Raman shifts of SRO due to the photostriction effect indicate the change of the strained state. However, the information about the relation of strained states to the Raman modes is still less; therefore, in this research, we use the elastic force theory and first-principle calculation to study the SrRuO3 phonon behaviors under strains. We separate our study into two parts. In the first part,we obtain the phonon under no strain by using first-principle calculation. In the second part, to obtain the phonon behaviors in different strained states, the stress is applied along the a, b, c axis of the SrRuO3 orthorhombic cell, respectively. In the end of both part above, under the concept of the interaction among atoms, we use the elastic theory to explain the phonon behaviors in different strained states.

    摘要 I Abstract III 致謝 VIII 目錄 IX 圖目錄 XII 表目錄 XVI 第零章 緒論 1 第一章 理論與研究方法 3 1.1 SrRuO3結構簡介 3 1.2第一原理計算簡介 8 1.2.1密度泛函理論(DFT ) 8 1.2.2計算設置與計算流程 8 1.2.3文獻回顧-聲子計算方法 11 1.3聲子中的彈性力與彈性位能 13 1.4蘭納-瓊斯 彈性位能 16 1.4.1彈性力的球位能近似 16 1.4.2球位能彈性力的適用性 20 1.4.3蘭納-瓊斯 勢 23 1.4.4蘭納-瓊斯 彈性位能 27 1.4.5應變下的 蘭納-瓊斯 彈性位能 41 1.5第一章小結 52 第二章 無應力下的SrRuO3與聲子 57 2.1 SrRuO3拉曼振動模態簡介 57 2.2第一原理計算之拉曼振動頻率 63 2.2.1計算結果以及與其他計算文獻的參考 63 2.2.2各拉曼聲子的原子間彈性位能 64 2.3 SrRuO3的 蘭納-瓊斯 彈性位能 70 2.3.1 SrRuO3 各原子間的 蘭納-瓊斯 位置 70 2.3.2八面體的 蘭納-瓊斯 彈性位能 78 2.3.3拉曼聲子頻率及其振動模式的關係 82 2.4第二章小結 88 第三章 單軸應變下的SrRuO3與聲子 90 3.1第一原理計算之單軸應變下拉曼振動頻率變化 90 3.2應變下頻率變化的三因素分析 96 3.3應變下原子間彈性位能變化的主要貢獻項 100 3.3.1應變下原子間彈性位能變化的主要貢獻項 100 3.3.2彈性位能和位能變化主要貢獻項的比較 108 3.4反常聲子分析 115 3.4.1各單軸應變下SrRuO3晶體結構的變化 115 3.4.2分析方法 126 3.4.3各單軸應變下的反常聲子分析 130 3.5第三章小結 141 第四章 結論 142 4.1聲子頻率與振動方式之關係 142 4.2聲子頻率變化與應變之關係 143 參考文獻 145

    [1]T. C. Wei, H. P. Wang, H.J. Liu, D. S. Tsai, J. J. Ke , C. L. Wu, Y. P. Yin, Q. Zhan, G. R. Lin, Y. H. Chu, and J. H. He, “ Photostriction of strontium ruthenate” , Nature communications 8, 15018 (2017).
    [2]Brendan J. Kennedy and Brett A. Hunter, “High-temperature phases of SrRuO3”,
    Phys. Rev. B 58, 653, July 1998
    [3]J.S. Gardner, G. Balakrishnan, D.McK. Paul, Neutron powder diffraction studies of Sr2RuO4 and SrRuO3, February 1995.
    [4]P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. B864, 136, 1964
    [5]Naihua Miao, Nicholas C Bristowe, Bin Xu,Matthieu Verstraete and Philippe Ghosez, First-principles study of the lattice dynamical properties of strontium ruthenate, 2013
    [6]G. Herranz, F. Sánchez, J. Fontcuberta, Phys. Rev. B71, 174411, 2005
    [7]S. B. Anooz, J. Schwarzkopf, R. Dirsyte, Phys. Status Solidi a 207, 2492, 2010
    [8]D. Kirillov, Y. Suzuki, L. Antognazza, et al. Phys. Rev. B511, 75813, 1995
    [9]D. A. Tenne and X. Xi J. Am. Ceram. Soc. 91, 1820, 2008
    [10]Lennard-Jones, J. E. Cohesion. Proceedings of the Physical Society, 43 (5): 461, 1931

    下載圖示 校內:2021-09-01公開
    校外:2021-09-01公開
    QR CODE