Введение к работе
Актуальность темы диссертация
В последние четверть века расчеты свойств твердого тела тіз первых принципов зандіи прочное место в физике твердого тела. Это связало с тем, что они позволяют предсказывать и объяснять свойства изучаемого вещества с достаточно высокой степенью точности. Преимуществом данных расчетов является то, что свойства вещества рассчитываются исходя только из его состава и фундаментальных констант квантовой механики без использования каких- лпбо подгоночных параметров.
В настоящее время существует много вариантов первоприн-ципнілх расчетов различных свойств твердого тела, отличающихся между собой как степенью строгости отправных теоретических положений, так и точностью и вычислительной эффективностью. Однако существующие методы часто недостаточно эффективны для расчета веществ, обладающих сложной структурой, так как требуют слишком большого объема вычислений. Поэтому создание метода, обладающего хорошей степенью точности и достаточным быстродействием, является важной задачей для развития дальнейших исследований свойств сложных веществ.
Выбор ионных кристаллов в качестве объекта исследования связан с тем, что в настоящее время различные классы этих веществ активно изучаются как в связи с открытием явления высокотемпературной сверхпроводимости, так и с другими свойствами ионных кристаллов, важными для практических приложений.
Цеди и задачи исследования
Целью настоящей работы было создание метода первоприн-ципных расчетов ионных кристаллов, позволяющего рассчитывать равновесные кристаллические.структуры, фононные частоты, статическую диэлектрическую проницаемость и структурные фазовые переходы и обладающего большой вычислительной эффективностью. В качестве конкретного примера приложения разрабатываемого подхода была поставлена задача рассчитать частоты фононов в центре и на границе зоны Бриллюэна для оксидов щелочноземельных металлов и их статические диэлектрические проницаемости, а также рассчитать структурные фазовые переходы в ВаВЮз. Была поставлена задача получить качественное описание фазовых переходов, связанных с образованием волн зарядовой плотности, и выяснить причины возникновения данного явления.
Научная новизна
В работе предложен новый метод микроскопического расчета свойств ионных кристаллов, основанный на теории функционала t плотности и обладающий большой вычислительной эффективностью.
Разработан принципиально новый способ учета поляризации ионов. С его помощью был проведен расчет диэлектрической проницаемости и фононных частот большого числа ионных кристаллов.
Предложенный в диссертации метод расчета позволяет просто описывать фазовые переходы, связанные с образованием волн зарядовой плотности. С его помощью были исследованы и объ-
яснены фазовые переходы в BaBiOi.
Научная и практическая ценность
Предлагаемый в работе м*>тод первопрпнципного расчета ионных кристаллов обладает значительно большой вычислительной эффективностью по сравнеяіпо с ранее используемыми методами. Это объясняется тем, что он основан на прямом использовании теории функционала плотности, которая позволяет выразить энергию кристалла через распределение электронной плотности, а не на использовании для этого сложных зонных расчетов. Кроме того, предложенный способ аккуратного учета поляризации ионов позволяет рассчитывать с высокой степенью точностн такие свойства, как диэлектрическая поляризуемость и частоты фононов.
Большая вычислительная эффективность предлагаемого метода позволяет рассчитывать свойства более сложных кристаллических структур.
Основные положения, выноснмыс па защиту
На защиту выносятся основные результаты диссертации, сформулированные в конце автореферата.
4 Апробация работы
Результаты работы докладывались на теоретических семинарах Физического института им. П.Н.Лебедева, в Институте исследований твердого тела ( KFA, Юлих, ФРГ, 1993), на ежегодном международном симпозиуме по электронной структуре ( Дрезден, 1993)'.
Публикации
Основные результаты диссертации опубликованы в 4 печат-
пых работах, список которых приведен в конце автореферата. Структура и объем работы Диссертация состоит из пяти глав включая введение и заключение, трех приложений. Она содержит 104 страницы текста, б рисунков, 35 наименований цитированной литературы.
