Tính toán lượng tử cho hệ màng mỏng nano perovskite từ tính

Tính toán lượng tử cho hệ màng mỏng nano

perovskite từ tính

Phan Thị Hồng Ngát

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Vật lý

Luận văn Thạc sĩ ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán; Mã số: 60 44 01

Người hướng dẫn: GS.TS. Bạch Thành Công

Năm bảo vệ: 2011

Abstract. Trình bày các khái niệm cơ bản về phương pháp phiếm hàm mật độ: nguyên

lý biến phân, phương trình Schrodinger; mật độ trạng thái của electron; phương trình

gần đúng của Hartree-Fock. Trình bày các lý thuyết của Hohenberg-Kohn, Kohn-Sham

và các phương pháp xấp xỉ hiện đại được sử dụng trong Dmol3 (phương pháp LDA và

GGA). Giới thiệu về Dmol3 qua một số tính chất đặc trưng của Dmol3 trong properties;

cách cài đặt tính toán với Dmol3; phân tích kết quả với Dmol3. Đưa ra kết quả tính toán

cho hệ CaMnO3 dưới dạng khối và màng mỏng có pha tạp Yttrium sử dụng phương

pháp phiếm hàm mật độ với sự hỗ trợ của gói chương trình Dmol3: đặc điểm và tính

chất vật liệu perovskite CaMnO3; mô hình và phương pháp tính toán.

Keywords. Vật lý lý thuyết; Vật lý toán; Toán lượng tử; Màng mỏng

Content

Lĩnh vực tính toán số ngày nay đang phát triển rất mạnh mẽ. Với ưu điểm nhanh

chóng chính xác và nó cũng có thể coi là một dạng thí nghiệm ảo có thể thay thế một phần

cho các thí nghiệm thực phức tạp, tốn kém và tốn thời gian. Bằng việc tích hợp những biểu

thức giải tích vào trong các chương trình, cùng với khả năng tính toán nhanh chóng hiệu

quả của máy tính, lĩnh vực này tỏ ra là một công cụ rất mạnh trong việc giải quyết các

vấn đề vật lý phức tạp đang gặp phải.

Có rất nhiều phương pháp tính toán số trên máy tính được sử dụng trong vật lý học.

Tùy từng lĩnh vực cụ thể, chúng ta có những phương pháp khác nhau. Trong luận văn này, lý

thuyết phiếm hàm mật độ (Density Functional Theory - DFT) được sử dụng, tích hợp trong

công cụ Dmol3 của gói phần mềm Material Studio. Phương pháp phiếm hàm mật độ xuất

hiện từ năm 1920 bắt đầu bằng các công trình của Thomas và Fermi. Tuy nhiên phải đến giữa

những năm 1960, sau khi trải qua nhiều cải tiến, nó mới trở thành một lý thuyết vững chắc

nhờ hai ấn bản của Hohenberg, Kohn và Sham. Ý tưởng cơ bản của phương pháp phiếm hàm

mật độ (DFT) là sự thay thế hàm sóng phức tạp của hệ nhiều hạt bằng một đại lượng đơn giản

hơn là mật độ electron.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của DFT, rất nhiều chương trình tính toán trên máy

tính cho các hệ vật lý dựa trên DFT đã ra đời như: OpenMX, DACAPO, WIEN2K,

ESPRESSO… Trong luận văn này gói chương trình Dmol3 được sử dụng vào nghiên cứu

tính toán lượng tử cho hệ perovskite Oxides Manganite từ tính CaMnO3 dưới dạng khối và

màng mỏng có pha tạp Yttrium(Y). Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công