多铁材料光学性质的第一性原理数值计算研究

多铁材料是指同时具有多种铁性，并且不同铁性之间有相互耦合的新型材料，由于其包含铁磁学、铁电学、强关联电子学和材料科学等诸多学科，是一个热门的、跨学科的国内外前沿研究领域，得到了人们的广泛关注和研究。而光学测量是一个探索多铁材料的电子结构和自旋信息的重要手段，得到人们越来越多的关注。而目前国内外关于多铁材料光学性质，特别是磁光效应的第一性原理计算仍然处于起步阶段。本项目将利用第一性原理计算深入地研究多铁材料的线性、二阶非线性光学以及磁光效应。着重探讨多铁材料的光学性质与其电子结构、磁结构和铁电性的关系；以及多铁材料中磁电耦合的微观机理；为设计和寻找具备更高磁电耦合效率的多铁材料和新型量子调控磁光材料提供可靠的理论依据。

在本项目中，本人主要完成了一些多铁材料光学性质的计算，主要包括几类材料的研究：（1）基于VASP程序编写了计算光学程序，学习了WIEN2k光学计算方法，以及开展了基于多种程序的最大局域化Wannier函数的学习和使用。（2）开展了多铁材料GaFeO3的铁电性、电子能带和光学性质计算。（3）结合本小组的实验，开展了新的10H相Cr掺杂BiFeO3的结构、磁性、电子能带以及光学性质的计算。（4）结合本小组的实验，开展了Fe掺杂Bi4Ti3O12的结构稳定性的理论计算工作。（5）初步开展了多铁材料六角相ErMnO3和YMnO3电子结构和光学性质的计算工作。（6）在前期工作基础上，结合本小组的实验，开展了一些具有较大自旋轨道耦合作用材料的光学性质的理论计算工作，比如KxRhO2。受本项目支持，完成SCI论文10篇，其中2篇论文与本项目密切相关。另外有1篇相关论文已经完成，另外3个相关工作正在进行计算，尚未完成。