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钙钛矿LaNiO3 外延薄膜因奇特的金属-绝缘体转变效应近年来备受研究者们的关注。尽管实验上在薄膜样品制备和性能表征上取得了很大的进展，然而对于LaNiO3 外延薄膜的本征物理性质，尤其是其金属-绝缘体转变的物理机制尚存在较大的分歧。因此利用第一性原理计算对LaNiO3 外延薄膜本征物理性质的系统理论研究就显得尤为重要。本项目采用第一性原理方法，并结合Landau 相变理论，系统地研究外延生长的LaNiO3 薄膜和异质结构超晶格的晶体结构和电子态性质，揭示外延应力、薄膜厚度和界面效应对LaNiO3 薄膜物理性质的影响。据此，建立体系的Landau 相变模型，用以表征LaNiO3 薄膜因外延应力而发生的结构相转变，并重点探索体系中晶格、轨道和电荷有序自由度之间的相互耦合，阐明上述物理量在LaNiO3 外延薄膜中金属-绝缘体转变效应中的贡献。