中文摘要：

采用第一性原理全势线性缀加平面波方法，通过对单相铁电磁体BiFeO3基态结构的、电子的特征和光学性质的研究，揭示其铁电性、铁磁性的起源和磁电偶合效应的内部机理以及材料的磁光效应；通过外加压力调制晶格常数研究外应力对材料性质和空间微结构的影响，并解释相关的实验现象；构造表面超晶格模型，研究表面效应与材料性质的关系；进一步研究了对BiFeO3的A位和B位掺杂不同的离子和浓度对空间的晶体结构和磁电耦合效

结论摘要：

采用第一性原理LSDA和LSDA+U方法研究了铁电铁磁共存材料BiCoO3及相关材料的结构稳定性以及铁电性和铁磁性共存的物理本质。研究表明，对BiCoO3而言，C型反铁磁结构是最稳定的结构，在Bi-O和Co-O的轨道杂化是引起其铁电相变的主要原因，而磁性Co离子对材料的铁磁性有重要的贡献。此外，通过Bi-O和Co-O之间共价键相互作用，实现铁电和铁磁之间的互相耦合。由于ab面反铁磁相互作用，我们预计BiCoO3具有反铁磁结缘基态且带隙为2.11eV；另外研究了ABO3 型钙态矿材料在氧空位条件下的表面特性，首次提出了利用电场强度和系统的功函数来判定计算时所采用的slab层和真空层的厚度，提高计算的效率和准确性。并且首次研究报道了BaTiO3、PbTiO3和SrTiO3薄膜表面存在氧空位的表面结构特性，并与理想的表面结果比较。很好地解释了实验观测到的在超高真空中退火的BaTiO3、SrTiO3和PbTiO3薄膜漏电性增大的原因以及引起内带隙态的内部机理。