铁基超导体的电子结构和磁性的第一性原理研究.pdf

《铁基超导体的电子结构和磁性的第一性原理研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、FirstprinciplesstudyabouttheelectronicstructuresandmagnetismofFe-basedsuperconductormaterialsADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByYiXiaSupervisor：Prof.WangGuangtaoMay2016摘

2、要伴随着计算机技术的迅速发展，计算物理学在集合实验和理论的成果基础上，借助各种数值计算方法，成为了人类认识自然界的新工具，并且在科学研究中起到了重要的作用。建立在密度泛函理论的基础上的第一性原理计算(first-principles)方法，因此成为计算物理学中的核心方法，并得到了很多研究学者的青睐。过渡金属氧化物由于其自身特殊的物理性质引起了物理学家的极大兴趣和探索。这些特殊的性质拓展了物理学的研究领域，主要由氧元素和d轨道未被电子占满的过渡金属元素来决定的。本篇论文采用基于密度泛函理论的BSTATE(BeijingSimul

3、ationalToolforAtomTechnology)程序包对材料的电子结构、磁性、轨道有序等方面的特点进行了研究和分析，具体工作如下：(1)对金属氧化物的研究领域进行简要概述，对于我们所使用的第一性原理的基本理论方法和所使用的BSTATE程序包给出了简单的说明。(2)我们对LiOHFeSe的电子结构和磁性质进行了研究，并发现基态是条纹状的反铁磁态。这个化合物的电子结构包括绝缘的LiOH层和金属FeSe层。非磁态的费米面包括三个沿着Z方向的空穴型费米面和两个沿着MR的电子型费米面。如果空穴型的费米面沿矢量q(,

4、,0)移动就会与电子型的费米面相重合，这样的嵌套现象将会在未掺杂化合物中诱导磁不稳定性和自旋密度波(SDW)。所计算出的磁化率（Lindhard响应函数）q同时被电子掺杂和空穴所强烈压制。通常来讲超导态和SDW是两个竞0争态，因此超导现象就会出现在电子掺杂和空穴掺杂的化合物中。这就可以解释为什么在电子掺杂化合物(Li0.8Fe0.2)OHFeSe中出现超导。因为空穴掺杂也可以压制了SDW，我们可以预测超导也可能出现在一些空穴掺杂的样品中，例如LixOHFeSe(x<1)。(3)基于第一性原理计算，我们研究了Ba2Ti2

5、Fe2As4O电子结构和磁性。Fe原子处于条纹状反铁磁态时最稳定，自旋磁矩约为2.2μB，而Ti的磁矩几乎为零。因此Fe2As2层在125K附近磁化系数转变时起主要作用。我们预测在超导状态将会有大于0.2e的电子转移到Fe2As2层，并且超导发生在Fe2As2层。关键词：第一性原理，LiOHFeSe，费米面嵌套，电子结构IABSTRACTAlongwiththerapiddevelopmentofcomputationaltechnologyandwiththehelpofallkindsofnumericalcalculat

6、ion,computationalphysicshasbecomethenewideatorecognizethenaturepeopleknow,andplaysanimportantroleinstudyingnaturalscience.Amongthem,thefirst-principlescalculationsbasedonthedensityfunctionaltheoryhavebecomethemostpowerfulmethodsincomputationalphysicsfavoredbymanyres

7、earchersofdifferentfields.Thispaperismainlybasedonfirst-principlesBSTATE(BeijingSimulationalToolforAtomTechnology)packagetoexplorethevariouscharacteristicsoftwokindsoftransitionmetaloxides.Transitionmetaloxideshaveattractedmuchattentionofphysicistsduetoitsintriguing

8、physicalpropertiesdeterminedmainlybytheunfilleddorbitalsofthetransitionmetalelements.Thesespecialpropertieshaveexpandedthefieldofnewphysic