在材料的實(shí)際應(yīng)用中,電子結(jié)構(gòu)是一個(gè)重要的考量因素。調(diào)控電子結(jié)構(gòu)可以改變材料的本征特性,有望獲得更優(yōu)異的材料性能。首先,總價(jià)電子數(shù)為18的半赫斯勒半導(dǎo)體在光電和熱電等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。獲得這些半導(dǎo)體的精確帶隙能夠有效地指導(dǎo)它們的實(shí)際應(yīng)用。因此,我們用HSE06雜化泛函修正了27種最新報(bào)道的半赫斯勒半導(dǎo)體XYZ的帶隙。此外,在特定的原子組成下,半赫斯勒材料可以發(fā)生能帶反轉(zhuǎn)而表現(xiàn)出拓?fù)浞瞧接箲B(tài),有望被用于自旋電子學(xué)領(lǐng)域。我們?cè)诎牒账估詹牧系某鸏uAuS/LuPtBi中研究了LuPtBi層數(shù)調(diào)控的能帶反轉(zhuǎn)機(jī)制。最后,我們通過(guò)研究壓強(qiáng)作用下bcc Gd的電子結(jié)構(gòu)和磁結(jié)構(gòu)變化來(lái)進(jìn)一步理解鑭系材料的強(qiáng)相互作用。本文的主要研究結(jié)果如下:1.HSE06雜化泛函修正使得半赫斯勒半導(dǎo)體XYZ的帶隙顯著增加,帶隙增量取決于兩個(gè)最低導(dǎo)帶間的能量差。此外,我們發(fā)現(xiàn)了帶隙隨Z位和X位原子電負(fù)性差值增加而減小的反常特性,來(lái)源于削弱的Y位電子局域性。2.[111]LuAuSn/LuPtBi超胞在結(jié)構(gòu)上是相對(duì)穩(wěn)定的。增加LuPtBi層數(shù)時(shí),[111]LuAuSn/LuPtBi超胞的能帶反轉(zhuǎn)增強(qiáng),來(lái)源于能帶排列、內(nèi)建電場(chǎng)和量子限制的共同作用。3.壓強(qiáng)作用下bcc Gd的磁矩減小,來(lái)源于自旋向上的能量較高的電子向自旋向下的能量較低的4f軌道轉(zhuǎn)移。當(dāng)壓強(qiáng)接近90 GPa時(shí),bcc Gd發(fā)生從鐵磁向[011]方向反鐵磁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN304
【部分圖文】：

導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)。它由 X 原子位于(0.25, 0.25, 0.25)、.0, 0.0, 0.0)的三個(gè)面心立方嵌套而成。本圖用 VESTA 斯勒半導(dǎo)體CoTiSb和FeVSb的25 ×25 ×25(虛進(jìn)行了測(cè)試，見(jiàn)圖 3-2。從 CoTiSb 和 FeVSb 的 25 ×25 ×25 的倒易空間和 15 ×15 ×15 的倒，即 15 ×15 ×15 的空間網(wǎng)格能夠給出收斂的能函中，我們均采用 15 ×15 ×15 的倒易空間網(wǎng)函會(huì)顯著地增加計(jì)算量。為了節(jié)約計(jì)算成本，我出近似收斂的能帶結(jié)構(gòu), 且顯著地降低了計(jì)算

3-1 半赫斯勒半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)。它由 X 原子位于(0.25, 0.25, 0.25)、Y 原子位于(0.5, .5)、Z 原子位于(0.0, 0.0, 0.0)的三個(gè)面心立方嵌套而成。本圖用 VESTA 可視化軟件所做[1我們以半赫斯勒半導(dǎo)體CoTiSb和FeVSb的25 ×25 ×25(虛線)和15 ×15 ×實(shí)線) K 點(diǎn)網(wǎng)格進(jìn)行了測(cè)試，見(jiàn)圖 3-2。從 CoTiSb 和 FeVSb 的電子能帶結(jié)構(gòu)，我們可以看出 25 ×25 ×25 的倒易空間和 15 ×15 ×15 的倒易空間給出的結(jié)構(gòu)是相同的，即 15 ×15 ×15 的空間網(wǎng)格能夠給出收斂的能帶結(jié)構(gòu)。因此后續(xù)的 PBE 泛函中，我們均采用 15 ×15 ×15 的倒易空間網(wǎng)格。與 PBE 泛比，HSE06 泛函會(huì)顯著地增加計(jì)算量。為了節(jié)約計(jì)算成本，我們采用了 7 × 的網(wǎng)格，能夠給出近似收斂的能帶結(jié)構(gòu), 且顯著地降低了計(jì)算量。

TiSbRh 和 SbRhTi 三種半赫斯勒材料的總能隨晶格參數(shù)的變中 X 位分別由 Rh、Ti 和 Sb 原子占據(jù)。勒半導(dǎo)體中原子的半徑大小會(huì)影響 X、Y、Z 原子的為例，測(cè)試了不同原子占位的晶體穩(wěn)定性。需要注意 原子和 Z 原子的占位是等價(jià)的，也就是說(shuō)，在 Rh、化合物中只有 RhTiSb, TiSbRh 和 SbRhTi 三種構(gòu)型。能隨晶格參數(shù)的變化，見(jiàn)圖 3-3。我們可以看到，RhiSbRh 和 SbRhTi 總能最低點(diǎn)的值小，即本文中的 Rh們還可以看出不同構(gòu)型的平衡晶格參數(shù)在總能最小處型不同，但組成化合物的原子是相同的，而晶格參數(shù)影響了原子間電子的相互作用。實(shí)際上，我們也測(cè)試Sb 的三種不同構(gòu)型，均表明本文中的構(gòu)型更為穩(wěn)定。本文中的 FeVSb，CoTiSb 和 NiTiSn 構(gòu)型最為穩(wěn)定斯勒半導(dǎo)體也是Ma等人從熱穩(wěn)定性上證明可能存在的
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本文編號(hào)：2836600