半金屬和拓?fù)浣饘俨牧系牡谝恍栽硌芯?/H1>
發(fā)布時間：2020-09-29 20:46
半金屬鐵磁體被預(yù)言是最具有潛力的下一代自旋電子學(xué)器件,因為其擁有一個關(guān)鍵的性質(zhì):只有一個自旋方向的電子參與導(dǎo)電。自從1983年de Groot研究小組在理論上預(yù)言了Ni Mn Sb的半金屬性以來,越來越多的研究者們把注意力放在了半金屬材料的研究上。而拓?fù)洳牧系难芯扛腔钴S,從第一個拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)至今,拓?fù)涞母拍钌钊氲侥蹜B(tài)物理學(xué)的許多領(lǐng)域,推動了物理學(xué)的發(fā)展。從二維拓?fù)浣^緣體到三維拓?fù)浣^緣體,再到有機(jī)無機(jī)拓?fù)浣^緣體,拓?fù)涔庾訉W(xué),拓?fù)浒虢饘?以及拓?fù)涑瑢?dǎo)體,各個研究方向齊頭并進(jìn)。第二章,介紹在實際處理量子多體問題中用到的密度泛函理論和拓?fù)淠軒Ю碚�。密度泛函理論通過一些合理的近似使得我們能夠處理多電子體系,實際應(yīng)用中主要來計算晶體的電子結(jié)構(gòu)。密度泛函理論,也就是第一性原理,本文就是通過第一性原理計算晶體的所有電子結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步分析。另外還介紹能帶拓?fù)淅碚?通過定義能帶的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來確定整個體系(材料)的拓?fù)湫再|(zhì)。第三章我們通過第一性原理來研究半Heusler化合物L(fēng)i XGe(X=Ca,Sr和Ba)的穩(wěn)定性,電子結(jié)構(gòu)以及磁性質(zhì)。根據(jù)計算結(jié)果,我們可以發(fā)現(xiàn)Li XGe(X=Li,Sr和Ge)都有半金屬的性質(zhì)。而且體系原胞的磁矩都為整數(shù)1μB,滿足Slater-Pauling規(guī)則:Mtot=(8-Ztot)μB。當(dāng)晶格常量分別在-3.6%到21.4%,-3.8%到16.1%和-1.2%到14.7%范圍內(nèi)變化時,Li XGe(X=Ca,Sr和Ba)的半金屬性都能夠保持。它們的半金屬性消失的臨界壓強(qiáng)分別是3.55,3.22和0.63 GPa。在固定體積的情況下,當(dāng)c/a分別在0.90到1.07,0.87到1.14和0.96到1.04范圍內(nèi)變化時,,Li Ca Ge,Li Sr Ge和Li Ba Ge可以保持其半金屬性。另一方面這三個化合物的聲子譜都沒有虛頻,表明它們的結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)定的。對于這三個化合物來說,具有半金屬性的立方相具有比四方相更好的穩(wěn)定性。通過觀察計算出來的彈性常量(C11,C12and C44)和力學(xué)性質(zhì)(體彈模量B,剪切模量G,楊氏模量E和各項異性參數(shù)A),所有的化合物都可以在在自然環(huán)境中穩(wěn)定存在。并且這三種化合物對單向的抗性比對純剪切變形的抗性強(qiáng),并且在自然界中顯示出優(yōu)異的延展行為。第四章,我們主要討論一個新型的拓?fù)浣饘費o C。主要計算了Mo C的能帶結(jié)構(gòu)圖和表面態(tài),對體系中特殊簡并點(Nexus Fermions)的k·p模型進(jìn)行推導(dǎo)并討論,發(fā)現(xiàn)該體系在k=π面上的鏡面陳數(shù)是1,也就是說有一條表面態(tài)穿過費米能級。并解釋了該體系中的表面態(tài)是受體系的對稱性保護(hù)的。第五章,總結(jié)了現(xiàn)在的工作并展望了今后的工作。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O469
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 引言
1 研究背景
1.1 自旋電子學(xué)與半金屬材料
1.2 拓?fù)洳牧虾喗?br> 2 本文的研究目的、方法及研究內(nèi)容
2.1 研究目的和研究方法
2.2 研究內(nèi)容
第二章 理論基礎(chǔ)
1 密度泛函理論
1.1 Hartree?Fork近似
1.2 Hohenberg?Kohn定理
1.3 Kohn?Sham方程
1.4 局域密度近似
2 對稱性與拓?fù)?br> 2.1 拓?fù)淠軒Ю碚?br> 2.2 拓?fù)浣饘?br> 3 本文使用的軟件和工具
第三章 半Heusler結(jié)構(gòu)的LiXGe(X=Ca,Sr和Ba)合金的研究
1 研究背景
2 計算方法
3 計算結(jié)果與討論
3.1 晶體結(jié)構(gòu)和聲子譜
3.2 電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)
3.3 化學(xué)穩(wěn)定性和半金屬穩(wěn)定性
3.4 彈性性質(zhì)
4 小結(jié)
第四章 新型拓?fù)浒虢饘費oC中的NexusFermions
1 研究背景
2 計算方法
3 結(jié)果與討論
3.1 電子結(jié)構(gòu)
3.2 表面態(tài)與費米弧
3.3 k·p模型與拓?fù)渲笜?biāo)
3.4 小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
1 工作總結(jié)
2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
【參考文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前2條
1 劉俊;詹瑞;李麗;董會寧;;Magnetic properties of several potential rocksalt half-metallic ferromagnets based on the first-principles calculations[J];Chinese Physics B;2011年07期
2 譚嘉進(jìn);姬廣富;陳向榮;偠清泉;;Phase Transition and Phonon Spectrum of Zinc-Blende Structure ZnX (X=S, Se,Te)[J];Communications in Theoretical Physics;2010年06期
本文編號：2830237
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/wulilw/2830237.html
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O469
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 引言
1 研究背景
1.1 自旋電子學(xué)與半金屬材料
1.2 拓?fù)洳牧虾喗?br> 2 本文的研究目的、方法及研究內(nèi)容
2.1 研究目的和研究方法
2.2 研究內(nèi)容
第二章 理論基礎(chǔ)
1 密度泛函理論
1.1 Hartree?Fork近似
1.2 Hohenberg?Kohn定理
1.3 Kohn?Sham方程
1.4 局域密度近似
2 對稱性與拓?fù)?br> 2.1 拓?fù)淠軒Ю碚?br> 2.2 拓?fù)浣饘?br> 3 本文使用的軟件和工具
第三章 半Heusler結(jié)構(gòu)的LiXGe(X=Ca,Sr和Ba)合金的研究
1 研究背景
2 計算方法
3 計算結(jié)果與討論
3.1 晶體結(jié)構(gòu)和聲子譜
3.2 電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)
3.3 化學(xué)穩(wěn)定性和半金屬穩(wěn)定性
3.4 彈性性質(zhì)
4 小結(jié)
第四章 新型拓?fù)浒虢饘費oC中的NexusFermions
1 研究背景
2 計算方法
3 結(jié)果與討論
3.1 電子結(jié)構(gòu)
3.2 表面態(tài)與費米弧
3.3 k·p模型與拓?fù)渲笜?biāo)
3.4 小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
1 工作總結(jié)
2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
【參考文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前2條
1 劉俊;詹瑞;李麗;董會寧;;Magnetic properties of several potential rocksalt half-metallic ferromagnets based on the first-principles calculations[J];Chinese Physics B;2011年07期
2 譚嘉進(jìn);姬廣富;陳向榮;偠清泉;;Phase Transition and Phonon Spectrum of Zinc-Blende Structure ZnX (X=S, Se,Te)[J];Communications in Theoretical Physics;2010年06期
本文編號：2830237
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