發(fā)布時間：2024-05-11 18:27

　　新型材料的物性和應用研究是凝聚態(tài)物理領域的重點。具有非平庸拓撲能帶結構的拓撲電子材料,在邊緣(二維系統(tǒng))或表面(三維系統(tǒng))會出現(xiàn)新奇的電子態(tài),例如:拓撲絕緣體能隙中自旋分辨且具有線性色散關系的手性金屬態(tài)、拓撲Dirac/Weyl半金屬表面的費米弧和拓撲nodal line半金屬的鼓膜表面態(tài)等。拓撲電子材料由于特殊的能帶結構和拓撲特性,會表現(xiàn)出新奇的量子現(xiàn)象,是近十年來凝聚態(tài)物理領域研究的一個熱點。另一方面,2008年超導轉變溫度高于40K的鐵基超導材料的發(fā)現(xiàn),在凝聚態(tài)領域再次掀起了高溫超導的研究熱潮,至今已整十年時間。鐵基超導的發(fā)現(xiàn)為理解高溫超導電在拓撲電子材料和鐵基高溫超導的理論研究中,基于密度泛函理論的第一性原理計算被廣泛的應用,在解析電子結構、確定磁性基態(tài)、預言新材料等方面都起到了至關重要的作用。本論文運用第一性原理計算方法和k·p有效模型,在拓撲電子材料和鐵基高溫超導方面開展了一些研究工作。具體內(nèi)容如下所述:預言了三元過渡金屬氮化物ScTaN₂是三維拓撲Dirac半金屬,并研究了該材料在破壞時間反演和C₃旋轉對稱性的拓撲相變。ScTa...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1導體和非導體的能帶模型

第一章緒論究固體中電子運動的主要理論，它的成功之處就在于用固體為什么會有導體和非導體之分，有力地推動了凝聚理論中導體和非導體的能帶模型，在非導體中，電子恰的各帶全部是空的，因為滿帶不產(chǎn)生電流，所以盡管存中，除去完全充滿的一系列能帶外，還有只是部分被電到導電的作用[1,2]。

圖1-2量子自旋霍爾效應邊界態(tài)示意圖

于石墨烯本身的自旋軌道耦合作用非常弱，系統(tǒng)驗很難在石墨烯中觀測到量子自旋霍爾效應。200，在一定厚度的HgTe/CdTe量子阱中，由于HgT道耦合作用下出現(xiàn)能帶反轉，系統(tǒng)進入非平庸拓圖1-3給出了HgTe和CdTe的能帶結構以及Hg國的實驗組在HgTe/Cd....

圖1-3(a)HgTe和CdTe在Γ點處的能帶結構;(b)HgTe/CdTe量子阱示意圖

國的實驗組在HgTe/CdTe量子阱中觀測到了自旋應效應的存在[13]。2008年，張首晟教授研究組實現(xiàn)量子反常霍爾效應[14]，也得到了實驗的證實[的分子束外延生長技術和超低的實驗溫度，嚴苛的的困難也降低了應用的可能。圖1-2量子自旋霍爾效應邊界態(tài)示意圖[11]。

圖1-4（a）Sb的能帶結構；（b）Bi的能帶結構

拓撲絕緣體[38]。圖1-4給出了單質Sb和Bi的能帶結構，可以看出它們都譜結構，在T點存在一個空穴型的費米面，在L點存在一個電子型費米面屬性質。付亮等人的研究發(fā)現(xiàn)，Bi1-xSbx合金的能帶隨著摻雜濃度x的變化能隙先閉合后打開的現(xiàn)象。如圖1-5所示，....

本文編號：3970257