本文選題：鐵基超導(dǎo)體 + 磁性��； 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：本論文的主要內(nèi)容是通過第一性原理方法研究新型鐵基超導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)來揭示其高溫超導(dǎo)機(jī)制,闡明電子結(jié)構(gòu)的細(xì)微差別對超導(dǎo)性質(zhì)的影響。分別研究了三種不同類型的鐵基超導(dǎo)體：塊體的112型CaFeAs_2和1111型CaFeAs H,以及生長在SrTiO_3襯底上的11型FeSe單層薄膜。本論文共分為五章1.緒論本章主要篇幅用來介紹固體中的超導(dǎo)概念,包括：超導(dǎo)的宏觀,微觀理論.其中著重于BCS理論,并介紹了與高溫超導(dǎo)體中對超導(dǎo)配對機(jī)制緊密相關(guān)的電荷密度波和自旋密度波的概念,最后介紹了本文重點(diǎn)研究的鐵基超導(dǎo)體的概念,其中包括鐵基超導(dǎo)與傳統(tǒng)超導(dǎo)的不同,目前研究中存在的問題以及本論文的研究動機(jī)。2.密度泛函理論本章介紹了密度泛函理論,包括密度泛函理論相關(guān)模型，，定理和重要的方程,密度泛函理論的發(fā)展歷程,以及目前的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況。3.層狀CaFeAs_2和Ca_(0.75)(Pr/La)_(0.25)FeAs_2的磁性和電子結(jié)構(gòu)本章應(yīng)用第一性原理方法研究了新型鐵基超導(dǎo)體CaFeAs_2的磁性和電子性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)CaFeAs_2的基態(tài)是由費(fèi)米面嵌套驅(qū)動的條紋反鐵磁態(tài)。每個Fe原子的磁矩約為2.1“B。我們還計(jì)算了電子摻雜相CaFeAs_2的電子結(jié)構(gòu)和磁結(jié)構(gòu),得出自旋密度波(SDW)序會由于La/Pr的摻雜而受到抑制。砷層作為間隔層存在,其中的As是負(fù)一價的,它的作用是通過增加FeAs層之間的距離從而起到增強(qiáng)材料二維特性和自旋漲落,從而增加配對力的作用。預(yù)示了Ca_(0.75)(Pr/La)_(0.25)FcAs_2相對CaFeAs_2具有更高的Tc4.氫在CaFeAsH鐵基超導(dǎo)體電子性質(zhì)中的作用本章我們?yōu)榱搜芯縃-和F-等價離子摻雜的不同影響,計(jì)算了CaFeAsH中H被F替代前后,以及不同替代量的能帶、態(tài)密度、費(fèi)米面以及電荷密度差等電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)摻氫使體系形成一條非常規(guī)的具有強(qiáng)色散的能帶,在費(fèi)米能級下出現(xiàn)一個特殊的范霍夫奇異性,導(dǎo)致CaFeAsH的三維特征費(fèi)米面不同于鈣鐵砷氟(CaFeAsF)。這種獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)特征可能都會對提高超導(dǎo)電性具有非常重要的影響。同時,通過進(jìn)一步計(jì)算CaFeAsH的磁基態(tài)和對費(fèi)米面嵌套分析,可以證明其基態(tài)為條紋反鐵磁相；針對實(shí)驗(yàn)上的摻雜濃度,我們發(fā)現(xiàn)La或Co摻雜會明顯抑制CaFeAsH的費(fèi)米面嵌套,破壞母相的磁有序態(tài)，從而導(dǎo)致體系出現(xiàn)超導(dǎo)。5.單層FeSe薄膜與SrTiO_3襯底之間的電子耦合本章我們研究了生長在SrTiO_3襯底上的單層FeSe薄膜高達(dá)65-100K超導(dǎo)臨界溫度的超導(dǎo)機(jī)制。角分辨光電子譜(ARPES)得出的結(jié)果表明,在布里淵區(qū)中心處沒有任何空穴型費(fèi)米面,大家普遍認(rèn)為是發(fā)生了電子摻雜導(dǎo)致的,可能的來源包括氧空穴,鐵缺陷或硒缺陷,或者是襯底的新結(jié)構(gòu)例如有兩層TiO2邊界層。因?yàn)閾诫s的水平大約是5%的氧空位,因此仍然有不小的接近化學(xué)計(jì)量的FeSe-SrTiO_3界面區(qū)域存在。我們驗(yàn)證了界面實(shí)際的相互作用,發(fā)現(xiàn)FeSe的費(fèi)米能級被O的px,py表面能帶釘扎住了。為了理解可能由于襯底的電子光學(xué)模導(dǎo)致的角分辨光電子譜實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)的副本能帶,對FeSe層中的布里淵區(qū)中心光學(xué)模的影響也進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)沿z方向極化的LO模式對體系的影響很大,Fe的d能帶對應(yīng)的費(fèi)米能級被釘扎住了,而SrTiO_3的能帶受到內(nèi)部電場的影響發(fā)生了移動。通過對襯底電子摻雜,得出當(dāng)Ti的摻雜量x=0.10時,Ti1的能帶依舊不是滿占據(jù)的,提供了0.6 eV的Schottky勢壘。另外,對Se子晶格的合金方式混合是一種對體系相對適度的微擾手段,因此利用S,Te和N對Se和O的替代效應(yīng)也做了研究。
[Abstract]:In this paper , the magnetic and electronic properties of the novel iron - based superconductor CaFeAs _ 2 have been studied by the first principle method . The magnetic and electronic properties of the novel Fe - based superconductor have been studied . The energy band of Ti1 is still not fully occupied , providing a Schottky barrier of 0.6 eV . In addition , the alloy mode of Se sublattice is a relatively modest means of perturbation to the system , so the substitution effect of S , Te and N on Se and O is also studied .
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM26

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