半金屬材料及拓?fù)洳牧系牡谝恍栽硌芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2019-04-21 09:26
【摘要】：半金屬材料及拓?fù)洳牧系难芯渴?1世紀(jì)初凝聚態(tài)物理中非常有活力的研究領(lǐng)域,它們都在自旋電子學(xué)領(lǐng)域中扮演著重要的角色。自從1983年deGroot研究小組在理論上預(yù)言了NiMnSb的半金屬性以來,越來越多的研究者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(gè)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(dòng)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(gè)研究方向齊頭并進(jìn)。第二章,主要介紹了密度泛函理論和拓?fù)淠軒Ю碚摗Ｃ芏确汉碚撌且粋�(gè)非常廣泛應(yīng)用的量子力學(xué)方法,主要用來對(duì)具體材料的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的計(jì)算。本文所有的計(jì)算都是基于第一性原理方法,即密度泛函理論。此外也介紹了能帶拓?fù)淅碚?和通過能帶的計(jì)算得到材料拓?fù)湫再|(zhì)的方法。第三章,主要是用第一性原理方法研究CsCl結(jié)構(gòu)的RbS和KS化合物的半金屬性質(zhì)。通過計(jì)算化合物總能量與晶格常量的關(guān)系,確定了RbS的平衡晶格常量是4.02(?),KS的平衡晶格常量是3.84(?)。通過化合物的體能帶圖和體態(tài)密度圖分析,發(fā)現(xiàn)RbS和KS都具有半金屬性質(zhì)。并且原胞磁矩都為整數(shù)1μB。RbS的能帶帶隙為4.287eV,KS的能帶帶隙為4.395eV。大的能帶帶隙保證了化合物在室溫環(huán)境下,還能保持半金屬性質(zhì)。所以,RbS和KS在室溫下可能還保持半金屬性。由于在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候,材料都是以薄膜的形式應(yīng)用,所以最后還研究了這兩個(gè)化合物的(111)表面的性質(zhì),發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)化合物以(111)面切出的薄膜同樣具有半金屬性。第四章,我們基于第一性原理研究了Sr_2XMoO6(X=Ge,Si)的電子結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)。分別用了LSDA方法和LSDA+U方法計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,用LSDA方法計(jì)算時(shí),Sr_2GeMoO6就已經(jīng)是一個(gè)半金屬鐵磁體,Sr_2SiMoO_6是一個(gè)普通鐵磁體。用LSDA+U方法計(jì)算時(shí),它們兩個(gè)都是半金屬鐵磁體,總磁矩都是2μB。最后用準(zhǔn)諧Debye模型計(jì)算了它們的體彈模量、等體熱容量、Debye溫度以及熱膨脹系數(shù)等熱力學(xué)量。進(jìn)而對(duì)該材料有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。第五章,我們用第一性原理計(jì)算預(yù)言了化合物Bi_2OSe_2是一個(gè)三維強(qiáng)拓?fù)浣^緣體。由于強(qiáng)的自旋軌道耦合效應(yīng),能帶在Γ點(diǎn)有一個(gè)能級(jí)反轉(zhuǎn),并且?guī)洞笮?.126eV。最后為了進(jìn)一步驗(yàn)證化合物的拓?fù)湫再|(zhì),我們計(jì)算了它的表面態(tài)密度,發(fā)現(xiàn)在表面�！涓浇�,存在一個(gè)Dirac錐。第六章,同樣基于第一性原理計(jì)算,預(yù)言了非中心對(duì)稱化合物NbIrTe4是一個(gè)Weyl半金屬。在不考慮自旋軌道耦合的情況下,就已經(jīng)在布里淵區(qū)kz=0的平面存在8個(gè)Weyl點(diǎn),手性相反的兩個(gè)Weyl點(diǎn)的距離由能級(jí)反轉(zhuǎn)的程度決定。當(dāng)考慮了自旋軌道耦合效應(yīng)時(shí),在整個(gè)布里淵區(qū)會(huì)存在16個(gè)Weyl點(diǎn)。實(shí)際上這16個(gè)Weyl點(diǎn)中只有3個(gè)不可約的Weyl點(diǎn),其中2個(gè)不可約的Weyl點(diǎn)屬于Type-IIWeyl點(diǎn)。最后還計(jì)算了(001)面的表面態(tài)密度,并發(fā)現(xiàn)了費(fèi)米弧。第七章,總結(jié)了現(xiàn)在的工作并展望了今后的工作。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O469
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本文編號(hào)：2462056
本文鏈接：http://sikaile.net/shoufeilunwen/jckxbs/2462056.html
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