發(fā)布時(shí)間：2017-03-31 00:02

  本文關(guān)鍵詞：鐵基超導(dǎo)體的晶體化學(xué)以及第一性原理計(jì)算并輔助探索新型超導(dǎo)材料，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：材料預(yù)測(cè)最開始被認(rèn)為是“不可能實(shí)現(xiàn)”。到目前為至,該領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展出了多種理論來(lái)優(yōu)化穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的尋找。我們同樣基于第一性原理準(zhǔn)確的總能計(jì)算,提出了形成能方法來(lái)輔助新結(jié)構(gòu)的探索。在這個(gè)過(guò)程中,我們從零開始成功搭建了第一性原理計(jì)算平臺(tái),并在此基礎(chǔ)上完成了一系列新材料的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算。這些信息幫助了我們對(duì)這些新材料物性方面的理解。我們?cè)O(shè)計(jì)了多個(gè)體系下的一系列新結(jié)構(gòu),并研究了這些結(jié)構(gòu)的形成能。結(jié)合大量的已有文獻(xiàn)及實(shí)驗(yàn),我們最終得出了如下結(jié)論：1)已有材料的形成能一般為負(fù)值或者極其接近零；2)形成能為正值的結(jié)構(gòu)一般很難成相；3)但是形成能為負(fù)值的新結(jié)構(gòu)也不一定能成相。在這些結(jié)論的幫助下,可以節(jié)省部分人力物力,也為提高探索新材料的效率打下了一定基礎(chǔ)。我們總結(jié)了鐵基超導(dǎo)體在結(jié)構(gòu)及晶體化學(xué)上的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一批潛在的新型超導(dǎo)結(jié)構(gòu)。在對(duì)這些新結(jié)構(gòu)進(jìn)行形成能評(píng)估后,對(duì)其中的部分新結(jié)構(gòu)進(jìn)行合成。我們成功合成出Sr2Cr3AS2O2,并對(duì)其物性進(jìn)行測(cè)量,并進(jìn)行了相應(yīng)的第一性原理計(jì)算。同時(shí)對(duì)我們組近幾年發(fā)現(xiàn)的新材料進(jìn)行了及時(shí)的第一性原理計(jì)算。這部分工作包括：1)計(jì)算了Ba2Ti2Fe2As4O的能帶結(jié)構(gòu),并利用Wannier90得到了其費(fèi)米面。我們?cè)敿?xì)對(duì)比了Ba2Ti2Fe2As4O、BaFe2As2、BaFe2As2O三個(gè)材料的電子結(jié)構(gòu)。在通過(guò)費(fèi)米面計(jì)算其電子占據(jù)后,我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)材料確實(shí)存在電子轉(zhuǎn)移。另外我們的研究結(jié)果表明Ti2As2O層可能存在弱的Neel反鐵磁,這個(gè)材料的弱反鐵磁與超導(dǎo)共存值得進(jìn)一步研究。2)利用GGSA+U,我們研究了EuBiS2F的在加U后的電子結(jié)構(gòu),我們發(fā)現(xiàn)不同的U對(duì)最高占據(jù)態(tài)的導(dǎo)帶影響很少。費(fèi)米能級(jí)處的電子絕大部分來(lái)于Eu-4f電子,同時(shí)形成了二維性很強(qiáng)的三套費(fèi)米面。我們計(jì)算得到的態(tài)密度顯示,費(fèi)米能級(jí)處的電子態(tài)密度非常高,大約是類似體系的20倍。這很好的解釋了電子比熱系數(shù)和Pauli磁化率的加強(qiáng)。3)我們研究了準(zhǔn)一維超導(dǎo)體K2Cr3As3的電子結(jié)構(gòu)。其基態(tài)是順磁,且有比較大的鐵磁漲落。費(fèi)米能級(jí)附近,Cr-3dz2、3dxy和3dx2-y2軌道是最主要的電子態(tài),它們形成了一個(gè)3D的費(fèi)米面和二個(gè)準(zhǔn)1D的費(fèi)米面。費(fèi)米能級(jí)處的電子態(tài)密度比實(shí)驗(yàn)值少1/3。在3D和其中一個(gè)準(zhǔn)1D費(fèi)米上的反對(duì)稱性自旋軌道耦合劈裂是可觀的(60 meV)。綜合考慮后,最后我們認(rèn)為該材料中高HC2源于自旋三重配對(duì)機(jī)制的可能性比較大。
【關(guān)鍵詞】：第一性原理計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 形成能 結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O511.3
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 第一性原理簡(jiǎn)介11-12
• 1.2 計(jì)算平臺(tái)的搭建12-14
• 1.3 形成能的定義及總能數(shù)據(jù)的處理14
• 1.4 計(jì)算輔助新材料合成的現(xiàn)狀與難點(diǎn)14-17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與形成能研究18-40
• 2.1 鐵基超導(dǎo)體的晶體化學(xué)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-33
• 2.2 形成能輔助新材料設(shè)計(jì)探索33-40
• 3 相關(guān)新材料的第一性原理計(jì)算40-52
• 3.1 鐵基超導(dǎo)材料Ba_2Ti_2Fe_2As_4O的自參雜效應(yīng)與Ti層中可能存在的反鐵磁40-45
• 3.2 EuFS_2Bi的GGSA+U研究45-46
• 3.3 準(zhǔn)一維超導(dǎo)體K_2Cr_3As_3的電子結(jié)構(gòu)46-52
• 4 Sr_2Cr_3As2O_2的物性和電子結(jié)構(gòu)52-66
• 4.1 Sr_2Cr_3As2O_2的合成52-53
• 4.2 結(jié)果與討論53-65
• 4.3 本章小結(jié)65-66
• 參考文獻(xiàn)66-80
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的論文80-81

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