本文主要研究内容
作者段旭（2019）在《关联材料电子态及拓扑性质的第一性原理研究》一文中研究指出：在当代凝聚态物理研究中,关联电子体系以奇特繁多的量子现象和诸多亟待解决的新颖物理问题,持续吸引着科学家们在这一领域投入热情。其中空间维数和电子关联效应、非平庸拓扑态等一直是研究的热点。本论文通过第一性原理对三类材料的电子结构进行了计算模拟,结合相关实验数据来研究其关联电子态及拓扑性质。本文结构如下:第一章绪论,首先介绍研究背景,从空间维度对多体关联的影响开始,到现阶段拓扑材料的研究成果,接着简述本文所涉及的计算方法等。第二章,介绍本文所使用的第一性原理计算方法中的密度泛函理论(DFT)、赝势方法,Wannier函数等。其中包括了固体能带论的绝热近似、单电子近似、周期场近似,到密度泛函理论的Hohenberg-Kohn定理、Konh-Sham方程,几种不同的交换关联泛函包括局域密度近似(Local-Density Approxima-tion,LDA)、广义梯度近似(Generalized-Gradient Approximation,GGA),赝势方法中介绍了模守恒赝势(Norm-Conserving Pseudopotential)、超软赝势(Ultra Soft Pseudopotential,USPP)、投影缀加平面波等(Projector Augmented Wave Method,PAW)等,最后介绍Wannier函数方法。第三章,对Tl2Fe6Te6的晶体结构、电子结构、基态磁性构型、态密度、费米面等进行了研究。计算结果和实验对照表明出,T1的晶格结构在进行优化后仍然保持了预期的对称性,同时对晶格常数等计算结果也和实验数值相似。对基态磁性构型的研究上,考虑诸如铁磁态(FM)、层间反铁磁(AFM)、非线性(Non-collinear)等几种构型,对其进行自洽计算,结果显示铁磁态(FM)能量最低,也与实验结果相吻合。在能带结构的计算中,Tl2Fe6Te6的能带结果显示很强的三维性,各方向上能量色散都很大,与其它一些具有相同晶格结构的准一维材料的电子能带相异。最后通过用Wannier函数构造紧束缚近似哈密顿量计算电子费米面和态密度,并对这些结果进行了讨论。第四章,通过第一性原理的方法对一类镧系磷族化合物LnPn(Ln=Ce,Pr,Sm,Gd,Yb;Pn=Sb,Bi)进行了研究。我们分别通过PBE(Perdew-Burke-Ernzehof)、mBJ(modified Becke-Johnson)、HSE06(Heyd-Scuseria-Ernzerhof hybrid)泛函三种方法计算得到的电子能带结构进行对比,同时分析了能带反转特点以及对应的Z2拓扑不变量。我们发现mBJ/HSE06的计算结果和量子振荡测量的结果有较好的吻合,但PBE由于高估能带反转而得到较大的β和γ能带频率。从Ce到Yb,可以观察到镧系收缩导致能带反转逐次减小的结果,同时镧系锑族化合物和镧系铋族化合物的拓扑非平庸到平庸的转变分别发生发在SmSb和DyBi。最后我们发现,和镧系收缩不同,简单加压会增大体系的能带反转能隙。最后一章,我们对α-Ga单晶进行了一系列输运实验,观察到在2K、9T的外磁场下约为1.66×106%的极大磁阻。低温下dHvA(de Haas-van Alphen)和SdH(Shubinikov de Hass)量子振荡实验得到了极高的载流子迁移率和很小的回旋有效质量,以及非平庸的贝里相位(Berry phase)。结合第一性原理计算的能带结构分析,以上的性质都说明α-Ga是一个稀有的拓扑性质的纯金属。接着通过比热和电阻的测量,我们看到了 0.9K的超导相。以上的结果说明α-Ga是一个独特的具有拓扑非平庸以及超导性质的纯金属材料。最后,对本论文的计算结果做了一个总结,同时对未来工作发展做进一步的预期和展望。
Abstract
zai dang dai ning ju tai wu li yan jiu zhong ,guan lian dian zi ti ji yi ji te fan duo de liang zi xian xiang he zhu duo ji dai jie jue de xin ying wu li wen ti ,chi xu xi yin zhao ke xue jia men zai zhe yi ling yu tou ru re qing 。ji zhong kong jian wei shu he dian zi guan lian xiao ying 、fei ping yong ta pu tai deng yi zhi shi yan jiu de re dian 。ben lun wen tong guo di yi xing yuan li dui san lei cai liao de dian zi jie gou jin hang le ji suan mo ni ,jie ge xiang guan shi yan shu ju lai yan jiu ji guan lian dian zi tai ji ta pu xing zhi 。ben wen jie gou ru xia :di yi zhang xu lun ,shou xian jie shao yan jiu bei jing ,cong kong jian wei du dui duo ti guan lian de ying xiang kai shi ,dao xian jie duan ta pu cai liao de yan jiu cheng guo ,jie zhao jian shu ben wen suo she ji de ji suan fang fa deng 。di er zhang ,jie shao ben wen suo shi yong de di yi xing yuan li ji suan fang fa zhong de mi du fan han li lun (DFT)、yan shi fang fa ,Wannierhan shu deng 。ji zhong bao gua le gu ti neng dai lun de jue re jin shi 、chan dian zi jin shi 、zhou ji chang jin shi ,dao mi du fan han li lun de Hohenberg-Kohnding li 、Konh-Shamfang cheng ,ji chong bu tong de jiao huan guan lian fan han bao gua ju yu mi du jin shi (Local-Density Approxima-tion,LDA)、an yi ti du jin shi (Generalized-Gradient Approximation,GGA),yan shi fang fa zhong jie shao le mo shou heng yan shi (Norm-Conserving Pseudopotential)、chao ruan yan shi (Ultra Soft Pseudopotential,USPP)、tou ying chuo jia ping mian bo deng (Projector Augmented Wave Method,PAW)deng ,zui hou jie shao Wannierhan shu fang fa 。di san zhang ,dui Tl2Fe6Te6de jing ti jie gou 、dian zi jie gou 、ji tai ci xing gou xing 、tai mi du 、fei mi mian deng jin hang le yan jiu 。ji suan jie guo he shi yan dui zhao biao ming chu ,T1de jing ge jie gou zai jin hang you hua hou reng ran bao chi le yu ji de dui chen xing ,tong shi dui jing ge chang shu deng ji suan jie guo ye he shi yan shu zhi xiang shi 。dui ji tai ci xing gou xing de yan jiu shang ,kao lv zhu ru tie ci tai (FM)、ceng jian fan tie ci (AFM)、fei xian xing (Non-collinear)deng ji chong gou xing ,dui ji jin hang zi qia ji suan ,jie guo xian shi tie ci tai (FM)neng liang zui di ,ye yu shi yan jie guo xiang wen ge 。zai neng dai jie gou de ji suan zhong ,Tl2Fe6Te6de neng dai jie guo xian shi hen jiang de san wei xing ,ge fang xiang shang neng liang se san dou hen da ,yu ji ta yi xie ju you xiang tong jing ge jie gou de zhun yi wei cai liao de dian zi neng dai xiang yi 。zui hou tong guo yong Wannierhan shu gou zao jin shu fu jin shi ha mi du liang ji suan dian zi fei mi mian he tai mi du ,bing dui zhe xie jie guo jin hang le tao lun 。di si zhang ,tong guo di yi xing yuan li de fang fa dui yi lei lan ji lin zu hua ge wu LnPn(Ln=Ce,Pr,Sm,Gd,Yb;Pn=Sb,Bi)jin hang le yan jiu 。wo men fen bie tong guo PBE(Perdew-Burke-Ernzehof)、mBJ(modified Becke-Johnson)、HSE06(Heyd-Scuseria-Ernzerhof hybrid)fan han san chong fang fa ji suan de dao de dian zi neng dai jie gou jin hang dui bi ,tong shi fen xi le neng dai fan zhuai te dian yi ji dui ying de Z2ta pu bu bian liang 。wo men fa xian mBJ/HSE06de ji suan jie guo he liang zi zhen dang ce liang de jie guo you jiao hao de wen ge ,dan PBEyou yu gao gu neng dai fan zhuai er de dao jiao da de βhe γneng dai pin lv 。cong Cedao Yb,ke yi guan cha dao lan ji shou su dao zhi neng dai fan zhuai zhu ci jian xiao de jie guo ,tong shi lan ji ti zu hua ge wu he lan ji bi zu hua ge wu de ta pu fei ping yong dao ping yong de zhuai bian fen bie fa sheng fa zai SmSbhe DyBi。zui hou wo men fa xian ,he lan ji shou su bu tong ,jian chan jia ya hui zeng da ti ji de neng dai fan zhuai neng xi 。zui hou yi zhang ,wo men dui α-Gachan jing jin hang le yi ji lie shu yun shi yan ,guan cha dao zai 2K、9Tde wai ci chang xia yao wei 1.66×106%de ji da ci zu 。di wen xia dHvA(de Haas-van Alphen)he SdH(Shubinikov de Hass)liang zi zhen dang shi yan de dao le ji gao de zai liu zi qian yi lv he hen xiao de hui xuan you xiao zhi liang ,yi ji fei ping yong de bei li xiang wei (Berry phase)。jie ge di yi xing yuan li ji suan de neng dai jie gou fen xi ,yi shang de xing zhi dou shui ming α-Gashi yi ge xi you de ta pu xing zhi de chun jin shu 。jie zhao tong guo bi re he dian zu de ce liang ,wo men kan dao le 0.9Kde chao dao xiang 。yi shang de jie guo shui ming α-Gashi yi ge du te de ju you ta pu fei ping yong yi ji chao dao xing zhi de chun jin shu cai liao 。zui hou ,dui ben lun wen de ji suan jie guo zuo le yi ge zong jie ,tong shi dui wei lai gong zuo fa zhan zuo jin yi bu de yu ji he zhan wang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自杭州师范大学的段旭，发表于刊物杭州师范大学2019-10-16论文，是一篇关于第一性原理计算论文,密度泛函理论论文,准一维材料论文,电子结构论文,拓扑性质论文,杭州师范大学2019-10-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自杭州师范大学2019-10-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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