鐵基超導(dǎo)材料的第一性原理研究.pdf

1、FIRSTPIUNCIPLESTUDYoFIRoNBASEDSUPERCoNDUCTIVITYMATERIALSADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByZhengLihuaSupervisor：ProfWangGua

2、ngtaoandProfYangZongxianMay2011龜：，：g_也o≯，追o謄甲摘要隨著計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算物理在物理研究中占據(jù)越來越重要的地位。其中，密度泛函理論方法因其計(jì)算量適中、計(jì)算精度較高，成為計(jì)算物理領(lǐng)域中最重要的理論方法之一。本文利用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算程序包BSTATE(BeijingSimulationalToolforAtomTechnology)對(duì)三類超導(dǎo)母體材料進(jìn)行了詳細(xì)的研究

3、。過渡金屬氧化物一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)，特別是高溫超導(dǎo)和巨磁阻材料的發(fā)現(xiàn)促使人們認(rèn)識(shí)到它潛在的應(yīng)用價(jià)值和對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的理論價(jià)值。過渡金屬氧化物的共同特性是價(jià)電子(3d，4d)比較局域，電子之間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)比較重要。本論文研究了這一體系材料的電子結(jié)構(gòu)、各種磁性態(tài)、軌道有序等問題，具體工作包含：1通過第一性原理計(jì)算研究了LaOMnSe的結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)和磁性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)LaOMnSe的能帶結(jié)構(gòu)、費(fèi)米面和LaOFeAs的非常相似，在r點(diǎn)附近存在三個(gè)類

4、空穴費(fèi)米面，在M點(diǎn)附近有兩個(gè)類電子費(fèi)米面。如果將類空穴費(fèi)米面平移仞，萬，O)將會(huì)和類電子費(fèi)米面在很大程度上重疊，這種費(fèi)米面嵌套將會(huì)導(dǎo)致磁不穩(wěn)定性和自旋密度波(SDW)，這和LaOFeAs的性質(zhì)很相似。正是因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)和LaOFeAs很相似，所以LaOMnSe有望通過電子摻雜或空穴摻雜成為超導(dǎo)體。2利用第一性原理計(jì)算研究了超導(dǎo)母體材料SrFe：As，中用Ru原子替代凡原子引起的自旋密度波壓制。盡管Ru和Fe有相同的價(jià)電子結(jié)構(gòu)，但是因?yàn)镽u

5、的4d能帶比凡的3d能帶更擴(kuò)展，所以這種替代仍然能很明顯的改變體系的能帶、費(fèi)米面等電子結(jié)構(gòu)信息。通過第一性原理計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)在0O≤x≤20的摻雜區(qū)域，材料的磁性相圖可以分為3個(gè)區(qū)域：(I)條紋狀反鐵磁態(tài)(O0≤x≤O6)；(II)低自旋態(tài)(06≤x≤10)；(III)非磁性態(tài)(10≤x≤2O)。我們的理論計(jì)算結(jié)果不僅和實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常完美的符合，同時(shí)能很好的解釋隨著尺“原子替代凡原子，樣品的自旋密度波被壓制，超導(dǎo)開始出現(xiàn)。3通過第一性原理