鐵基超導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)和磁性的第一性原理研究.pdf

1、伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算物理學(xué)在集合實(shí)驗(yàn)和理論的成果基礎(chǔ)上，借助各種數(shù)值計(jì)算方法，成為了人類認(rèn)識(shí)自然界的新工具，并且在科學(xué)研究中起到了重要的作用。建立在密度泛函理論的基礎(chǔ)上的第一性原理計(jì)算(first-principles)方法，因此成為計(jì)算物理學(xué)中的核心方法，并得到了很多研究學(xué)者的青睞。
　　過渡金屬氧化物由于其自身特殊的物理性質(zhì)引起了物理學(xué)家的極大興趣和探索。這些特殊的性質(zhì)拓展了物理學(xué)的研究領(lǐng)域，主要由氧元素和d軌道未

2、被電子占滿的過渡金屬元素來決定的。本篇論文采用基于密度泛函理論的BSTATE(Beijing Simulational Toolfor Atom Technology)程序包對(duì)材料的電子結(jié)構(gòu)、磁性、軌道有序等方面的特點(diǎn)進(jìn)行了研究和分析，具體工作如下:
　　(1)對(duì)金屬氧化物的研究領(lǐng)域進(jìn)行簡要概述，對(duì)于我們所使用的第一性原理的基本理論方法和所使用的BSTATE程序包給出了簡單的說明。
　　(2)我們對(duì)LiOHFeSe的電子結(jié)構(gòu)

3、和磁性質(zhì)進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)基態(tài)是條紋狀的反鐵磁態(tài)。這個(gè)化合物的電子結(jié)構(gòu)包括絕緣的LiOH層和金屬FeSe層。非磁態(tài)的費(fèi)米面包括三個(gè)沿著Γ-Z方向的空穴型費(fèi)米面和兩個(gè)沿著M-R的電子型費(fèi)米面。如果空穴型的費(fèi)米面沿矢量(-)q=(π，π,0)移動(dòng)就會(huì)與電子型的費(fèi)米面相重合，這樣的嵌套現(xiàn)象將會(huì)在未摻雜化合物中誘導(dǎo)磁不穩(wěn)定性和自旋密度波(SDW)。所計(jì)算出的磁化率（Lindhard響應(yīng)函數(shù)）x0(q)同時(shí)被電子摻雜和空穴所強(qiáng)烈壓制。通常來講超導(dǎo)

4、態(tài)和SDW是兩個(gè)競爭態(tài)，因此超導(dǎo)現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)在電子摻雜和空穴摻雜的化合物中。這就可以解釋為什么在電子摻雜化合物(Li0.8Fe0.2)OHFeSe中出現(xiàn)超導(dǎo)。因?yàn)榭昭〒诫s也可以壓制了SDW，我們可以預(yù)測(cè)超導(dǎo)也可能出現(xiàn)在一些空穴摻雜的樣品中，例如LixOHFeSe(x＜1)。
　　(3)基于第一性原理計(jì)算，我們研究了Ba2Ti2Fe2As4O電子結(jié)構(gòu)和磁性。Fe原子處于條紋狀反鐵磁態(tài)時(shí)最穩(wěn)定，自旋磁矩約為2.2μ B，而Ti的磁矩幾