鐵基超導材料的第一性原理研究.pdf

1、FIRSTPIUNCIPLESTUDYoFIRoNBASEDSUPERCoNDUCTIVITYMATERIALSADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByZhengLihuaSupervisor：ProfWangGua

2、ngtaoandProfYangZongxianMay2011龜：，：g_也o≯，追o謄甲摘要隨著計算方法和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計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算量適中、計算精度較高，成為計算物理領(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算程序包BSTATE(BeijingSimulationalToolforAtomTechnology)對三類超導母體材料進行了詳細的研究

3、。過渡金屬氧化物一直是科學研究的熱點，特別是高溫超導和巨磁阻材料的發(fā)現(xiàn)促使人們認識到它潛在的應(yīng)用價值和對基礎(chǔ)科學的理論價值。過渡金屬氧化物的共同特性是價電子(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)、費米面和LaOFeAs的非常相似，在r點附近存在三個類

4、空穴費米面，在M點附近有兩個類電子費米面。如果將類空穴費米面平移仞，萬，O)將會和類電子費米面在很大程度上重疊，這種費米面嵌套將會導致磁不穩(wěn)定性和自旋密度波(SDW)，這和LaOFeAs的性質(zhì)很相似。正是因為它的結(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體。2利用第一性原理計算研究了超導母體材料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有相同的價電子結(jié)構(gòu)，但是因為Ru

5、的4d能帶比凡的3d能帶更擴展，所以這種替代仍然能很明顯的改變體系的能帶、費米面等電子結(jié)構(gòu)信息。通過第一性原理計算，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)。我們的理論計算結(jié)果不僅和實驗結(jié)果非常完美的符合，同時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，超導開始出現(xiàn)。3通過第一性原理