拓?fù)浒虢饘俸丸F基超導(dǎo)材料的第一性原理研究.pdf

1、IIlI|lffI|《l|||||l|I《洲№437083河南衙箏己大學(xué)河南衙箏云大學(xué)碩士學(xué)位論文拓?fù)浒虢饘俸丸F基超導(dǎo)材料的第一性原理研究學(xué)辯。、專(zhuān)業(yè)：‘)f’咚；、≈i二：研多：芽向：申請(qǐng)學(xué)位類(lèi)別：申請(qǐng)人：指導(dǎo)教9幣：物理學(xué)。凝霧惑物理超辱和妊拎電子材料計(jì)算理學(xué)碩士石賢彪王廣濤二。一八年五月摘要新型材料的物性和應(yīng)用研究是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的重點(diǎn)。具有非平庸拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)的拓?fù)潆娮硬牧希谶吘?二維系統(tǒng))或表面(三維系統(tǒng))會(huì)出現(xiàn)新奇的電子態(tài)，

2、例如：拓?fù)浣^緣體能隙中自旋分辨且具有線性色散關(guān)系的手性金屬態(tài)、拓?fù)銬irac／Weyl半金屬表面的費(fèi)米弧和拓?fù)鋘odalline半金屬的鼓膜表面態(tài)等。拓?fù)潆娮硬牧嫌捎谔厥獾哪軒ЫY(jié)構(gòu)和拓?fù)涮匦?，?huì)表現(xiàn)出新奇的量子現(xiàn)象，是近十年來(lái)凝聚態(tài)物理領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。另一方面，2008年超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高于40K的鐵基超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)，在凝聚態(tài)領(lǐng)域再次掀起了高溫超導(dǎo)的研究熱潮，至今已整十年時(shí)間。鐵基超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)為理解高溫超導(dǎo)電性機(jī)理提供了新的平臺(tái)、方向和思

3、路。在拓?fù)潆娮硬牧虾丸F基高溫超導(dǎo)的理論研究中，基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算被廣泛的應(yīng)用，在解析電子結(jié)構(gòu)、確定磁性基態(tài)、預(yù)言新材料等方面都起到了至關(guān)重要的作用。本論文運(yùn)用第一性原理計(jì)算方法和kp有效模型，在拓?fù)潆娮硬牧虾丸F基高溫超導(dǎo)方面開(kāi)展了一些研究工作。具體內(nèi)容如下所述：預(yù)言了三元過(guò)渡金屬氮化物ScTaN2是三維拓?fù)銬irac半金屬，并研究了該材料在破壞時(shí)間反演和C3旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的拓?fù)湎嘧?。ScTaN2是實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)合成的材料，晶格結(jié)構(gòu)

4、空間群為P63／mmc，具有空間反演對(duì)稱(chēng)性，在空氣中非常的穩(wěn)定。能帶計(jì)算發(fā)現(xiàn)，ScTaN2具有半金屬性質(zhì)，在rA高對(duì)稱(chēng)方向存在一對(duì)受晶格對(duì)稱(chēng)性保護(hù)的Dirac點(diǎn)。表面能譜計(jì)算發(fā)現(xiàn)在010投影面存在非平庸表面態(tài)和連接體態(tài)Dirac點(diǎn)的費(fèi)米弧。通過(guò)引入外磁場(chǎng)破壞時(shí)間反演對(duì)稱(chēng)性，一個(gè)Dirac點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槭中韵喾吹膬蓚€(gè)Weyl點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了從拓?fù)銬irac半金屬到Weyl半金屬的相變。另外，破壞該體系的C3旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)操作，ScTaN2轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)拓?fù)浣^緣體

5、。預(yù)言了六角相ZrRuP系列三元過(guò)渡金屬磷化物和砷化物是拓?fù)鋘odalline半金屬。ZrRuP晶格空間群是P62m(No189)，自發(fā)破缺空間反演對(duì)稱(chēng)性。能帶計(jì)算發(fā)現(xiàn)，不考慮白旋軌道耦合(SOC)時(shí)，本征態(tài)關(guān)于kz=0鏡面具有相反符號(hào)的兩條能帶的交叉點(diǎn)形成閉合的環(huán)路，即在k：=0面內(nèi)出現(xiàn)一條受鏡面對(duì)稱(chēng)性保護(hù)的nodalline。表面能譜計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該nodalline具有雙Dirac錐形狀的表面態(tài)，跟以往研究的nodalline材料的二