新型铁基超导体LaOFeAs的第一性原理计算研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xiongying1207
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自从超导电性发现以来,因其独特的物理学性质,使超导材料研究具有潜在的经济价值和广阔的应用领域,特别是铜氧化物高温超导体的出现,使超导临界温度进入了液氮温区,进一步掀起了高温超导研究的热潮。然而时至今日,人类对高温超导机制的研究仍没能给出公认的理论解释,严重制约了超导技术的发展。2008年2月新发现的铁基高温超导体LaOFeAs为人类研究高温超导问题开辟了全新的思路,目前通过镧系元素替代或在高压下,其临界温度已突破50K。 本文采用基于密度泛函理论的MaterialStudio软件中的CASTEP模块,首先通过几何优化,研究了新型铁基高温超导材料母体化合物LaOFeAs的基态属性,详细讨论了其能带结构和态密度,发现LaOFeAs是具有磁性的弱金属性材料,费米能级处的态密度主要来源于Fe的d电子和部分As的p电子,且具有电子与空穴共存的现象。导电性主要发生在Fe—As层,显示出一定的二维特性。接着采用虚晶近似,研究了F掺杂的LaO1—xFxFeAs在不同掺杂浓度下的电子结构,探讨了掺杂对铁基超导体物质结构和超导电性的影响。计算表明F掺杂后使LaOFeAs的晶体结构更加稳定,而且使费米面处的态密度明显减小,消除了自旋极化不稳定性的发生,有利于实现超导电性。通过对不同原子分波态密度的分析发现在O位部分掺杂F后,O的2p电子大量激发,作为电荷库层提供大量传导电子,表现出与高温铜氧化物超导体的相似性。 LaOFeAs中含有磁性元素Fe,这与以往人们认为的磁性会破坏超导的认识有很大的不同,实验测得的材料磁矩与基于密度泛函理论计算得到的值相差很大。在本文中我们采用LDA+U方法来处理此类强关联体系,重点考查了电子库仑相互作用对LaOFeAs的影响,得到了与实验较为吻合的数据。根据计算结果得到了目前LaOFeAs型超导体多为电子型掺杂的原因,即d电子的库仑相互作用会抑制空穴型载流子穿过费米面,使电子型能带色散增强。因此在实际材料研究中应重点考虑电子型掺杂。当U增大到4.5eV时,在费米面以上出现了一小的尖峰和赝能隙,但即使U再增大,仍没能发现LaOFeAs出现绝缘态。 铁基超导材料的各项研究刚刚起步,本文仅选取其中两个小的方面进行了理论计算,对许多新的问题还有待今后的深入研究。
其他文献
本文对Dirac方程的对称性及唯象学进行了研究。一般人们认为库仑势和谐振子势下的薛定谔方程所表现出来的高度对称性在相对论性的Dirac方程中应该得到保留。如果这一原理是正
Casimir效应是一种量子真空涨落的结果,在理论与实验的研究中具有重要的意义,并且在各个领域中有着非常广泛的应用。近年来,随着工业制造水平地不断提高,越来越多的微型器件逐渐
纳米材料在基础科学研究和各种潜在技术的应用中非常重要,有着许多同类材料所不具备的新颖的光,磁和热性能,因此吸引了研究者们的极大兴趣。 人工合成的晶体材料钇铝石榴石Y3
采用优先浮选铅、再活化浮选铜的工艺流程对某金精矿氰化尾渣铅、铜回收进行研究.闭路实验表明:石灰作抑制剂,乙硫氮(二乙基二硫代氨基甲酸钠)和丁基黄药(丁基黄原酸钠)作捕
ZnS材料性质温和,具有独特的光电性质,近年来在生物医学等领域倍受关注。采用生物模板来制备半导体纳米晶,能耗低、污染小、操作过程简单,所制备的纳米材料生物兼容性好且形
ZnO是一种六角纤锌矿结构的直接带隙宽禁带半导体材料,室温下其禁带宽度为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV,具有优良的光电性质。ZnO发光机理和导电机理都和其中的缺陷或杂质有密切
ZnO薄膜是一种直接宽带隙半导体材料,具有较高的激子束缚能(60eV),即使在室温条件下激子也不会分解,具有多种用途,因此近年来对ZnO基半导体材料的研究越来越为人们所重视,为了研究沉积气压对磁控溅射制备Zno薄膜的结构与性能的影响,本文采用CS-400射频磁控溅射法在不同的沉积气压(0.5Pa-5Pa)下分别在Si(111)及石英基底上成功的制备了ZnO薄膜和25%N_2气氛下Zn_(0.975
伴随着人工量子器件微小型化、可集成化的技术越来越成熟,人们已经可以在很多平台上实现人工超材料,例如,光子晶体,声子晶体,超导量子电路,冷原子等。人工超材料有着固体材料不可比
语文是一门既具有工具性,又具有人文性的学科。而正是它的人文性,决定了它拥有其他学科所没有的艺术性。因此作为课堂中教与学媒介的语言,与语文课堂的效果有密切的联系。高水平
行星际激波或太阳风中的间断面是引起地磁急始的源,而伴随激波或间断面增加的太阳风动压会触发全球大尺度的极光瞬间发射(又名激波极光,shock aurora)。当行星际激波传播到向日