鐵基超導體的電子結(jié)構和磁性的第一性原理研究.pdf

1、伴隨著計算機技術的迅速發(fā)展，計算物理學在集合實驗和理論的成果基礎上，借助各種數(shù)值計算方法，成為了人類認識自然界的新工具，并且在科學研究中起到了重要的作用。建立在密度泛函理論的基礎上的第一性原理計算(first-principles)方法，因此成為計算物理學中的核心方法，并得到了很多研究學者的青睞。
　　過渡金屬氧化物由于其自身特殊的物理性質(zhì)引起了物理學家的極大興趣和探索。這些特殊的性質(zhì)拓展了物理學的研究領域，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)程序包對材料的電子結(jié)構、磁性、軌道有序等方面的特點進行了研究和分析，具體工作如下:
　　(1)對金屬氧化物的研究領域進行簡要概述，對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LiOHFeSe的電子結(jié)構

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

4、態(tài)和SDW是兩個競爭態(tài)，因此超導現(xiàn)象就會出現(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。因為空穴摻雜也可以壓制了SDW，我們可以預測超導也可能出現(xiàn)在一些空穴摻雜的樣品中，例如LixOHFeSe(x＜1)。
　　(3)基于第一性原理計算，我們研究了Ba2Ti2Fe2As4O電子結(jié)構和磁性。Fe原子處于條紋狀反鐵磁態(tài)時最穩(wěn)定，自旋磁矩約為2.2μ B，而Ti的磁矩幾