半金屬材料及拓?fù)洳牧系牡谝恍栽硌芯?pdf

1、半金屬材料及拓?fù)洳牧系难芯渴?1世紀(jì)初凝聚態(tài)物理中非常有活力的研究領(lǐng)域，它們都在自旋電子學(xué)領(lǐng)域中扮演著重要的角色。自從1983年de Groot研究小組在理論上預(yù)言了NiMnSb的半金屬性以來，越來越多的研究者把注意力放在了半金屬材料的研究上。而拓?fù)洳牧系难芯扛腔钴S，從第一個拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)至今，拓?fù)涞母拍钌钊氲侥蹜B(tài)物理學(xué)的許多領(lǐng)域，推動了物理學(xué)的發(fā)展。從二維拓?fù)浣^緣體到三維拓?fù)浣^緣體，再到有機(jī)無機(jī)拓?fù)浣^緣體，拓?fù)涔庾訉W(xué)，拓?fù)浒虢饘?/p>

2、，以及拓?fù)涑瑢?dǎo)體，各個研究方向齊頭并進(jìn)。
　　第二章，主要介紹了密度泛函理論和拓?fù)淠軒Ю碚摗Ｃ芏确汉碚撌且粋€非常廣泛應(yīng)用的量子力學(xué)方法，主要用來對具體材料的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的計算。本文所有的計算都是基于第一性原理方法，即密度泛函理論。此外也介紹了能帶拓?fù)淅碚?，和通過能帶的計算得到材料拓?fù)湫再|(zhì)的方法。
　　第三章，主要是用第一性原理方法研究CsCl結(jié)構(gòu)的RbS和KS化合物的半金屬性質(zhì)。通過計算化合物總能量與晶格常量的關(guān)系，確定了

3、RbS的平衡晶格常量是4.02A，KS的平衡晶格常量是3.84A。通過化合物的體能帶圖和體態(tài)密度圖分析，發(fā)現(xiàn)RbS和KS都具有半金屬性質(zhì)。并且原胞磁矩都為整數(shù)1μB。RbS的能帶帶隙為4.287eV，KS的能帶帶隙為4.395eV。大的能帶帶隙保證了化合物在室溫環(huán)境下，還能保持半金屬性質(zhì)。所以，RbS和KS在室溫下可能還保持半金屬性。由于在實(shí)際應(yīng)用的時候，材料都是以薄膜的形式應(yīng)用，所以最后還研究了這兩個化合物的(Ⅲ)表面的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)這兩

4、個化合物以(Ⅲ)面切出的薄膜同樣具有半金屬性。
　　第四章，基于第一性原理研究了Sr2XMoO6(X=Ge,Si)的電子結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)。分別用了LSDA方法和LSDA+U方法計算。計算結(jié)果表明，用LSDA方法計算時，Sr2GeMoO6就已經(jīng)是一個半金屬鐵磁體，Sr2SiMoO6是一個普通鐵磁體。用LSDA+U方法計算時，它們兩個都是半金屬鐵磁體，總磁矩都是2μB。最后用準(zhǔn)諧Debye模型計算了它們的體彈模量、等體熱容量、Deby

5、e溫度以及熱膨脹系數(shù)等熱力學(xué)量。進(jìn)而對該材料有進(jìn)一步的認(rèn)識。
　　第五章，用第一性原理計算預(yù)言了化合物Bi2OSe2是一個三維強(qiáng)拓?fù)浣^緣體。由于強(qiáng)的自旋軌道耦合效應(yīng)，能帶在Γ點(diǎn)有一個能級反轉(zhuǎn)，并且?guī)洞笮?.126eV。最后為了進(jìn)一步驗(yàn)證化合物的拓?fù)湫再|(zhì)，計算了它的表面態(tài)密度，發(fā)現(xiàn)在表面?！涓浇?，存在一個Dirac錐。
　　第六章，同樣基于第一性原理計算，預(yù)言了非中心對稱化合物NbIrTe4是一個Weyl半金屬。在不考慮自