MgB-,2-摻雜系統(tǒng)電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、MgB2超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn)引起了人們對(duì)二元化合物超導(dǎo)體的研究興趣。人們使用各種研究方法對(duì)二硼化鎂系統(tǒng)和二硼化鎂摻雜系統(tǒng)的物理性能進(jìn)行了研究。我們用基于密度泛函理論的第一性原理的方法研究了二硼化鎂摻雜系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)、超導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)。 論文的主要內(nèi)容如下： (1)介紹了MgB2系統(tǒng)和MgB2摻雜系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)、超導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)。 (2)介紹了密度泛函理論和論文的計(jì)算程序-CASTEP。 (3)分別研究了Al

2、摻雜、Li摻雜MgB2系統(tǒng)的鍵布居、能帶和態(tài)密度，進(jìn)而與BCS理論相結(jié)合得到了各系統(tǒng)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。結(jié)果表明，Al摻雜系統(tǒng)的B-B鍵比Li摻雜系統(tǒng)的B-B鍵弱，但是Al摻雜系統(tǒng)的B-Mg鍵比Li摻雜系統(tǒng)的B-Mg鍵強(qiáng)，而且B-Al鍵遠(yuǎn)強(qiáng)于B-Li鍵。與MgB2系統(tǒng)相比，Al摻雜使得系統(tǒng)的能帶向低能方向移動(dòng)，Li摻雜使得系統(tǒng)的能帶向高能方向移動(dòng)，并且Al摻雜系統(tǒng)費(fèi)米面上的總態(tài)密度N(EF)降低，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度降低，Li摻雜系統(tǒng)的費(fèi)米面上的總

3、態(tài)密度升高，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度升高。 (4)研究了Be、C共摻MgB2系統(tǒng)的鍵布居、能帶、態(tài)密度和光學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而與BCS理論相結(jié)合得到了超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。結(jié)果表明，在Mg(B7/8Be1/16C1/16)2系統(tǒng)中，Be-B共價(jià)鍵和C-B共價(jià)鍵都比B-B共價(jià)鍵弱，而且還存在弱B-B離子鍵。Be、C共摻系統(tǒng)的費(fèi)米面上的總態(tài)密度N(EF)比C摻雜系統(tǒng)的大，比Be摻雜系統(tǒng)的小。在入射波方向、波數(shù)都相同的條件下，在0-10000cm-1波數(shù)范圍內(nèi)，

4、Be、C共摻系統(tǒng)的光電導(dǎo)的實(shí)部σ1比C摻雜系統(tǒng)的大，比Be摻雜系統(tǒng)的??；在0-60000cm-1波數(shù)范圍內(nèi)，Be、C共摻系統(tǒng)的有效載流子數(shù)Neff(ω)比C摻雜系統(tǒng)的多，比Be摻雜系統(tǒng)的少。Be、C共摻MgB2系統(tǒng)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度比C摻雜系統(tǒng)的高比Be摻雜系統(tǒng)的低。這些現(xiàn)象與Be、C共摻的補(bǔ)償作用有關(guān)。 (5)研究了Ag摻雜MgB2系統(tǒng)的鍵布居、能帶、態(tài)密度和光學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明，Mg6/8Ag2/8B2系統(tǒng)的B-B共價(jià)鍵減弱，B-

5、Mg鍵略有增強(qiáng)，B-Ag鍵是弱共價(jià)鍵。Ag摻雜系統(tǒng)費(fèi)米面上的總態(tài)密度N(EF)比未摻雜系統(tǒng)費(fèi)米面上的總態(tài)密度大。在低能區(qū)，Ag摻雜系統(tǒng)的光電導(dǎo)增大。Ag摻雜后，系統(tǒng)的有效載流子數(shù)增加。 總之，與MgB2系統(tǒng)相比，Al摻雜使得系統(tǒng)的能帶向低能方向移動(dòng)，費(fèi)米面上的總態(tài)密度降低，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度降低；Li摻雜使得系統(tǒng)的能帶向高能方向移動(dòng)，費(fèi)米面上的總態(tài)密度升高，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度升高。Be、C共摻時(shí)存在補(bǔ)償作用，這在系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)、超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度