鐵基超導體的電子結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引起了物理學家的極大興趣和探索。這些特殊的性質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的電子結構

3、和磁性質進行了研究，并發(fā)現基態(tài)是條紋狀的反鐵磁態(tài)。這個化合物的電子結構包括絕緣的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）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)，因此超導現象就會出現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