新超导体MgCNi3的虚晶掺杂研究

用全势线性缀加平面波方法,考虑局域自旋密度近似研究虚晶掺杂MgCNi₃的超导电性和磁性.计算了自旋极化能带结构、体弹性模量和它对压力的导数、原子磁矩m及其变化率.计算结果表明，对于电子掺杂的Mg_1-xAl_xCNi₃(0≤x≤0.5)，超导电性和磁涨落随掺杂量的增加逐渐减小.空穴掺杂的Mg_1-xNa_xCNi₃,在x＝0.12处出现铁磁相变，超导电性消失.在MgCNi₃少量空穴掺杂区域(0≤x<0.12)，表现为超导与磁涨落共存的不稳定状态. 关键词： 超导电性 能带结构 态密度 磁性     

新型超导材料MgCNi3的电子结构与超导电性研究

用MS-Xα方法研究了非氧化物超导材料MgCNi₃的电子结构. 研究结果显示, 态密度分布曲线的主峰靠近Fermi面, 主要来自于Ni的d电子的贡献. 用T(T=Co，Mn，Cu)替代MgCNi₃中的部分Ni形成化合物MgCNi₂T，替代使Ni的价电子数减小, 价态发生变化, Fermi面处态密度N(E_F)减小. 计算结果表明：无论是电子掺杂（Cu）还是空穴掺杂（Co，Mn），MgCNi₃的超导电 关键词： 电子结构 态密度 超导电性     

二维应变作用下超导薄膜LiFeAs的磁性和电子性质

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了二维应变作用下LiFeAs超导薄膜的磁性结构、电子能带和态密度变化,分析了应变对其超导电性的作用.结果显示,对体系施加1%—6%的二维平面张、压应变均不改变其基态条形反铁磁性结构,费米面附近的电子态密度主要来自于Fe-3d轨道电子以及少量的As-4p电子.研究发现,与无应变情形相比,当施加压应变时,体系中Fe离子的反平行的电子自旋局域磁矩减小,薄膜反铁磁性受到抑制,费米面上电子态密度增加,超导电性来自于以反铁磁超交换耦合作用为媒介的空穴型费米面和电子型费米面间嵌套的Cooper电子对.而在张应变作用时,局域反铁磁性增强,费米面上电子态密度减小,金属性减弱,特别是张应变时费米面上空穴型能带消失, Cooper电子对出现概率显著降低,将抑制超导相变.     

MgCNi3的电子结构、光学性质与超导电性

用第一性原理的密度泛函能带计算方法研究了新近发现的超导体MgCNi3的电子能带结构.计算结果表明其电子结构的基本特征是：Ni的3d态和C的2p态的杂化组成了MgCNi3的导带，费米面附近的物理性质主要由来源于Ni的3d电子态决定.在费米能级(EF)以下30eV的范围内，Ni 3d态构成了能带色散微弱的密集电子态，EF恰好落在Ni 3dyz+zx和3d3z2-r2电子态密度.C 2p态分布在EF以下40—70eV的区域内，Mg主要是以二价离子Mg2+的形式存在.Mg原子的掺杂导致了Ni原子的3d态基本上全部占据，引起Ni原子磁矩的消失.费米能级EF处的态密度N(ＥＦ)是550(states/eV·cell)，由此得到的Sommerfeld常数γeal～445mJ/mol·K2.基于第一性原理的光学性质的计算结果表明：在0—12eV的范围内光吸收主要是从占据的Ni 3d态向C　2p和Ni4s的跃迁.根据这些结果得出结论：MgCNi3的超导电性基本上是强耦合的BCS电子-声子作用机理. 关键词： MgCNi3 高温超导体 电子结构 光学性质     

强关联效应下非磁性元素Ir掺杂的SmFeAsO电子结构理论研究

基于密度泛函理论, 采用广义梯度近似方法 (SGGA+U) 计算分析了SmOFeAs电子结构以及 Ir 掺杂对该体系晶体结构和电子结构的影响. 结果表明, 随着Ir的掺杂, SmOFeAs晶体结构中FeAs层与SmO层之间的耦合增强, 晶体内部所含的铁砷四面体随着Ir掺杂其畸变性程度逐步减小. Fe3d以及As4p杂化轨道对体系电子结构起主要影响作用. Ir掺杂所引入的电子使FeAs层的巡游电子增多、Fe3d轨道中的 d_z2轨道离域性增强. 当Ir掺杂量为20%时, 费米面处于电子态密度峰值附近, 费米面急剧变化使该体系的T_c值有所增高, 反映了体系费米能级移动与其超导电性的密切关联性. 计算的电子态密度与XPS所得价带谱实验结果一致, 进一步验证了采用SGGA+U方法其包含修正d轨道局域电子的库仑势, 使得计算结果与实验结果更加接近. 关键词： U')" href="#">GGA+U SmOFeAs 晶体结构 电子结构     

Yb2.75C60价带光电子能谱

用角积分紫外光电子能谱技术测量了Yb_2.75C₆₀薄膜的价带电子态密度分布.相纯Yb_2.75C₆₀样品通过C1s芯态x射线电子谱峰的位移表征.结果表明Yb_2.75C₆₀是半导体，在费米能级处几乎没有电子态分布.Yb 6s电子态和C₆₀LUMO能带的杂化效应不可忽略，有部分Yb 6s电子分布在Yb-C₆₀杂化能带上. 关键词： 2.75C₆₀')" href="#">Yb_2.75C₆₀ 电子能谱 电子态密度     

Al掺杂对MgB_2电子结构和超导电性的影响

建立了不同Al掺杂浓度的Mg1-xAlxB2模型并进行几何优化,讨论了掺杂对系统几何构型、能带结构、电子态密度、键布居和超导转变温度的影响.结果表明,随着Al掺杂浓度的增加,B-Mg离子键增强,B-B共价键减弱,B-Al间的弱共价键增强,能带展宽,费米面附近的态密度降低,超导电性减弱.     

铁基化合物 SrFeAsF以及 Co掺杂超导体SrFe0.875Co0.125AsF的电子结构和磁性

采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法,计算了 SrFeAsF 和 Co 掺杂超导体 SrFe_0875 Co_0.125AsF 的电子能带结构和磁性.结果表明,SrFeAsF 的基态构型为条状反铁磁结构,而 SrFe_0.875Co_0.125AsF 的条状反铁磁构型与棋盘形能量相差非常小,体系处于两种构型转变的临界值附近.由电子能带结构计算表明,Co掺杂引起FeAs杂化能带增宽,增强了d电子的平面巡游性,同时掺杂后 关键词： 铁基超导体 反铁磁序 掺杂 交换相互作用     

BaTi2Bi2O的电子结构与磁性

采用第一性原理方法,对BaTi₂Bi₂O的电子结构和磁性进行计算.非磁性态的计算结果显示:费米能级处的态密度主要来自d_z²,d_x²-y²和d_xy三个轨道,同时费米面也主要有三部分组成,并且将其沿着矢量q₁=(π/a,0,0)和q₂=(0,π/a,0)平移时,第三部分费米面(沿着X-R连线)与第一部分费米面(M-A连线)嵌套明显,计算得出磁化系数χ₀(q)在X点出现峰值,与峰值出现在M点的FeAs基超导体不同.上述磁化率峰值可以诱导产生自旋密度波,使得BaTi₂Bi₂O材料的磁性基态是bi-collinear antiferromagnetism(AF3)与blocked checkerboard antiferromagnetism(AF4)的二度简并态.随着空穴掺杂,χ₀(q)的峰值降低,而电子掺杂则导致峰值变大.当自旋涨落被完全压制时,超导出现,这可以解释为什么超导只出现在空穴掺杂型化合物而非电子掺杂型.     

利用第一性原理研究Ni掺杂ZnO铁磁性起源

采用基于密度泛函理论和局域密度近似的第一性原理分析了Ni掺杂ZnO磁性质.文中计算了8个不同几何结构的铁磁(FM)和反铁磁耦合能量,结果表明FM耦合更稳定.态密度结果显示Ni 3d 与O 2p发生杂化,导致费米能级附近电子态自旋极化.文中也分析了O空位对Ni掺杂ZnO铁磁性质的影响,O空位通过诱导电子调节FM耦合,从而稳定Ni掺杂ZnO铁磁性质,其强度足以引发室温铁磁性.通过Ni 3d能级耦合具体分析了Ni 掺杂ZnO铁磁性起源.另外,也分析了晶格应变对Ni掺杂ZnO FM耦合的影响. 关键词： 第一性原理 半导体 铁磁性 缺陷     

p + ip-wave pairing symmetry at type-II van Hove singularities

Based on the random phase approximation calculation in two-orbital honeycomb lattice model, we investigate the pairing symmetry of Ni-based transition-metal trichalcogenides by electron doping access to type-II van Hove singularities (vHs). We find that chiral even-parity d + id-wave (E_g) state is suppressed by odd-parity p + ip-wave (E_u) state when electron doping approaches the type-II vHs. The type-II vHs peak in density of states (DOS) enables to strengthen the ferromagnetic fluctuation, which is responsible for triplet pairing. The competition between antiferromagnetic and ferromagnetic fluctuation results in pairing phase transition from singlet to triplet pairing. The Ni-based transitionmetal trichalcogenides provide a promising platform to unconventional superconductor emerging from electronic DOS.     

Ferromagnetic superconductivity driven by changing Fermi surface topology

We introduce a simple but powerful zero temperature Stoner model to explain the unusual phase dia-gram of the ferromagnetic superconductor, UGe2. Triplet superconductivity is driven in the ferromagnetic phase by tuning the majority spin Fermi level through one of two peaks in the paramagnetic density of states (DOS). Each peak is associated with a metamagnetic jump in magnetization. The twin-peak DOS may be derived from a tight-binding, quasi-one-dimensional band structure, inspired by previous band-structure calculations.     

Single-gap s-Wave superconductivity near the charge-density-wave quantum critical point in CuxTiSe2

The in-plane thermal conductivity kappa of the layered superconductor CuxTiSe2 was measured down to temperatures as low as Tc/40, at x=0.06 near where the charge-density-wave order vanishes. The absence of a residual linear term at T-->0 is strong evidence for conventional s-wave superconductivity in this system. This is further supported by the slow magnetic field dependence, also consistent with a single gap, of uniform magnitude across the Fermi surface. Comparison with the closely related material NbSe2, where the superconducting gap is 3 times larger on the Nb 4d band than on the Se 4p band, suggests that in Cu0.06TiSe2 the Se 4p band is below the Fermi level and Cu doping into the Ti 3d band is responsible for the superconductivity.     

First-principles study of ferromagnetism in Ti-doped ZnO with oxygen vacancy

Using first-principles density functional calculations, we have investigated the electronic structures of Ti-doped ZnO (Ti is in 4+ oxidation state) with and without oxygen vacancy. The ferromagnetic property is identified in the presence of oxygen vacancy despite Ti being nonmagnetic in its natural phase. The ferromagnetism originates from the charge transferring from donor derived-defect band to unoccupied Ti-3d states and the hybridization between Ti-3d and O-2p band near the Fermi level. On increasing the oxygen vacancy concentration, a transition from a long-ranged magnetic order to a short-ranged interaction is found and the oxygen vacancies prefer to distribute non-uniformly in Ti-doped ZnO.     

Half-Heusler合金Cu1-xFexMnSb的电子结构和反铁磁-铁磁相变

基于密度泛函理论（DFT）,使用局域密度近似（LDA）研究了Heusler合金Cu1-xFexMnSb的电子结构和反铁磁-铁磁相变。研究发现,两种磁状态下的合金晶格常数随掺杂浓度x变化很好地满足Vegard定理。当x>0.5时,铁磁态合金的总磁矩很好地符合SP规律,然而当x<0.5时,却发生了明显的偏离。由于整个体系存在RKKY和超交换磁耦合的竞争,因而在x=0.25时,我们观察到了独特的反铁磁—铁磁相变。进一步的态密度分析发现,Cu的掺杂浓度可以有效调整铁磁态合金的费米面位置,并且反铁磁态合金由于不同自旋方向的Mn原子的分波态密度相互补偿,总态密度形成了几乎完全对称的自旋向上带和自旋向下带。     

Half-Heusler合金Cu1-xFexMnSb的电子结构和反铁磁-铁磁相变简

基于密度泛函理论(DFT),使用局域密度近似(LDA)研究了Heusler合金Cu1-xFex MnSb的电子结构和反铁磁-铁磁相变.研究发现,两种磁状态下的合金晶格常数随掺杂浓度x变化很好地满足Vegard定理.当x0.5时,铁磁态合金的总磁矩很好地符合SP规律,然而当x0.5时,却发生了明显的偏离.由于整个体系存在RKKY和超交换磁耦合的竞争,因而在x=0.25时,我们观察到了独特的反铁磁—铁磁相变.进一步的态密度分析发现,Cu的掺杂浓度可以有效调整铁磁态合金的费米面位置,并且反铁磁态合金由于不同自旋方向的Mn原子的分波态密度相互补偿,总态密度形成了几乎完全对称的自旋向上带和自旋向下带.     

Nodeless d-wave superconducting pairing due to residual antiferromagnetism in underdoped Pr2-xCexCuO4-delta

We investigate the doping dependence of the penetration depth versus temperature in electron-doped Pr(2-x)Ce(x)CuO(4-delta) using a model which assumes the uniform coexistence of (mean-field) antiferromagnetism and superconductivity. Despite the presence of a d(x2-y2) pairing gap in the underlying spectrum, we find nodeless behavior of the low-T penetration depth in the underdoped case, in accord with experimental results. As doping increases, a linear-in-T behavior of the penetration depth, characteristic of d-wave pairing, emerges as the lower magnetic band crosses the Fermi level and creates a nodal Fermi surface pocket.     

铁基超导体系基于电子关联强度的统一相图

铁基超导和铜基超导具有诸多相似性,这为建立统一的高温超导机理图像提供了可能性.然而,对铁基超导体系中无论是进行电荷掺杂、还是等价掺杂来改变化学压力,都能产生定性上类似、而细节上纷繁复杂的相图,这对建立统一的图像造成了困难.研究化学掺杂效应如何在微观上影响电子结构和超导电性,区分主导超导电性演化的主要因素和次要因素,对建立统一图像和揭示高温超导机理至关重要.本文综述了对铁基超导体系中化学掺杂效应的一系列角分辨光电子能谱研究,涵盖了基于FeAs和FeSe面的多种代表性铁基超导体系,包括异价掺杂、等价掺杂、在元胞不同位置的化学掺杂,及其对电子体系在费米面结构、杂质散射、电子关联强度等方面的影响.实验结果表明：电子关联性或能带宽度是多个铁基超导相图背后的普适参数,不同的晶格和杂质散射效应导致了并不重要的复杂细节,而费米面拓扑结构与超导电性的关联并不强.这些结果对弱耦合机理图像提出了挑战,并促使人们通过局域反铁磁交换作用配对图像在带宽演化层面上统一地理解铁基超导.     

Structure and magnetism in carbon nanotubes including magnetic wire

We have studied the electronic structure of the carbon nanotubes which include Fe atomic wire with using the density functional theory. As the stable geometries, we obtained the straight and zigzag wires, which have ferromagnetic and antiferromagnetic alignments, respectively. The antiferromagnets consists of the two ferromagnetic dimers which couple in antiparallel alignment. We presents the band dispersions and the density of states for the magnetic nanotubes. The electronic structure at the Fermi level consists of the Fe 3d and C 2pπ states, which shows a strong hybridization between them.