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.     

CH3I分子的光解离的自旋-轨道从头计算

采用从头计算二阶自旋-轨道多组态准简并微扰理论计算了碘代甲烷CH₃I分子与基态²I⁰_3/2和激发态²I^0*_1/2原子解离极限相关联的势能曲线. 计算了CH₃I分子的吸收谱,分析了CH₃I分子的光解离过程,并估计了激发态碘原子²I^0*_3/2的量子产额. 计算结果表明,该方法可用以解释光解离实验结果. 关键词： 3I分子')" href="#">CH₃I分子 自旋-轨道耦合 量子产额 光解离     

自旋-Peierls化合物GeCuO3电子结构的第一性原理研究

采用平面波赝势方法对自旋-Peierls化合物GecuO3的电子结构进行了第一性原理研究.计算结果表明:Cu2 的3d轨道自由度被冻结,未配对电子填充dx2-y2轨道.自旋向上和向下的x2-y2轨道间的交换劈裂导致了体系的绝缘性.费米能级附近的Cu 3d态与0(2)2p态存在很强的杂化作用,GeCuO3属于共价绝缘体.这种强共价性使得Cu2 的自旋磁矩偏离理想值,并且使得体系在Cu-O(2)-Cu键角接近90°情况下形成稳定的一维反铁磁(AFM)有序.计算得到GeCuO3不同自旋态的总能量,采用Noodleman的对称性破缺方法拟合出的自旋交换耦合常数表明GeCuO3沿c轴的一维AFM作用非常强,这是导致该体系在低温发生自旋一Peierls相变的根本原因.     

氧化钒晶体的半导体至金属相变的理论研究

本文利用第一性原理方法研究了金红石相和单斜相VO₂晶体的电子结构和热力学性质.在计算中采用局域密度近似结合Hubbard U模型(LDA+U)描述电子的局域强关联效应,同时也利用微扰密度泛函方法计算了两种相结构的声子谱.计算结果表明V原子3d电子轨道中x²-y²轨道能级分裂决定了VO₂晶体在不同相结构下的金属和绝缘体特性.零温状态方程计算揭示了在68 GPa时可以发生从单斜结构 关键词： 2')" href="#">VO₂ 相变 第一性原理     

多铁材料HoMnO3中光学吸收和畸变驱动的第一性原理研究

六角钙钛矿结构锰氧化物HoMnO₃磁电效应的研究近年来已成为多铁性材料研究中极其重要的一个方面. 本文基于广义梯度近似下的密度泛函理论, 考虑电子自旋的非共线磁性结构, 计算研究了 d电子在位库仑作用和自旋-轨道耦合作用对HoMnO₃的电子结构、 轨道杂化和能态密度分布的影响. 结果显示, 当考虑在位库仑排斥势U作用时, 强烈的Ho 5d与O(3, 4) 2p以及Mn 3d与O(1, 2) 2p间的轨道杂化是驱动HoMnO₃发生铁电畸变的根源, 此时能隙和能带的分布为解释实验中发现的强烈的光学吸收峰提供了理论依据, 而自旋-轨道耦合使得Mn 3d-O(3, 4) 2p在 ab平面内的轨道交迭略有增强, 平面内部分能带简并消除, HoMnO₃材料呈现典型的间接性能隙绝缘体特征. 关键词： 磁电效应 铁电畸变 态密度 光学吸收     

Magnéli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了Magnéli相亚氧化钛Ti₈O₁₅的电子结构和光学性能. 计算出的能带结构显示Ti₈O₁₅相比锐钛型TiO₂禁带宽度大幅度降低. 态密度分析表明, 其原因在于Ti₈O₁₅的O原子的2p轨道以及Ti原子的3p, 3d轨道相对于TiO₂的相应轨道向左产生了偏移, 同时由于O原子的缺失使得Ti原子的3d, 3p轨道多余电子在Fermi能级附近聚集形成新的电子能级. 态密度分析结果还显示, 相对于TiO₂, Ti₈O₁₅ Fermi能级附近电子格局发生了如下变化: O原子的2p轨道电子贡献减少, Ti原子的3d轨道的电子对Fermi能级贡献增大. 光吸收计算图谱表明, TiO₂仅在紫外光区有较高的光吸收能力, 而Ti₈O₁₅由于禁带宽度变窄引起光吸收范围红移到可见光区, 从而在紫外光区和可见光区都有较高的光吸收能力, 计算结果与实验得到的紫外-可见漫反射吸收光谱结果一致. 关键词： 第一性原理 8O₁₅')" href="#">Magnéli相亚氧化钛Ti₈O₁₅ 电子结构 光学性能     

含铀化合物UAl3和USn3电子结构的密度泛函研究

用第一性原理的全势能LMTO密度泛函能带计算方法研究了具有简单立方Cu₃Au 结构的含U化 合物UX₃(X=Al, Sn)的电子结构.对于重原子U的相对论效应，除了用标量相对论 加以修正 外，还加入了自旋-轨道耦合的修正.研究结果定性地说明了由于不同的交换关联电子势场的 作用，在这两种结构相同的含U合金中，U的5f电子态具有完全不同的性质，即在UAl_{3< /sub>和US n3中U的5f态分别表现为巡游扩展态和局域态行为，通过St 关键词： 铀化合物 电子态 密度泛函理论 自旋-轨道耦合}     

嵌入L-盐酸组氨酸单晶中的Cu2+离子的EPR研究

组氨酸铜络合物是构成铜蛋白的重要组份之一。研究组氨酸铜络合物中C_x²⁺ 离子的电子顺磁共振(EPR)波谱对了解铜蛋白所参与的许多重要的生理生化过程是很重要的。本文采用电子顺磁共振技术在4.2K研究了嵌入离子C_x²⁺的盐酸组氨酸晶体。C_u²⁺离子的电子顺磁共振波谱表明,C_x²⁺离子嵌入到L-盐酸组氨酸晶体中的位置与天然的L-组氨酸铜络合物中C_x²⁺离子处于完全不同的化学环境中。嵌入到L-盐酸组氨酸晶体的C_x²⁺离子的基态是一个Kramer双重态。应用实验测定的g张量主值计算了双重态的分子轨道系数,并由此计算得到铜原子的超精细偶合常数Acu。实验结果分析指出、半充满的d轨道是3dx2型轨道,并在Z轴方向有轴向的轻微压缩。单电子d轨道的次序:3d_x² > 3d_x²-y² > 3d_yz > 3d_xz > 3d_xy。C_u²⁺离子嵌入到L-盐酸组氨酸晶体中的位置具有一个畸变的六配位体环境,近似有D₂点群对称性。     

M’型GdTaO4电子结构的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的赝势平面波方法计算了M’型GdTaO₄的电子结构.结果表明：M’型GdTaO₄价带顶主要由O-2p电子构成,导带底由Ta-5d的e轨道电子构成;当U_eff=8 eV时,自旋向上和自旋向下的Gd-4f电子分别局域于价带顶以下627 eV和导带底以上301 eV处;计算得到M’型GdTaO₄的折射率为224,与应用半经验的Gladstone-Dale关系得到的结果符合得很好. 关键词： M’型钽酸钆 第一性原理计算 能带 态密度     

掺杂MgCNi3超导电性和磁性的第一性原理研究

从第一性原理出发，计算了MgCNi₃的电子能带结构.MgCNi₃中C 2p与Ni 3d轨道杂化使穿梭费米面上的Ni 3d能带表现出平面性，费米面落在态密度范霍夫奇异(vHs)峰的右坡上.vHs峰上大的电子态密度和铁磁相变点附近的自旋涨落是决定MgCNi₃超导电性的重要因素.研究了三种替代式掺杂对其超导电性和磁性的影响，发现电子掺杂使费米能级下滑到态密度较低的位置，导致体系转变为无超导电性的顺磁相；同构等价电子数的金属间化合物的轨道杂化，引起费米面上态密度的减少，降低了超导电性；而空穴掺杂使费米面向vHs峰值方向移动，虽然费米面上电子态密度增大可能提高超导电性，但增强了的Ni原子磁交换作用产生铁磁序，破坏了超导电性. 关键词： 电子结构 超导电性 磁性 掺杂     

梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法, 通过自旋极化的广义梯度近似(GGA)电子结构计算对梯形化合物NaV₂O₄F进行了研究. 考虑了四种假想的自旋有序态,计算结果表明该化合物的磁基态具有二维反铁磁(AFM)结构, 即沿梯阶和梯腿方向都表现为AFM作用. 能带结构显示NaV₂O₄F为绝缘体材料, 带隙约为1.0eV. 方锥体中的晶体场劈裂使得VO₄F方锥体中的 V^{4+ 关键词： 2O₄F')" href="#">NaV₂O₄F 梯形化合物 第一性原理计算 电子结构}     

Ce4+离子在Ca2SnO4一维结构基质中的电荷迁移光谱研究

利用高温固相反应法制备了Ca₂Sn_1-xCe_xO₄和Ca_2-ySr_ySn_1-xCe_xO₄一维结构发光体. XPS结果显示 Ca₂SnO₄拥有两种结合能分别为5277 eV和5293 关键词： 2Sn_1-xCe_xO₄')" href="#">Ca₂Sn_1-xCe_xO₄ 2-ySr_ySn_1-xCe_xO₄')" href="#">Ca_2-ySr_ySn_1-xCe_xO₄ 一维结构 电荷迁移光谱     

Magnetic properties of Mn-doped GaN with defects: ab-initio calculations

According to first-principles density functional calculations,we have investigated the magnetic properties of Mn-doped GaN with defects,Ga 1-x-y V Gx Mn y N 1-z-t V Nz O t with Mn substituted at Ga sites,nitrogen vacancies V N,gallium vacancies V G and oxygen substituted at nitrogen sites.The magnetic interaction in Mn-doped GaN favours the ferromagnetic coupling via the double exchange mechanism.The ground state is found to be well described by a model based on a Mn 3+-d 5 in a high spin state coupled via a double exchange to a partially delocalized hole accommodated in the 2p states of neighbouring nitrogen ions.The effect of defects on ferromagnetic coupling is investigated.It is found that in the presence of donor defects,such as oxygen substituted at nitrogen sites,nitrogen vacancy antiferromagnetic interactions appear,while in the case of Ga vacancies,the interactions remain ferromagnetic;in the case of acceptor defects like Mg and Zn codoping,ferromagnetism is stabilized.The formation energies of these defects are computed.Furthermore,the half-metallic behaviours appear in some studied compounds.     

EPR study of exchange interactions in the nonmagnetic Kondo system La1−x CexCu6

The EPR of paramagnetic impurities Gd³⁺ and Mn²⁺ was studied in nonmagnetic Kondo system La_1−x Ce_xCu₆ containing in the 1.6–200 K range. The exchange interaction parameters of gadolinium and manganese ions with conduction electrons, of cerium ions with conduction electrons and with one another, the Kondo temperature of cerium ions, and the temperature behavior of cerium-ion spin-fluctuation rate have been determined. A pseudogap in the density of states at the Fermi level has been detected in the CeCu₆ regular system, which is apparently due to s-f hybridization. This pseudogap can be destroyed by introducing an aluminum impurity, which induces strong conduction-electron scattering. It was also found that RKKY interaction among manganese ions in CeCu_6−y Mn_y is considerably stronger than it is in LaCu_6−y Mn_y, which implies enhancement of nonlocal spin susceptibility due to an f band contribution to conduction-electron states. Fiz. Tverd. Tela (St. Petersburg) 40, 593–599 (April 1998)     

Mean-Field Driven First-Order Phase Transitions in Systems with Long-Range Interactions

We consider a class of spin systems on ℤ ^d with vector valued spins (S _x ) that interact via the pair-potentials J _x,y S _x ⋅S _y . The interactions are generally spread-out in the sense that the J _x,y 's exhibit either exponential or power-law fall-off. Under the technical condition of reflection positivity and for sufficiently spread out interactions, we prove that the model exhibits a first-order phase transition whenever the associated mean-field theory signals such a transition. As a consequence, e.g., in dimensions d≥3, we can finally provide examples of the 3-state Potts model with spread-out, exponentially decaying interactions, which undergoes a first-order phase transition as the temperature varies. Similar transitions are established in dimensions d = 1,2 for power-law decaying interactions and in high dimensions for next-nearest neighbor couplings. In addition, we also investigate the limit of infinitely spread-out interactions. Specifically, we show that once the mean-field theory is in a unique “state,” then in any sequence of translation-invariant Gibbs states various observables converge to their mean-field values and the states themselves converge to a product measure.     

Microstructures, surface bonding states and room temperature ferromagnetisms of Zn0.95Co0.05O thin films doped with copper

Zn_0.95−xCo_0.05Cu_xO (ZCCO, where x = 0, 0.005, 0.01 and 0.015) thin films were deposited on Si (1 0 0) substrates by pulsed laser deposition technique. Crystal structures, surface morphologies, chemical compositions, bonding states and chemical valences of the corresponding elements for ZCCO films were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscope (FESEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XRD and FESEM results indicate that crystallite sizes of the highly (0 0 2)-oriented ZCCO films slightly decrease with increasing Cu content. When the Cu content increases from 0 to 0.015, Zn 2p_3/2, Co 2p, Cu 2p_3/2 and O 1s peaks of the ZCCO film shift towards higher or lower binding energy regions, and the reasons for these chemical shifts are investigated by fitting the corresponding XPS narrow-scan spectra. Both in-plane and out-of-plane magnetization-magnetic field hysteresis loops of the ZCCO films reveal that all the films have room temperature ferromagnetisms (RTFMs). The conceivable origin of the RTFM is ascribed to the combined effects of the local structural disorder resulted from (Co²⁺, Cu²⁺, Cu¹⁺)-cations which substitute Zn²⁺ ions in the ZnO matrices, ferromagnetic coupling between coupled dopant atoms caused by Co²⁺ (3d⁷4s⁰) and Cu²⁺ (3d⁹4s⁰) spin states, and exchange interactions between the unpaired electron spins originating from lattice defects induced by Cu doping in the Zn_0.95Co_0.05O matrices.     

NaZn13型结构LaFe13－xAlxCy化合物的磁熵变与磁相变的研究

研究了NaZn₁₃型结构LaFe_13-xAl_xC_0.1(x=1.6，1.8)间隙化合物的磁制冷能力和磁相变.利用麦克斯韦关系式计算得到，高Al含量LaFe_13-xAl_x碳化物的最大磁熵变值|ΔS|_m低于低Al含量碳化物的最大磁熵变值.随Al含量的增加，化合物的磁熵变峰展宽，但由于磁熵变大幅降低，衡量磁制冷能力的q值随之降低.基于朗道相变原理，考虑到自旋涨落的影响，磁自由能可以展开到磁化强度的6次方项，材料的相变类型由磁化强度的4次方项系数a₃(T)的符号来进行判断.随着Al含量的增加，研究的碳化物相变由弱的一级相变转为二级相变. 关键词： 13-xAl_x碳化物')" href="#">LaFe_13-xAl_x碳化物 磁制冷能力 磁相变     

立方对称晶场中6S(3d5)态离子的磁相互作用及其自旋哈密顿参量的微观起源

基于完全对角化方法(complete diagonalization method, CDM), 研究了⁶S(3d⁵)态离子在立方对称晶场中的磁相互作用,分析了自旋哈密顿参量(a, g,Δg)的微观起源.研究中除了考虑研究者通常考虑的SO(spin-orbit)磁相互作用外,同时考虑了SS(spin-spin),SOO(spin-other-orbit),OO(orbit-orbit)磁相互作用.研究表明：⁶S(3d⁵)态离子在立方对称晶场中的自旋哈密顿参量起源于五种机理,即SO机理,SS机理,SOO机理,OO机理以及SO-SS-SOO-OO联合作用机理.文中研究了五种机理的相对重要性,结果表明：SO机理与SO-SS-SOO-OO联合作用机理在五种机理中最为重要.尽管SS,SOO,OO磁相互作用单独作用时对自旋哈密顿参量的贡献很小,但它们的联合作用SO-SS-SOO-OO机理对自旋哈密顿参量的贡献非常可观.此外研究表明：零场分裂参量a主要来自纯自旋四重态及自旋二重态与自旋四重态联合作用的贡献,而Zeemang(或者Δg)因子主要来自纯自旋四重态的贡献.纯自旋二重态对自旋哈密顿参量a与g(或者Δg)的贡献为零.在我们所选择的晶场区域,发现下列关系始终成立：a>0,a(-|Dq|)<a(|Dq|),g(-Dq)=g(Dq),a(-Dq,-ξ_d,B,C)=a(Dq,ξ_d, B,C),Δg(-Dq,-ξ_d, B, C)=Δg(Dq,ξ_d, B, C).作为本文理论的应用,研究了四种典型的Mn²⁺掺杂晶体材料,即Mn²⁺:KZnF₃,Mn²⁺: RbCdF₃,Mn²⁺: MgO,Mn²⁺: CaO,理论与实验测量符合很好. 关键词： 自旋哈密顿参量 6S(3d⁵)态离子')" href="#">⁶S(3d⁵)态离子 磁相互作用 完全对角化方法(CDM)     

Tunneling conductance in quantum wire/insulator/dx2 -y2 + idxy mixed wave superconductor junctions

Using the extended Blonder-Tinkham-Klapwijk (BTK) theory, this paper calculates the tunnelling conductance in quantum wire/insulator/dx2-y2 + idxy mixed wave superconductor (q/I/dx2-y2 + idxy) junctions. That is different from the case in d- and p-wave superconductor junctions. When the angle α between a-axis of the dx2-y2 wave superconductor and the interface normal is π/4, there follows a rather distinctive tunnelling conductance. The zero-bias conductance peak (ZBCP) may or may not appear in the tunnelling conductance. Both the interface potential z and the quasi-particle lifetime factor Γ are smaller, there is no ZBCP. Otherwise, the ZBCP will appear. The position of bias conductance peak (BCP) depends strongly on the amplitude ratio of two components for dx2-y2 + idxy mixed wave. The low and narrow ZBCP may coexist with the BCP in the tunnelling conductance. Using those features in the tunnelling conductance of q/I/dx2-y2 + idxy junctions, it can distinguish dx2-y2 + idxy mixed wave superconductor from d- and p-wave one.     

Observation of the 2<Superscript>-</Superscript> state in <Superscript>208</Superscript>Pb with a major s<Subscript>1/2</Subscript>p<Subscript>3/2</Subscript> structure and structure of ten more 2<Superscript>-</Superscript> states

From ²⁰⁸Pb (p, p’) via isobaric analog resonances in ²⁰⁹Bi , at E _x = 6420 keV in the doubly magic nucleus ²⁰⁸Pb , a new state with spin 2^- with half the s _1/2 p _3/2 strength and major g _7/2 f _5/2 , d _3/2 f _5/2 fractions is identified. Ten more 2^- states up to E _x = 7.0 MeV are identified and their structure discussed, among them six states with new spin assignments. The known 6314 1^- state is shown to contain almost the entire s _1/2 p _3/2 strength.