NiAs、PbO型FeX(X=S,Se,Te)结构的稳定性与电子特征

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,Ni As与Pb O型Fe X(X=S,Se,Te)结构的稳定性与电子特征得到了研究.计算结果显示Fe的内聚能与X-Fe元素之间的相互作用是影响Fe X结构稳定性的重要因素.当X原子半径较小、电负性较大时(X=S),Fe X趋向于形成Fe-X相互作用较强、密度较大的Ni As型结构;当X原子半径较大、电负性较小时(X=Se,Te),Fe X趋向于形成Fe-Fe相互作用较强、密度较小的Pb O型结构.此外,压强使得Pb O型Fe X结构的稳定性降低.当压强分别大于5、9 GPa时,Fe Te、Fe Se趋向于形成Ni As型结构.Pb O型Fe Se中Fe原子周围的电子密度随压强的增大而增大.     

Tsvelik—Reizer唯象模型中的非费米液体行为

我们研究了电子比热、直流电阻率、电子磁化率在非费米液体重费米子体系的Ｔｓｖｅｌｉｋ－Ｒｅｉｚｅｒ唯象模型中表现出的非费米液体行为。考虑到电子与集体激发的相互作用，在低频和长波长极限下，在单圈图近似内我们首先计算了电子自能，得到与边缘费米液体理论中的电子自能非常相似的结果。利用电子自能的结果，我们计算了电子比热，发现从Ｔｓｖｅｌｉｋ－Ｒｅｉｚｅｒ模型得到的电子比热与非费米液体重费米子体系上的实验结果     

杂质对镁合金耐蚀性影响的电子理论研究

利用大角重位点阵模型建立了Mg合金［0001］对称倾斜晶界模型，应用实空间的连分数方法计算了杂质在晶界的偏聚能，杂质原子间相互作用能和不同体系的费米能级，讨论了杂质在晶界的偏聚行为，杂质间的相互作用与有序化的关系及杂质对镁合金腐蚀性能影响的物理本质. 计算结果表明，杂质原子偏聚于晶界，且主要偏聚于晶界的压缩区；杂质原子间相互排斥，因此在晶界区形成有序相；费米能级与材料的腐蚀电位存在这样的关系：材料的费米能级越高，其腐蚀电位就越低，容易被腐蚀，相反费米能级低，其腐蚀电位就高，不容易腐蚀. 体系中成分不同区域的费米能级差导致电子从费米能级高的区域流向费米能级低的区域，正是费米能级差构成了镁合金电化学腐蚀的电动势. 关键词： 电子理论 晶界偏聚 镁合金 腐蚀机理     

Cr含量对Ti-Nb-Cr合金抗腐蚀性影响的电子结构计算

许多实验报道中表明合金化元素Cr能够提高Ti基合金的抗腐蚀性.为了解Cr元素含量对Ti-Cr-Nb合金的影响,本文计算了不同Cr含量的Ti-Cr-Nb合金的内聚能、形成能、费米能级和态密度等参数.分析了Cr含量对合金的电子结构稳定性以及腐蚀性能的影响.结果表明:随着Cr含量的增加,体系内聚能升高,形成能增加,体系稳定性略有下降,且材料形成条件变得苛刻;费米能级明显降低,体系不易失去电子,抗腐蚀性能增强;体系金属键增强,失电子能力降低,抗腐蚀性能提高;态密度与差分电荷密度研究表明, Cr含量的增加使得体系金属键增强,表明体系抗腐蚀性的提高.从费米能级和态密度图中发现,当Cr含量约为18.75 at.%时,合金的耐腐蚀性最优.     

掺杂元素对Mg2NiH4稳定性影响的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一原理赝势平面波(PW-PP)方法,计算了低温相Mg2NiH4和(Mg2Ni,X)H4(X=Ag, Al, Ti或Zr)的生成热及电子结构,分析了掺杂元素对Mg2Ni氢化物稳定性的影响. 结果表明,掺杂导致了合金氢化物生成热的绝对值降低,合金氢化物的稳定性下降,且发现掺杂元素电负性越大,氢化物越不稳定. 从电子态密度图和Mulliken布居数分析知道,掺杂后合金氢化物释氢能力增强的主要原因在于Ni-H之间的成键减弱,以及掺杂元素诱导费米能级EF处电子数浓度N(EF)的增加.     

掺杂元素对Mg2NiH4稳定性影响的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一原理赝势平面波(PW-PP)方法,计算了低温相Mg2NiH4和(Mg2Ni,X)H4(X=Ag, Al, Ti或Zr)的生成热及电子结构,分析了掺杂元素对Mg2Ni氢化物稳定性的影响. 结果表明,掺杂导致了合金氢化物生成热的绝对值降低,合金氢化物的稳定性下降,且发现掺杂元素电负性越大,氢化物越不稳定. 从电子态密度图和Mulliken布居数分析知道,掺杂后合金氢化物释氢能力增强的主要原因在于Ni-H之间的成键减弱,以及掺杂元素诱导费米能级EF处电子数浓度N(EF)的增加.     

在铜氧化物超导体中朗道的费米液体理论失效

朗道在 195 6年提出了著名的费米液体理论 ,在这个理论中 ,相互作用着的电子被无相互作用 (或弱相互作用 )的准粒子取代 ,后者具有与电子相同的电荷ｅ和自旋角动量 2 .准粒子与电子的惟一不同是它们的质量 ,准粒子的有效质量ｍ 与电子质量ｍ之比由电子间相互作用的强度决定 .这为单电子近似提供了理论基础 .1986年铜氧化物超导体的发现 ,使费米液体图像受到挑战 ,因为有种种迹象表明 ,这类超导体的正常态行为不服从朗道理论的预言 .尽管如此 ,15年来 ,研究人员一直未能从实验角度给出朗道理论失效的确凿证据 .最近 ,来自加拿大的Ｈｉｌｌ…     

元素超导电性的新判据

本文提出一个适用于周期表全部元素的超导性判据。判据指出:一切超导元素的电负性值都在1.3至1.9之间。深入研究元素电负性与超导电性之间的关系,将有助于揭示(电子、晶格之间的)静电作用与超导电性之间的联系,这对超导机制的进一步探讨是有益的。 关键词：     

成键元素的电子声子相互作用的特征

本文在Bardeen和Pines确定的电子-声子相互作用的有效矩阵元的基础上,讨论了元素之间有化学键的形成,元素之间发生了电子转移,元素的核外层电子发生了变化对电子-声子相互作用的影响.所得结果和Bardeen和Pines,Bohm和Pines早期的工作符合,可由下列事实解释：即元素成键后,成键电子转移后元素的剩余的电...     

Hubbard模型中的相位弦效应与交互Chern-Simons理论

费米子符号在费米液体理论中至关重要. 然而, 在Mott绝缘体中, 很强的电子Coulomb相互作用抑制了体系的电荷涨落并消除了电子交换带来的费米子符号问题. 本文首先回顾二分晶格上Hubbard模型的相位弦理论, 从弱关联的费米液体到强关联的反铁磁Mott绝缘体的转变可以由此得到统一理解. 在任意Coulomb作用强度U下, 我们首先导出Hubbard模型的严格的符号结构. 在小U极限下, 它回到通常的费米子符号; 在大U极限下, 它给出了t-J模型的相位弦符号. 在半满情形下, 我们构造了一种电子分数化的表象, 其中, 电荷子与自旋子通过演生的交互Chern-Simons规范场相互耦合. 由此导出的基态波函数拟设与低能有效理论可以定性刻画Hubbard模型的基态相图. 在弱关联区域, 费米液体的准粒子由电荷子与自旋子的束缚态构成, 其长程相位相干性取决于背景自旋的关联性质. 体系的Mott转变可以通过电荷子打开能隙或是通过自旋子玻色凝聚来实现.     

均匀分布费米系统的组态路径积分蒙特卡罗模拟

改进了组态路径积分蒙卡方法,简化采样过程,开发相应程序并对无库伦相互作用谐振子以及均匀电子气进行模拟.谐振子平衡态能量与Fermi-Dirac分布符合较好,均匀电子气平衡态能量和动量基本符合Fermi-Dirac分布规律.对两种费米子系统的研究表明,组态路径积分蒙卡方法对费米子的交换效应具有较好的描述.本文探讨了费米交换符号问题的解决途径,同时对均匀电子气模型进行研究,为后续温热稠密物质的研究奠定基础.     

广义不确定性原理下费米气体低温热力学性质

在考虑到广义不确定性原理时, 统计物理中的态密度必须做出修正, 这导致对传统统计物理的所有结果都有不同程度的修正. 在高能、高温条件下, 此修正是颠覆传统观念的, 在低温条件下, 也有一定的修正. 研究了低温条件下考虑到广义不确定性原理时, 理想费米气体和具有弱相互作用费米气体的热力学性质, 分别给出理想费米气体和弱相互作用费米气体的化学势、内能和定容热容的解析表达式, 并以铜电子气体为例进行了具体数值计算, 将计算结果与不考虑广义不确定性原理时的费米气体的热力学性质进行了比较, 探讨了广义不确定性原理对系统热力学性质的影响. 考虑到广义不确定性原理后费米气体的化学势、费米能和基态能增大, 热容减少, 内能随温度的增加先增大, 到某一温度(对于铜电子气体, T/T_F0～0.3)时, 增值为零, 温度再增加内能减少. 这些修正的具体数值主要由粒子数密度决定, 粒子数密度越大, 修正越大.     

弱相互作用费米气体的不稳定性判据

根据由赝势法得到的弱相互作用费米气体的自由能，利用热力学方法研究了无外场时弱相互作用费米气体的稳定性.结果表明，无外场情况下理想费米气体与存在弱排斥相互作用的费米气体是稳定的；而具有弱吸引相互作用的费米气体在一定条件下可出现不稳定性.给出了不稳定性的粒子数密度判据和温度判据，就不同逸度情况下临界粒子数密度的具体表达结果以及温度、粒子质量和吸引相互作用对临界粒子数密度的影响进行了讨论. 关键词： 费米气体 相互作用 不稳定性判据     

高Co-Ni二次硬化钢的电子结构及合金化行为

在紧束缚框架下用Ｒｅｃｕｒｓｉｏｎ方法计算了高Ｃｏ－Ｎｉ二次硬化钢的电子结构，替位和间隙固溶元素的局域态密度通过总态密度的积分计算了体系的费米能及原子间相互作用的键级积分，讨论了替位和间隙溶元素对合金网物理性质的影响。     

无相互作用费米量子信道直积态容量研究

用费米线性光学方法,提出无相互作用费米量子信道物理模型.用平稳量子高斯态协方差矩阵性质及Majorization不等式理论,推导出在平稳高斯输入态下费米量子信道最小输出熵的表达式.利用在n模费米系统添加一个额外模的方法,得到平稳高斯态和高斯态输出熵的关系|利用此关系式,借助在高斯输入态下费米信道最小输出熵值是可达的猜测,推导出无相互作用费米信道直积态容量的表达式.最后,用最小输出熵的迭代算法验证已推出的费米信道最小输出熵表达式正确性,数值计算结果表明:对于带噪声的无相互作用费米量子信道,已推出最小输出熵与数值计算结果的吻合度可以达到10e-9.     

Al、Zn、Mn、Zr、Ca对Mg合金电子结构影响的第一性原理研究

应用密度泛函理论研究了合金元素Al、Zn、Mn、Zr、Ca对α-Mg合金电子结构的影响。对合金元素添加后的结构进行了优化。在稳定结构的基础上,通过对不同合金元素的形成能、态密度、布居分布、差分电荷密度的分析,认为引起合金性能变化的原因是各合金元素的电负性和原子半径的大小不同所致,对比了合金元素对材料电子结构的影响,从理论上解释了Zr、Ca强烈的合金强化、细化作用。     

专题导读

重费米子化合物是一类典型的强关联电子体系,通常存在于含有f电子的镧系或者锕系金属间化合物中,近期在一些过渡金属化合物中也发现了类似的重费米子行为。在该类化合物中,局域电子与导带电子通过近藤效应杂化而形成复合费米子,其电子有效质量可高达自由电子的上千倍,“重费米子”因此得名。     

两体相互作用费米系统在自旋轨道耦合和塞曼场中的基态转变

在超冷费米系统中实现人造规范势的突破,吸引了许多新问题的研究,展现了许多新奇的物理现象.本文研究了在环阱中,具有自旋轨道耦合和塞曼作用的两体相互作用费米模型.通过平面波展开的方法,解析求解了两体费米系统的本征能态.系统的总动量为守恒量,可以在不同总动量空间中研究能谱.研究发现:随着塞曼相互作用增大,在不同总动量空间,两体费米系统的本征能量均逐渐降低,系统基态从总动量为零空间转变到有限值空间.从吸引到排斥相互作用,无塞曼相互作用时,基态总动量始终为零,有塞曼相互作用时,基态总动量从零转变为有限值.通过单粒子和基态动量分布研究,本文直观地揭示了由塞曼能级劈裂引起的基态转变.     

强相互作用费米气体在谐振子势中的干涉演化

通过数值求解超流序参量方程,研究了强相互作用费米气体从光晶格中释放后的干涉条纹在谐振子势中的演化．发现对于强相互作用的费米气体,膨胀时弹性碰撞使得干涉条纹模糊．为了消除原子间的弹性碰撞而获得近弹道膨胀,实验上采用了快速磁场扫描技术．数值模拟了强相互作用费米气体在膨胀前的快速磁场扫描过程,得到了清晰的干涉条纹,且发现干涉条纹在谐振子势中做长时间周期振荡．计算了在不同超流区域所形成的干涉条纹,与实验观测到的一致．     

锯齿型石墨纳米带叠层复合结的电子输运

基于紧束缚格林函数方法,研究了两半无限长锯齿型石墨纳米带叠层复合结的电子输运性质.结果表明,层间次近邻相互作用、叠层区长度及门电压对复合结的电子透射谱有重要调制作用.层间次近邻相互作用导致复合结的透射谱关于费米能呈现非对称性,与实验结果很好相符.低于费米能第一子能区内周期性出现透射系数为0和1的台阶,呈现全反射与透射现象.随散射结长度增加,透射系数在1内周期性振荡,呈现明显的量子干涉效应.在门电压调控下,低于费米能的透射系数出现了从1到0的转变,类似于开关效应.相关结果对基于石墨烯器件的设计与应用有指导意义.