第一性原理计算:MgCNi_3镁位空穴(Na)掺杂的声子谱研究

应用全势线性响应线性糕模轨道(FP-LR-LMTO)方法对MgcM3镁位进行钠掺杂的虚原子近似,计算晶格振动的动力学矩阵,得到Mg1-xNaxCNi3(x=0,0.06)的声子谱.计算结果表明MgCNi3声子谱中最低声学支沿F-M方向有接近一半距离的不稳定声子模存在,不稳定声子模都包括存原胞内x-y平面上两个相邻Ni原子沿着与C-Ni键垂直的方向上,向着镍八面体间隙区的垂直运动x为0.06的掺杂,使得布里渊区沿三个主要高对称性方向(Г-x、Г-M、Г-R)虚频范围扩大,容易使MgCNi3结构不稳定而产生结构相变.     

高温超导体中声子起关键作用

美国和日本的物理学家最近发现有力实验证据表明，声子在高温超导现象中起关键作用．他们相信，是声子使具有相反自旋方向的电子两两结成电子对形成玻色子，然后这些电子对发生玻色一爱因斯坦凝聚，从而使电流无电阻通过样本．在低温超导体中，这种以玻色子模式存在的电子对已经被人们用扫描隧穿显微镜证实，但是迄今为止人们还没有从高温超导体中发现类似的迹象．     

一维晶格振动声子谱的全量子理论和"不变量本征算符"方法

建立一维晶格振动声子谱的全量子理论,其哈密顿量是自动包含了Born-von-Karmann边界条件的环链量子哈密顿量,然后用不变本征算符方法简捷地求出其声子谱.     

表面低配位原子对声子的散射机制

由于纳米结构具有极高的表体比,声子-表面散射机制对声子的热输运性质起到关键作用.提出了表面低配位原子对声子的散射机制,并且结合量子微扰理论与键序理论推导出该机制的散射率.由于散射率正比于材料的表体比,这种散射机制对声子输运的重要性随着纳米结构尺寸的减小而增大.散射率正比于声子频率的4次方,所以这种散射机制对高频声子的作用远远强于对低频声子的作用.基于声子玻尔兹曼输运方程,计算了硅纳米薄膜和硅纳米线的热导率,发现本文模型比传统的声子-边界散射模型更接近实验值.此发现不仅有助于理解声子-表面散射的物理机制,也有助于应用声子表面工程调控纳米结构的热输运性质.     

晶体中磁极化子的声子平均数

研究晶体磁极化子光学声子平均数的性质，采用Tokuda改进的线性组合算符、Lagrange乘子和变分法讨论了晶体中强、弱耦合磁极化子的振动频率、基态能量和光学声子平均数与磁场B和拉格朗日乘子u的关系。以RbCl和GaAs晶体为例进行了数值计算，结果表明：磁极化子的振动频率随磁场B和拉格朗日乘子u的增加而增大；基态能量随拉格朗日乘子u的增加而增大，随磁场B的增加而减小；光学声子平均数随拉格朗日乘子u的增加而增大。