面心立方金属铈的高压电子结构研究

本文简要介绍了我们开发的基于密度泛函理论和动力学平均场理论(DFT+DMFT)的全自洽的的计算程序,并运用该程序研究了面心立方金属铈的等结构相变.动力学平均场采用的是目前公认的最为准确和高效的连续时间蒙特卡罗方法作为杂质求解器.我们首先分别计算了γ和α相的电子态密度,该结果可以正确的描述两个相的电子结构特征.然后计算了不同温度下的相变前后的电子结构,从中可以得到电子结构在不同温度下的相变过程,与之前的实验结果一致.这一工作为以后进一步的金属铈的等结构相变研究打下了基础.     

高压下金属间化合物CaAlSi的电子结构和晶格动力学性质

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三元金属间化合物CaAlSi在高压下的电子性质和晶格振动性质。三元金属间化合物CaAlSi具有和MgB2类似的六角蜂巢状结构,Ca原子取代了Mg原子的位置,Al、Si原子无序地占据B原子的位子。通过对Ca三元金属间化合物能带和三维费米面的计算,发现在压力的作用下CaAlSi费米面附近的能带发生了电子拓扑变化,压强可以导致电子拓扑结构相变(ETTs)。通过晶格动力学的研究发现,在压力的作用下,CaAlSi的光学支沿着A-L-H方向逐渐软化,声学支逐渐变硬。说明此金属间化合物在压力的作用下,其结构不是很稳定,随着压力的继续增大,可能会有新的结构出现。     

高压下NbN结构和电子性质的第一性原理计算

摘要：利用密度泛函理论平面波赝势方法研究了NbN五种结构,即NaCl结构(Fm-3m); CsCl结构 (Pm-3m); ZB结构(F4-3m); 六角δ结构(P63/mmc) and ε (P-6m2)结构。本文对NbN五种结构的机械稳定性,弹性性质和高压下的电子结构等都进行了详细的研究。在NbN的五种晶体结构中,我们发现六角结构NbN要比立方结构稳定,这与实验结果相一致。我们还计算了NbN各种结构的晶格常数、体模量,弹性模量以及弹性各向异性等,结果与已有的理论和实验相吻合。同时发现在290GPa左右,NaCl结构转化为CsCl结构。为了更加深入的研究NbN的高压性能,我们研究了NbN的电子性质,结果发现NbN的不同结构具有金属性,并且在高压下原子间的杂化增强。     

高压下NbN结构和电子性质的第一性原理计算

利用密度泛函理论平面波赝势方法研究了NbN五种结构,即NaCl结构(Fm-3m); CsCl结构 (Pm-3m); ZB结构(F4-3m); 六角δ结构(P63/mmc) and ε (P-6m2)结构。本文对NbN五种结构的机械稳定性,弹性性质和高压下的电子结构等都进行了详细的研究。在NbN的五种晶体结构中,我们发现六角结构NbN要比立方结构稳定,这与实验结果相一致。我们还计算了NbN各种结构的晶格常数、体模量,弹性模量以及弹性各向异性等,结果与已有的理论和实验相吻合。同时发现在290GPa左右,NaCl结构转化为CsCl结构。为了更加深入的研究NbN的高压性能,我们研究了NbN的电子性质,结果发现NbN的不同结构具有金属性,并且在高压下原子间的杂化增强。     

FeVO_4电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了三斜结构FeVO_4的结构,基态的能带结构、总态密度和分波态密度.将FeVO_4非共线的螺旋磁结构简化为六种不同的反铁磁结构,通过比较不同自旋构型的总能确定了基态磁结构.能带计算和总态密度结果均显示FeVO_4是能隙为2.19 e V的半导体,与实验结果相符.考虑Fe原子的在位库仑能,FeVO_4的能带结构和态密度都发生变化,说明FeVO_4晶体是一个典型的强关联电子体系.     

纳米二氧化铈的高压拉曼光谱研究

本文利用金刚石对顶砧高压技术,在0.1MPa～47.5GPa压力范围内对粒径为8nm的纳米CeO2进行了高压拉曼光谱研究。研究结果表明,常压下萤石结构的纳米CeO2(空间群Fm3m)在24.3GPa时开始发生萤石结构到PbCl2类型(空间群Pnam)的结构相变。这个相变为可逆相变,卸压至零压时样品恢复至萤石结构。     

高压下RhB的相变、弹性性质、电子结构及硬度的第一性原理计算

采用密度泛函理论中的赝势平面波方法系统地研究了高压下RhB的结构相变、弹性性质、电子结构和硬度.分析表明,RhB在25.3 GPa时从anti-NiAs结构相变到FeB结构,这两种结构的弹性常数、体弹模量、剪切模量、杨氏模量和弹性各向异性因子的外压力效应明显.电子态密度的计算结果显示,这两种结构是金属性的,且费米能级附近的峰随着压强的增大向两侧移动,赝能隙变宽,轨道杂化增强,共价性增强,非局域化更加明显.此外,硬度计算结果显示,anti-NiAs-RhB的金属性比较弱,有着较高的硬度,属于硬质材料.     

电子关联作用对Jahn-Teller效应引起的结构相变的影响

本文从考虑集体Jahn-Teller效应和电子关联作用的哈密顿量出发,研究Jahn-Teller效应所致的结构相变行为随作用量中各参量的变化情况。根据这些参量的不同选择,得到三种结果:(1)体系仅存在对称破缺的一个相变点;(2)体系在高温时存在对称破缺的相变,在低温时对称性又回复;(3)不存在结构相变。 关键词：     

压力下CaN_2结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

通过运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合广义梯度近似对压力下CaN_2的结构稳定性和电子结构进行了理论研究.对结构稳定性的研究表明,ZnCl_2型结构是CaN_2在环境压力下最稳定的结构,而实验上观察到的CaC_2-I型结构是CaN_2高压下(8.7 GPa)的稳定性结构.在50 GPa的压力范围内,CaN_2将发生从ZnCl_2型结构到ThC_2型结构再到CaC_2-I型结构的两次压致结构相变,其相变压力分别为0.81 GPa和8.77 GPa.而对电子结构的研究表明ZnCl_2型、ThC_2型和CaC_2-I型三种结构的CaN_2都表现出了金属特征,三种结构CaN_2当中Ca-N键的离子-共价性特征和N原子间的N=N双键特征得到了确认.     

Implementation of LDA+DMFT with the pseudo-potential-plane-wave method

We propose an efficient implementation of combining dynamical mean field theory(DMFT) with electronic structural calculation based on the local density approximation(LDA).The pseudo-potential-plane-wave method is used in the LDA part,which enables it to be applied to large systems.The full loop self consistency of the charge density has been reached in our implementation,which allows us to compute the total energy related properties.The procedure of LDA+DMFT is introduced in detail with a complete flow chart.We have also applied our code to study the electronic structure of several typical strong correlated materials,including cerium,americium and NiO.Our results fit quite well with both the experimental data and previous studies.     

Implementation of LDA + Gutzwiller with Newton's method

In order to calculate the electronic structure of correlated materials, we propose implementation of the LDA+Gutzwiller method with Newton's method. The self-consistence process, efficiency and convergence of calculation are improved dramatically by using Newton's method with golden section search and other improvement approaches.We compare the calculated results by applying the previous linear mix method and Newton's method. We have applied our code to study the electronic structure of several typical strong correlated materials, including SrVO_3, LaCoO_3, and La_2O_3Fe_2Se_2. Our results fit quite well with the previous studies.     

基于投影纠缠对态算法优化的研究

二维强关联电子量子格点系统的投影纠缠对态(PEPS)算法是数值计算领域中研究二维强关联电子量子格点系统最为重要的张量网络算法.基于PEPS算法研究二维量子XYX模型与二维量子Ising模型,本文对PEPS算法进行了一些优化和改进研究,这些优化和改进主要体现在如何进行PEPS张量的更新与如何进行物理观测量的计算这两个方面,从而可以大大提高计算资源的利用.因而优化和改进后的PEPS算法可为研究热力学极限下的二维强关联电子量子格点系统的量子相变和量子临界现象提供一种更有效的强大的工具.     

A Note on the Bethe Ansatz Solution of the Supersymmetric t-J Model

The three different sets of Bethe ansatz equations describing the Bethe ansatz solution of the supersymmetric t-J model are known to be equivalent. Here we give a new, simplified proof of this fact which relies on the properties of certain polynomials. We also show that the corresponding transfer matrix eigenvalues agree.     

Transport,magnetic, and thermal properties of non-centrosymmetric Yb2Co12P7

We report magnetization and specific heat measurements down to 2?K and electrical resistivity down to millikelvin temperatures on polycrystalline samples of the non-centrosymmetric compound Yb₂Co₁₂P₇. In addition to the previously reported ferromagnetic ordering of the cobalt sub-lattice at T _C ?=?136?K we find a magnetic transition below T _M ?=?5?K that is likely associated with ordering of the Yb ions. The broad nature of the specific heat anomaly suggests disordered magnetism and possible short-range correlations well above T_M .     

Charge rearrangement in magnetite: from magnetic field induced easy axis switching to femtoseconds electronic processes

Magnetite is the oldest magnet and the first material where the concept of a strong correlations driven metal–insulator transition was suggested and found at T_V = 124 K in the so-called Verwey phase transformation. Recently, the structure below T_V was solved revealing subtle electronic structure in the form of trimeron lattice that, according to yet another recent communication, may be switched within femtosecond range. In this review article, we argue that the same change of trimeron lattice can be achieved by a magnetic field, in the phenomenon called the easy axis switching. The results of many of our experiments show that although this process is best viewed by magnetization studies, it is also reflected in magnetostriction, causes some changes in electronic transport and can be observed microscopically by NMR that proved electronic order alteration. All those facts suggest that the axis switching process observed and studied by us is intimately linked with the fast change of electronic trimeron order mentioned above.