利用第一性原理研究MAlSi(M=Ca,Sr,Ba)在不同压强下的电子性质

摘要

压力是改变物质的物理性质的基本参数(压力,温度,组分)之一,在高压的作用下,物质发生结构相变或电子相变,呈现出许多在常压下没有的稀奇的物理现象和性质,加深了我们对物质世界的认识.2001年，Nagamatsu等人在《自然》杂志上报道了简单金属化合物二硼化镁(MgB2)的超导转变温度达到39 K,这是迄今为止简单金属化合物中超导温度最高的,这给科学界造成了极大的轰动.因此,研究类二硼化镁结构的二元金属间化合物,三元金属间化合物在高压下的结构和性质成为热点.
　　本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统地研究了三元金属间化合物MAlSi(M= Ca，Sr，Ba)在高压下的电子性质,晶格振动性质.三元金属间化合物MAlSi(M= Ca，Sr，Ba)具有和MgB2类似的六角蜂巢状结构，M(M= Ca，Sr，Ba)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M(M= Ca，Sr，Ba)三元金属间化合物能带和三维费米面的计算,我们发现在压力的作用下CaAlSi和SrAlSi费米面附近的能带发生电子拓扑变化,而在BaAlSi中没有观察到这一现象,即:在CaAlSi，SrAlSi金属间化合物中,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，SrAlSi，BaAlSi的光学支沿着A-L-H方向逐渐软化,声学支逐渐变硬,说明此系列金属间化合物在压力的作用下结构不是很稳定,随着压力的继续增大,将会有新的结构出现.

目录

声明

第 一 章 引 言

1.1 高压研究的目的与意义

1.2 金属间化合物

1.3论文的研究背景与意义

1.4论文各部分的主要内容

第 二 章 理论依据

2.1 Bloch定理及周期性边界条件

2.2绝热近似

2.3密度泛函理论简介

2.4晶格动力学的计算方法

第 三 章 第一性原理计算

3.1第一性原理计算简介

3.2 赝势平面波及其电子结构的计算

3.3 自洽场计算的收敛与平面波数, 截断动能和有限基修正

3.4 k空间取样规则

第 四 章MAlSi (M = Ca, Sr, Ba) 在不同压强下的电子和晶格动力学性质

4.1计算方法和细节

4.2 MAlSi (M = Ca, Sr, Ba)的常压结构

4.3 MAlSi (M = Ca, Sr, Ba)在高压条件下的电子性质

4.4 CaAlSi, SrAlSi, BaAlSi在高压条件下的晶格动力学性质

第 五 章 结 论

参考文献

致谢

附录 (攻读学位期间发表论文目录)