掺杂铁基高温超导材料电子结构研究

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1、贵州大学毕业论文（设计）第28页掺杂铁基高温超导材料的电子结构研究摘要本文采用基于第一性原理的赝势平面波方法对新型铁基超导材料进行计算，所用软件为MaterialStudio中的CASTEP模块。首先建立新型铁基超导材料LaOFeAs的原胞，并采用虚晶近似的方法在O位置掺杂不同浓度的F得到相应的原胞。在对原胞进行几何结构优化的基础上，计算并分析了母体材料以及不同浓度F掺杂的LaOFeAs的晶体结构和电子结构。计算结果表明：掺杂后体系的总能量整体上逐渐减小，费米面处表现为复杂的电子与空穴共存的现象，费米面处的态密度主要来源于Fe的d电子和As的p电子

2、的贡献，F掺杂后的晶体结构更加稳定,并且费米面处的态密度明显减小，在理论上有利于实现超导电性。关键词：第一性原理，新型铁基高温超导体，晶体结构，能带结构，态密度贵州大学毕业论文（设计）第28页Researchonmixediron-basehightemperaturesuperconductivitymaterialsofelectronicstructureAbstractByusingthepseudo-potentialplane-wavemethodsbasedonthefirstprincipletheory,wecalculatedt

3、henewiron-basedsuperconductingmaterials,andthesoftwareweusedtocalculateisCASTEPmoduleofMaterialStudio.Firstly,weestablishedtheprimitivecellofthenewiron-basedsuperconductingmaterialsLaOFeAs,andadaptedthevirtualcrystalapproximatemethodtoobtaintheaccordinglyprimitivecellsbymixing

4、differentconcentrationofF.Afteroptimizingthegeometricalstructuresofprimitivecells,thecrystalstructuresandelectronicstructuresofLaOFeAswhichweremixedwithdifferentconcentrationofFwerecalculatedandanalyzed.Theresultsshowthatthetotalenergyofthesesystemsdecreasegraduallyaftermixing

5、,andthecomplicateelectronsurviveswithholeneartheFermisurface,andthedensityofstatesneartheFermisurfaceismainlycomposedofdelectronsofFeandpelectronsofAs.Inaddition,thecrystalstructuresbecomemorestableaftermixingwithF,andthedensityofstatesneartheFermisurfaceobviouslydecrease,whic

6、hisbeneficialtotherealizationofsuperconductivityintheory.Keywords:Firstprinciple,Newiron-basedhightemperaturesuperconductivity,Crystalstructure,Bandstructure,Densityofstates贵州大学毕业论文（设计）第28页目录摘要IAbstractII引言1第一章绪论21.1本文的研究背景21.2超导电性的基本特征31.2.1零电阻效应31.2.2迈斯纳效应41.2.3超导体临界参数41.2.4

7、同位素效应41.3新型铁基高温超导体的研究41.4本文主要研究内容6第二章理论基础82.1密度泛函理论82.1.1玻恩-奥本海默绝热近似82.1.2哈特利-福克近似82.1.3Hohenberg-Kohn定理82.1.4Kohn-Sham方程92.1.5交换关联泛函92.2BCS理论92.3虚晶近似102.4运用的计算方法102.4.1正交化平面波方法102.4.2超软赝势方法102.5本论文所使用的软件112.5.1材料量化计算软件112.5.2制图软件11第三章F掺杂LaOFeAs的电子结构研究133.1本文的研究手段133.1.1模型的构建和

8、几何结构优化133.1.2F掺杂的方法143.1.3能带结构和态密度的计算143.2LaOFFeAs的晶体结构分析143.