文档介绍：学校代码 10530 学号 200610060954
分类号 TN4 密级
硕士学位论文
镧铱硅结构与电子性质的
第一性原理研究
学位申请人刘君民
指导教师钟建新教授孙立忠副教授
学院名称材料与光电物理学院
学科专业微电子学与固体电子学
研究方向微电子材料与器件
二零零九年五月二十二日
Structure and Electronic Properties of
La-Ir-Si:a first-principles study
Candidate Junmin Liu
Supervisor Professor Zhong Jianxin, Assistant Professor Lizhong Sun
College Faculty of Materials, Optoelectronics and Physics
Program Microelectronic and Solid Electronics
Specialization Microelectronic Materials and Devices
Degree Master of Engineering
University Xiangtan University
Date May 25, 2009
湘潭大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所
取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任
何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡
献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的
法律后果由本人承担。
作者签名: 日期: 年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意
学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文
被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编
入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇
编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
摘要
近几十年来,由于高温超导材料的发现以及它存在的巨大应用前景,使得高
温超导机制的研究成为凝聚态物理中的热点问题之一。尽管 BCS 理论能够对传
统的低温超导机制给出解释,但是对于高温超导的形成机理仍不为人知,是目前
国际上公认的一大物理难题。科学家寄希望于寻找铜氧化合物超导材料以外的新
型高温超导材料,从而进一步探索高温超导的形成机理以及怎样实现室温超导材
料。La-Ir-Si 体系就是这样一种超导体系:其超导机制不能够用 BCS 理论解释,
并且在实验上面,通过掺杂,很容易成为高温超导材料。从材料的电子结构和成
键机制出发,借助基于全量子的第一性原理方法已经成为探索高温超导形成机理
的重要手段。本文基于密度泛函理论的第一性原理,结合全电子势线性缀加平面
波方法(FP-LAPW)和赝势投影平面波方法(PP-PAW)的计算优势,针对 La-Ir-Si
体系四种异构体 LaIrSi3,LaIrSi,LaIr2Si2-ht,LaIr2Si2-lt 的电子结构、成键机制
及力学性质进行了系统的理论研究,并取得如下主要成果:
(1).通过对 LaIrSi3,LaIrSi,LaIr2Si2-ht,LaIr2Si2-lt 的能带结构、态密度的
计算分析,结果表明: La-Ir-Si 体系的超导属性直接受制于 Ir 与 Si 在近费米能
级附近的 p-d 轨道耦合强度,当 La-Ir-Si 体系中的 Ir 原子与 Si 原子的 p-d 轨道耦
合减弱到一定程度时(如 LaIr2Si2-lt 体系中),其超导消失。
(2).为了进一部分析这种 p-d 轨道耦合强度,我们采用了 bader 的 AIM 理论
分析方法,对体系中的电荷进行了定量的分析,结果表明: 超导的转变温度与
Ir 原子迁移进 basin 中的电荷量成近线性正比关系,当迁移进 Ir 原子 basin 中的
电荷量减小到一定程度时,即 Ir-d 和 Si-p 之间的 p-d 轨道耦合减弱到一定程度
时,该体系的超导属性消失。
(3).最后我计算分析了La-Ir-Si体系的体弹模量和弹性常数。杨氏模量研究表
明,在La-Ir-Si体系中LaIr2Si2-lt在x,y方向刚性最大,LaIrSi在各个方向上具有最
小的刚性。泊松比研究表明,在