文档介绍：东南大学
博士学位论文
新超导体的超导电性和低维量子体系的输运性质研究
姓名:马荣
申请学位级别:博士
专业:凝聚态物理
指导教师:刘楣
20100103
摘要‰痟,±⋯患谱孕。这里没有‰的霍尔平台。随着对双层石墨外加电场或者进行化学掺杂,能有效控制其带隙宽度。最近实验上新趋向于与磁场、温度无关的普适常数。所有这些结果都有助于更深入的理解纳米单层石墨作为新型的二维纳米功能材料,具有优异的晶体结构和电磁性质,被视为最有望取代硅基电子器件的新型材料。随着单层石墨中发现反常的量子霍尔效应以后,人们在双层石墨中发现另一种反常的量子霍耳效应。实验报道通过报道强磁场下单层石墨中存在异常的能斯特效应。在高温下,横向温差电导率口。,结构材料的量子输运特性。在本文中,我们应用紧束缚近似模型研究了单层、双层石墨材料在强磁场下的量子霍尔效应和能斯特效应。此外,本论文还通过第一性原理计算研究了一系列新型超导材料,,琈某机理和磁性质,对发展祭砺酆蜕杓坪铣尚滦统疾牧暇哂兄匾R庖濉本论文工作包括以下两个部分:在第一部分,我们通过数值计算研究了单层、双层石墨材料的热、电、磁输运性质。我们的创新工作是:ú闶ǖ牧孔踊舳в霸又噬⑸涞挠跋臁在双层石墨中,实验上发现的反常电导率量子化规律仅出现在带心附近,并满足杂质散射强度脑黾樱细呶恢玫幕舳教ㄗ钕缺黄苹怠4母浇牧礁銎教最稳定。,由于价带与导带间存在带隙,使得阍靖叨燃虿⒌朗道能级发生分裂,因而出现仃。,的霍尔平台。当杂质散射增大到中等强度时,价带与导带间的带隙消失,带心的零平台被破坏,系统出现金属相。ゲ闶谇看懦∠碌哪芩固匦вΑN颐欠⑾趾嵯蛭虏畹绲悸士凇#俏露扔中心朗道能级宽度比值的普适函数,并随着温度的变化展现出不同的渐进行为。低温下,当温度和费米能量远小于中心朗道能级的宽度时,口。,随温度的升高线性增加。高温下,当温度与中心朗道能级的宽度大小相当时,口。趋近一个与磁
声子频率显著下降,电声子耦合强度蜕佣允骄德舒銮浚虼顺声子对数平均频率‰性模量及其对压力的一阶导数出现突变点,系统发生结构相变。同时脑龃场、温度无关的普适常数。痟。能斯特信号在中心朗道能级有很大的峰值,而在其他朗道能级的峰值很小,且在零附近上下振荡。温差电动势却正好相反。这些均与最新的实验结果相一致。在第二部分,我们应用第一性原理和线性响应的方法研究了一系列新型超导材料的超导电性。我们通过计算其电子谱、声子谱及电声子耦合常数,研究超导电性与原子尺寸、晶格的排序和结构的关系。我们的创新工作是:晶格平面拉伸对超导电性的影响。平面拉伸使得声子谱中璧腅转变温度可提高到.<扑憬峁芎芎玫慕馐驮赟上生长薄膜提高超导转变温度以及超导转变温度的负压力效应。9杌臩的超导电性与原子排列序的关系。根据实验报导的中和原子在平面和垂直平面的方向都成有序排列,本文中我们用双层超格子原胞模型研究的超导电性,用虚晶近似模型研究的超导电性,得到以下结论:中由于每个原胞包含两个琒层,,在整个布里渊区都没有出现虚频,晶格结构稳定。计算的声子对数平均频率。。。中和原子在平面内无序分布。用虚晶近似模型计算得到的缟玉詈铣J捎萌躐詈系腂理论来解释其超导电性。我们的模型能够解释实验结果。昭ú粼覯的超导电性和磁性。在畑躼≤,随着掺杂量脑龃螅统的总能量增高,晶格结构趋向不稳定状态。当掺杂量增加到保宓使得系统磁性增强,#统产生铁磁相变。因此是铁磁涨落引起的超导电性。关键词:能斯特效应,量子霍尔效应,新超导体,能带结构,声子频率,电声子耦合常数,超导电性摘要Ⅱ
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第一章绪论单层、双层石墨材料的热、电、磁输运性质研究已成为低维量子体系研究的重要部分。本论文中我们应用紧束缚近似模型,通过本论文工作包括两个部分:第一部分是对单层、双层石墨材料的热、电、磁输运性质的理论研究,第二部分是对新超导材料超导电性的第一性原理计算研究。单层石墨是年被发现的一种新型二维平面纳米材料【浚是一种零带隙的半导体,电子能带结构如图所示。从图中看出,价带与导带相交于布里渊区的六个顶点捶衙啄芗兜奈恢,通常称为恪T诟玫附近的传导电子具有线性的色散关系嗨朴谥柿课A愕南喽月哿子【。因此可将单层石墨电子系统看成是相对论的衙鬃酉低常衙姿俣萿。约为/翊佑行е柿课A愕腄方程【。随着单层石墨中发现反常的整数量子霍尔效应以后,在双层石墨谐鱿至肆硪恢址闯5恼量子霍