鐵基超導體的晶體化學以及第一性原理計算并輔助探索新型超導材料.pdf

1、材料預測最開始被認為是“不可能實現(xiàn)”。到目前為至，該領域已經(jīng)發(fā)展出了多種理論來優(yōu)化穩(wěn)定結構的尋找。我們同樣基于第一性原理準確的總能計算，提出了形成能方法來輔助新結構的探索。在這個過程中，我們從零開始成功搭建了第一性原理計算平臺，并在此基礎上完成了一系列新材料的電子結構計算。這些信息幫助了我們對這些新材料物性方面的理解。我們設計了多個體系下的一系列新結構，并研究了這些結構的形成能。結合大量的已有文獻及實驗，我們最終得出了如下結論:1）已有

2、材料的形成能一般為負值或者極其接近零;2）形成能為正值的結構一般很難成相;3）但是形成能為負值的新結構也不一定能成相。在這些結論的幫助下，可以節(jié)省部分人力物力，也為提高探索新材料的效率打下了一定基礎。
　　我們總結了鐵基超導體在結構及晶體化學上的特點。在此基礎上設計了一批潛在的新型超導結構。在對這些新結構進行形成能評估后，對其中的部分新結構進行合成。我們成功合成出Sr2Cr3As2O2，并對其物性進行測量，并進行了相應的第一性原理

3、計算。
　　同時對我們組近幾年發(fā)現(xiàn)的新材料進行了及時的第一性原理計算。這部分工作包括:
　　1)計算了Ba2Ti2Fe2As4O的能帶結構，并利用Wannier90得到了其費米面。我們詳細對比了Ba2Ti2Fe2As4O、BaFe2As2、 BaFe2As2O三個材料的電子結構。在通過費米面計算其電子占據(jù)后，我們發(fā)現(xiàn)這個材料確實存在電子轉移。另外我們的研究結果表明Ti2As2O層可能存在弱的Néel反鐵磁，這個材料的弱反鐵磁

4、與超導共存值得進一步研究。
　　2)利用GGSA+U，我們研究了EuBiS2F的在加U后的電子結構，我們發(fā)現(xiàn)不同的U對最高占據(jù)態(tài)的導帶影響很少。費米能級處的電子絕大部分來于Eu-4f電子，同時形成了二維性很強的三套費米面。我們計算得到的態(tài)密度顯示，費米能級處的電子態(tài)密度非常高，大約是類似體系的20倍。這很好的解釋了電子比熱系數(shù)和Pauli磁化率的加強。
　　3)我們研究了準一維超導體K2Cr3As3的電子結構。其基態(tài)是順磁，