拓?fù)浞瞧接共牧弦约拌F磁半金屬的第一性原理研究.pdf

1、拓?fù)淠蹜B(tài)物質(zhì)的研究是21世紀(jì)初凝聚態(tài)物理中最有活力的一個(gè)領(lǐng)域之一。從拓?fù)浣^緣體發(fā)現(xiàn)至今，拓?fù)涞母拍钌钊氲侥蹜B(tài)物理學(xué)的許多領(lǐng)域，推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展。從拓?fù)浣^緣體到有機(jī)無(wú)機(jī)拓?fù)浣^緣體，拓?fù)涔庾訉W(xué)，拓?fù)浒虢饘?，以及拓?fù)涑瑢?dǎo)體，各個(gè)研究方向方興未艾，齊頭并進(jìn)。
　　在第一章中，我們先對(duì)物理學(xué)中的對(duì)稱性做了一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹，并且由此引申至凝聚態(tài)物理中的對(duì)稱性和拓?fù)?，?jiǎn)單介紹了拓?fù)浣^緣體以及拓?fù)浒虢饘俚陌l(fā)展現(xiàn)狀。第二個(gè)大部分則主要介紹了在理

2、論計(jì)算中我們所使用的方法和工具。對(duì)第一性原理方法密度泛函理論做了簡(jiǎn)單的介紹。并在本章結(jié)束的時(shí)候介紹了一下主要使用的從頭計(jì)算軟件包VASP。
　　在第二章中，我們主要利用密度泛函理論以及tight-binding(TB)方法來(lái)研究二維巖鹽結(jié)構(gòu)XBi(X=Sc，Y,La，Yb)化合物，有機(jī)無(wú)機(jī)(1，4-phenylene diisocyanide-貴金屬(Au，Ag，Cu))網(wǎng)格體系的拓?fù)湫再|(zhì)。通過(guò)加入自旋-軌道耦合(SOC)的體相能

3、帶，拓?fù)溥吘墤B(tài)以及拓?fù)洳蛔兞縕2的計(jì)算，從而揭示出兩種體系的非平庸拓?fù)湫再|(zhì)。前者巖鹽結(jié)構(gòu)體系中存在較大的拓?fù)浞瞧接沟哪芟?，為室溫拓?fù)浣^緣體的應(yīng)用提供了一種可行的方法。而后者則在實(shí)驗(yàn)上首次被合成出來(lái)，從而拓寬了二維拓?fù)浣^緣體家族。
　　第三章，第一部分我們提出一種新的擁有非固有點(diǎn)群Dirac半金屬態(tài)的穩(wěn)定材料SnPbO3，并且通過(guò)元素替換的方法可將Dirac點(diǎn)調(diào)至費(fèi)米面處，為實(shí)驗(yàn)合成觀察提供了一種方案。并且通過(guò)拓?fù)鋃2不變量的計(jì)算，

4、我們發(fā)現(xiàn)在替換元素體系中，隨著其中一個(gè)Dirac點(diǎn)的打開，特定的面比如Bi替換體系中(110)面是可以擁有非平庸拓?fù)浔砻鎽B(tài)的。該研究結(jié)果拓寬了非固有點(diǎn)群Dirac半金屬的物理特征。在第二部分中，我們預(yù)言了一族新?lián)碛型負(fù)銬irac半金屬態(tài)的XAuTe化合物材料。這種材料以前被為是拓?fù)浣^緣體，經(jīng)過(guò)我們的計(jì)算發(fā)現(xiàn)該體系擁有受拓?fù)浜蛯?duì)稱性保護(hù)的四重簡(jiǎn)并Dirac點(diǎn)。我們研究不僅澄清了人們對(duì)這種材料的認(rèn)識(shí)，也擴(kuò)展了拓?fù)銬irac半金屬材料家族。并

5、且在此基礎(chǔ)之上，我們構(gòu)建了擁有二型Weyl半金屬態(tài)的超晶格結(jié)構(gòu)。
　　第四章，結(jié)合前一章節(jié)的理論計(jì)算，我們主要討論了Weyl拓?fù)浒虢饘俚念愋鸵约靶纬蓹C(jī)制。并且在KAuTe拓?fù)銬irac半金屬的基礎(chǔ)之上，我們構(gòu)建了擁有二型Weyl拓?fù)浒虢饘賾B(tài)的超晶格結(jié)構(gòu)，為實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)和研究該種Weyl拓?fù)浒虢饘偬峁┝死碚撚?jì)算方面的支撐。
　　第五章，通過(guò)第一性原理計(jì)算方法，我們對(duì)一系列六角蜂窩狀有機(jī)物金屬網(wǎng)格(MOF)結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的研究，指出