FeSe在重电子掺杂及高压下的电声耦合计算研究

论文摘要

我们运用密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算与瓦尼尔插值技术对铁基超导体中结构最为简单的FeSe,分别进行了重电子掺杂及加压情况下电声耦合超导电性的研究。我们首先对FeSe在不同浓度电子掺杂的情况进行研究,电子浓度分别为0.0e/cell、0.4 e/cell、及0.8 e/cell。我们的计算结果表明对于不同浓度的电子掺杂,掺入0.4 e/cell的FeSe相对来说具有较大的电声耦合常数λ,与没有电子掺杂的情况相比,掺入0.4 e/cell的FeSe电声耦合常数的值增长了大约31%。通过分析我们认为0.4 e/cell掺杂的FeSe中M点附近费米面嵌套函数的移动及电声耦合矩阵元的增强是导致其电声耦合增强的主要原因。但是,运用麦克米兰-阿兰-戴斯公式计算的结果显示,掺入0.4 e/cell的FeSe其超导转变温度(（8）也只有0.01mK。因此,我们的计算结果表明单纯的电子掺杂并不能使FeSe的超导转变温度(（8）提升到实验值。随后,我们对块状FeSe在不同压强下的电声耦合超导进行了研究。由于铁基超导体为层状化合物,层与层之间主要是范德瓦尔斯相互作用。为了更好的模拟FeSe在不同压强下的状态,我们采用了半经验的范德瓦尔斯修正。我们的计算表明在压强为25 GPa时,其电声耦合常数λ与未加压的FeSe相比提高了近50%,经过计算分析我们认为在M点周围电声耦合矩阵元的增强和Γ-M方向声子的软化、及A点附近电声耦合矩阵元的增强可能是造成这个结果的主要原因。但是,运用麦克米兰-阿兰-戴斯公式计算的结果表明:即使在电声耦合作用最强的25 GPa下,其超导转变温度也就只有0.027 mK。我们的计算结果同样表明单纯的压强作用并不能使其超导转变温度(（8）达到实验值。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 引言
• 1 绪论
•   1.1 重电子掺杂下对块状FeSe电声子耦合的研究背景
•   1.2 高压下对块状FeSe电声子耦合的研究背景
• 2 理论基础
•   2.1 玻恩-奥本海默近似
•   2.2 独立电子近似
•     2.2.1 哈特利近似（Hartree Approximation）
•     2.2.2 哈特利-福克近似（Hartree-Fock Approximation）
•   2.3 密度泛函理论
•     2.3.1 霍亨伯格-孔恩定理（HK定理）
•     2.3.2 孔恩-沈九吕方程（Kohn-Sham function）
•     2.3.3 交换关联能泛函
•   2.4 赝势
•   2.5 密度泛函微扰理论
•   2.6 瓦尼尔函数
•     2.6.1 最局域瓦尼尔函数
•     2.6.2 瓦尼尔插值技术
•   2.7 电声耦合超导机制
•   2.8 本章小结
• 3 计算方法
•   3.1 软件介绍
•     3.1.1 Quantum ESPRESSO软件
•     3.1.2 EPW简介
•     3.1.3 Wannier90 简介
•   3.2 FeSe在重电子掺杂下的计算方法
•   3.3 FeSe在高压下的计算方法
•   3.4 最局域瓦尼尔函数的构造及电声耦合常数的收敛性测试
•   3.5 本章小结
• 4 计算结果与分析
•   4.1 FeSe在重电子掺杂下电声耦合计算的结果与分析
•     4.1.1 FeSe在重电子掺杂下能带结构及费米面的计算结果与分析
•     4.1.2 在重电子掺杂下对Fe Se的晶格动力学及电声耦合的计算及分析
•     4.1.3 分析重电子掺杂下Fe Se的电声耦合常数变化的原因
•   4.2 FeSe在高压下电声耦合的研究结果与分析
•     4.2.1 FeSe在高压下能带结构及费米面的计算结果与分析
•     4.2.2 FeSe在高压下晶格动力学及电声耦合的计算结果与分析
•     4.2.3 分析及验证Fe Se在高压下电声耦合常数变化的原因
•   4.3 本章小结
• 5 结论
•   5.1 FeSe在重电子掺杂下电声耦合的研究结论
•   5.2 FeSe在高压下电声耦合的研究结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郑冬冬

导师: 高淼

关键词: 超导体,电声耦合,第一性原理计算,瓦尼尔插值

来源: 宁波大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 宁波大学

分类号: O511

DOI: 10.27256/d.cnki.gnbou.2019.000644

总页数: 63

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