三维倾斜狄拉克和外尔半金属中磁性杂质间RKKY相互作用的研究

论文摘要

拓扑半金属领域是近几年凝聚态物理中最前沿的研究方向,其中狄拉克和外尔半金属在拓扑半金属的研究中占有重要的地位。狄拉克和外尔半金属的能带结构与石墨烯非常类似,其导带和价带之间无能隙,存在有限个接触点。目前根据第一性原理计算能带结构已经预测了大量的狄拉克和外尔半金属材料并在实验上得到了验证。Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用研究的是局域自旋间通过材料内自由传导电子交换而产生的耦合作用。研究这种交换相互作用对理解有磁性掺杂的狄拉克和外尔半金属性质有重要的意义。我们的工作主要是引入倾斜的狄拉克锥,分析并探讨狄拉克锥的倾斜对半金属RKKY相互作用的影响。我们通过将杂质自旋与巡游电子间的交换耦合相互作用视为微绕,并利用格林函数获得RKKY相互作用的解析解。我们的结果表明,倾斜的狄拉克锥对狄拉克和外尔半金属RKKY相互作用的影响主要体现在调制震荡频率上。对于节点内耦合过程,倾斜的狄拉克锥增大了 RKKY相互作用的震荡频率;对于节点间过程的耦合情况,倾斜的狄拉克半金属中RKKY相互作用分裂成两部分,他们分别增大和抑制了震荡频率。其次,我们在倾斜的狄拉克半金属中获得了非零的伊辛项。最后,我们发现在存在反转对称性的倾斜外尔半金属中,在其本征掺杂情况下,倾斜的外尔锥可以改变海森堡项和伊辛项的比值,这一结果表明倾斜外尔锥的存在有可能改变半金属中RKKY相互作用的类型。我们的结果丰富了对倾斜狄拉克和外尔半金属的磁学认识,并对其在自旋电子学上的应用也具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 拓扑材料与半金属简介
•   1.1 拓扑物质态发现
•   1.2 拓扑绝缘体
•     1.2.1 拓扑与拓扑能带理论
•     1.2.2 自旋轨道耦合与能带反转
•     1.2.3 拓扑绝缘体材料
•   1.3 三维狄拉克半金属
•     1.3.1 狄拉克费米子
•     1.3.2 表面态与费米弧
•     1.3.3 三维狄拉克半金属材料
•   1.4 外尔半金属
•     1.4.1 外尔点的拓扑与费米弧
•     1.4.2 手征反常和输运性质
•     1.4.3 外尔半金属材料
•   1.5 本章小结
• 第2章 RKKY相互作用简介
•   2.1 RKKY相互作用理论模型
•   2.2 拓扑材料中的RKKY相互作用
• 第3章 倾斜狄拉克半金属中磁性杂质间的RKKY相互作用
•   3.1 引言
•   3.2 理论模型
•   3.3 计算方法与过程
•     3.3.1 格林函数
•     3.3.2 RKKY相互作用
•   3.4 结果与讨论
•     3.4.1 倾斜的狄拉克半金属
•     3.4.2 存在反转对称性的倾斜外尔半金属
•     3.4.3 破缺反转对称性的倾斜外尔半金属
•   3.5 本章小结
• 第4章 总结与展望
•   4.1 总结
•   4.2 展望
• 参考文献
• 附录A RKKY相互作用的力程函数
• 附录B 积分
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王国栋

导师: 王安民

关键词: 倾斜的狄拉克锥,相互作用,狄拉克和外尔半金属,磁性杂质

来源: 中国科学技术大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 中国科学技术大学

基金: 科技部国家重点研发计划(课题编号:2018YFB1601402)

分类号: O469

DOI: 10.27517/d.cnki.gzkju.2019.000411

总页数: 54

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