新型二维狄拉克材料的第一性原理研究

发布时间：2021-04-27 11:41

　　基于第一性原理,本文研究了三类新型二维（2D）材料,主要思路是通过分析几何结构和电子性质去探究结构的量子性质。该研究为二维狄拉克材料的进一步发展奠定了基础,并为新型高速低耗散器件提供了新的平台。首先,我们研究了二维有机结构MnCN,发现它是一种具有自旋极化特性的Dirac Nodal-Line半金属（DNL）材料。具有自旋极化特征的节点环材料有许多奇异的性质,这也吸引了研究者们广泛的关注。然而具有DNL性质的结构在二维材料中并不常见,并且很难通过实验实现。通过计算,我们发现二维有机晶格MnCN结构是一种新型的单自旋节点环材料。由于材料内部磁化,两个自旋通道完全分离,自旋向下的能带显示出半导体特性,其带隙为0.94 eV,而自旋向上的能带则具有部分填充的金属带,显示出完全的自旋极化。为了证明材料具有DNL性质,我们利用Wannier计算了材料的三维能带。结果显示在不考虑自旋轨道耦合（SOC）时,MnCN结构是由px,y/pz轨道成分反转造成的自旋极化节点环材料。本工作为实现自旋极化的节点环材料开辟了新途径,并有望在自旋电子器件中得到广泛的应用。其次,我们研究了二维狄拉克薄膜材料Ta2S3... 

【文章来源】：济南大学山东省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究现状
    1.3 研究内容
第二章 理论基础
    2.1 密度泛函理论方法
        2.1.1 Thomas-Fermi模型
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.3 Kohn-Sham方程
    2.2 近似密度泛函
        2.2.1 局域密度近似（Local Density Approximation）
        2.2.2 广义梯度近似（Generalized Gradient Approximation）
    2.3 平面波基组和赝势
    2.4 Z2 拓扑不变量与Wilson loop方法
    2.5 紧束缚方法
    2.6 哈密顿量的推导
第三章 二维有机Mn CN结构的Nodal-Line半金属性质研究
    3.1 MnCN薄膜的稳定性与能带结构
    3.2 MnCN二维薄膜的居里温度
    3.3 Mn CN二维薄膜的Nodal-line半金属性质
    3.4 本章小结
2S₃ 结构的QAH性质研究">第四章 二维Dirac材料Ta₂S₃ 结构的QAH性质研究
2S₃薄膜的几何结构和稳定性">    4.1 Ta₂S₃薄膜的几何结构和稳定性
2S₃薄膜的磁性及其居里温度">    4.2 Ta₂S₃薄膜的磁性及其居里温度
2S₃薄膜的电子性质">    4.3 Ta₂S₃薄膜的电子性质
    4.4 本章小结
6O结构的Nodal-Line半金属性质研究">第五章 二维材料B₆O结构的Nodal-Line半金属性质研究
6O的几何结构与稳定性">    5.1 二维薄膜B₆O的几何结构与稳定性
6O的电子性质">    5.2 二维薄膜B₆O的电子性质
6O的紧束缚模型">    5.3 二维薄膜B₆O的紧束缚模型
6O结构在衬底上的生长模拟">    5.4 二维B₆O结构在衬底上的生长模拟
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3163407