若干拓扑半金属的第一性原理研究

发布时间：2021-08-26 17:14

　　自从拓扑绝缘体在2007年被提出以来,拓扑材料受到了人们的极大关注。此后的十几年里,拓扑材料的理论分析、计算预言和实验进展都取得了丰硕的成果,拓扑材料的家族成员也日益发展壮大:比如拓扑晶态绝缘体（Topological crystalline insulators）,拓扑超导体（Topological superconduc-tors）,外尔半金属（Weyl semimetals）,狄拉克半金属（Dirac semimetals）,节点线半金属（Node-line semimetals）,节点链半金属（Node-chain semimetal-s）,霍普夫链半金属（Hopf-link semimetals）,节点面半金属（Nodal surface semimetals）等等。其中外尔半金属表现出了很多有意思的性质,比如表面费米弧、负磁阻效应、手征反常和手征磁效应等效应,而节点线半金属具有类似于鼓面的表面态,由非简单空间群保护的节点线半金属则表现出了螺旋的表面态。事实上,从理论计算上寻找各种各样的拓扑态以及通过考虑对称性的破缺、施加外场等手段来实现量子相变与量子调控在当前是一个很热门的... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    第一节 研究背景
        1.1 量子霍尔效应到拓扑绝缘体
            1.1.1 量子霍尔效应
            1.1.2 TKNN数
            1.1.3 量子反常霍尔效应到Z_2拓扑绝缘体
        1.2 拓扑(半)金属
            1.2.1 外尔半金属
            1.2.2 第二类外尔半金属
            1.2.3 狄拉克半金属
            1.2.4 节点线半金属
    第二节 研究内容简介
    参考文献
第二章 第一性原理简介
    第一节 波恩-奥本海默近似
        1.1 单电子近似
        1.2 哈特利-福克近似
    第二节 密度泛函理论
        2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2 Kohn-Sham方程
        2.3 交换关联泛函
    第三节 赝势
        3.1 模守恒赝势
        3.2 超软赝势(USPP)与投影缀加波(PAW)方法
    第四节 空间群的不可约表示理论
        4.1 简单空间群的不可约表示理论
        4.2 非简单空间群的表示理论
    第五节 k·p微扰方法
    参考文献
第三章 Na_3Bi中压力/应变诱导的拓扑相变
    第一节 Na_3Bi P(?)c1常压相做(100)方向单轴向应变诱导的拓扑绝缘体相变
    第二节 Na_3Bi Fm(?)m高压相k·p模型介绍
    第三节 应变诱导的拓扑绝缘体相变
        3.1 单轴向应变诱导的拓扑绝缘体相变
剪切应变诱导的拓扑绝缘体相变">        3.2 <100>剪切应变诱导的拓扑绝缘体相变
方向剪切应变诱导的拓扑绝缘体相变">        3.3 <111>方向剪切应变诱导的拓扑绝缘体相变
    第四节 Fm(?)m Na_3Bi在无应变以及各种应变情况下的表面态
    第五节 小结
    参考文献
第四章 非简单空间群保护的节点线半金属-P(?)c1 YH_3
    第一节 YH_3常压相的结构参数
    第二节 不考虑自旋轨道耦合的YH_3 P(?)c1的节点线半金属相
    第三节 考虑自旋轨道耦合的YH_3 P(?)c1的拓扑绝缘体相
    第四节 P(?)c1 YH_3的表面态
    第五节 小结
    参考文献
第五章 非简单空间群保护的浑天仪型与沙漏型半金属-Pbca AgF_2
    第一节 Pbca AgF_2常压相的结构参数
    第二节 不存在自旋轨道耦合时:节点面半金属态与四度简并节点线
        2.1 布里渊区表面节点面半金属态
        2.2 布里渊区边界四度简并节点线
        2.3 浑天仪式节点线链金属态
    第三节 存在自旋轨道耦合时:沙漏型狄拉克圆圈
        3.1 存在自旋轨道耦合时:X/Y/Z-U/S/T的四度简并
        3.2 存在自旋轨道耦合时:沙漏型狄拉克圆圈态
    第四节 无自旋轨道耦合时的表面态
    第五节 小结
    参考文献
第六章 总结与展望
博士期间完成的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Structure and superconductivity of hydrides at high pressures[J]. Defang Duan,Yunxian Liu,Yanbin Ma,Ziji Shao,Bingbing Liu,Tian Cui.  National Science Review. 2017(01)



本文编号：3364644