几种新型拓扑材料的第一性原理及紧束缚模型研究

发布时间：2021-10-29 13:26

　　自发现量子霍尔效应以来,拓扑理论一直在不断完善,特别是最近十几年,拓扑理论与实验陆续取得突破性进展,拓扑材料作为一种新的量子物态,吸引了研究者的广泛关注并迅速成为研究热点。大量的拓扑材料被理论预测,其中少部分得到了实验证实。随着研究的深入,拓扑物态的种类在不断丰富,比如拓扑绝缘体、狄拉克半金属、外尔半金属、拓扑节点线半金属、三重简并点拓扑半金属、拓扑晶格绝缘体、高阶拓扑绝缘体等。这些拓扑物态往往存在受拓扑保护的具有无耗散或者极低耗散电子输运特征的表面态或者边界态。这种输运特征在量子计算机、自旋电子学和高温超导等方面具有非常重要的应用价值。从这一研究发展历程上看,理论预测对于实验制备和观测起了至关重要的作用。因此预测新型拓扑材料和探索新型拓扑物态既可以丰富拓扑材料种类,又为探索材料新奇的物性提供的可能。本文基于第一性原理计算预测了反萤石结构Be₂Si是杂化节点线拓扑半金属;从晶体结构的对称性出发,基于k·p微扰方法和紧束缚方法构建了几种拓扑物态的有效哈密顿量模型,系统分析了其拓扑起源,主要研究成果如下:（1）基于第一性原理和群论对称性分析,本文预测反萤石结构Be

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 新材料与量子拓扑态
    1.2 拓扑绝缘体
        1.2.1 二维拓扑绝缘体
        1.2.2 三维拓扑绝缘体
    1.3 拓扑半金属
        1.3.1 Dirac半金属
        1.3.2 外尔半金属
        1.3.3 三重费米子半金属
        1.3.4 节点线半金属
    1.4 高阶拓扑绝缘体
    1.5 空间群与对称性分类
    1.6 本文主要研究内容
第2章 基本理论、方法简介
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 绝热近似及价电子近似
        2.1.2 单电子近似和Hatree-Fock近似
        2.1.3 Hoheberg-Kohn定理
        2.1.4 Kohn-Sham方程
    2.2 拓扑不变量
        2.2.1 TKNN数
        2.2.2 Z2数
    2.3 布洛赫函数和瓦尼尔函数
    2.4 本论文采用的第一性原理软件介绍
第3章 新型杂化节点线半金属Be_2Si
    3.1 引言
    3.2 计算方法及Be_2Si的晶体结构
    3.3 Be_2Si的电子性质
    3.4 Be_2Si的 k·p模型
    3.5 Be_2Si杂化节点线的稳定性和特性
    3.6 本章小结
第4章 拓扑物态起源的有效哈密顿量模型研究
    4.1 引言
    4.2 理论方法
    4.3 双节点线系统Na Al Si的 k·p模型
    4.4 三重简并费米子半金属YPt P的 k·p模型
    4.5 自旋半金属Mn2Se4的紧束缚模型
    4.6 紧束缚方法研究呼吸kagome晶格中的高阶拓扑绝缘体
    4.7 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历与攻读硕士期间的成果



本文编号：3464745