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多轨道Hubbard模型的隶玻色子数值算法研究

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物理学报 2012年第1期61卷 422-433页

作者：全亚民刘大勇邹良剑中国科学院固体物理研究所物质计算科学研究室合肥230031

通过综合模式搜索法、广义Lagrange乘子法、以及转轴法等多种数值方法,建立了一套针对多轨道Hubbard模型隶玻色子解法的数值优化方法.该数值方法能够在考虑晶场劈裂、轨道间跳跃以及真实能带结构基础上,利用隶玻色子方法计算实际关联电... 详细信息

通过综合模式搜索法、广义Lagrange乘子法、以及转轴法等多种数值方法,建立了一套针对多轨道Hubbard模型隶玻色子解法的数值优化方法.该数值方法能够在考虑晶场劈裂、轨道间跳跃以及真实能带结构基础上,利用隶玻色子方法计算实际关联电子材料的性质.首先利用该方法计算了两轨道体系的.mott金属一绝缘体转变性质,得到了与目前已有工作一致的结果;然后利用该方法讨论了Coulomb关联对三轨道体系Na_xCoO_2的影响.结果表明:在中间关联情况下由eg轨道形成的六个小Fermi面消失,原因是由于电子关联导致该轨道上的空穴数随U减少.这些结果也证实了算法的正确性和有效性.

关键词：多轨道Hubbard模型隶玻色子 mott转变 Na_xCoO_2

富锌条件下生长氮掺杂氧化锌薄膜的光学和电学性质

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发光学报 2006年第1期27卷 66-68页

作者：樊晓峰吕有明王新申德振张振中李炳辉姚斌张吉英赵东旭范希武中国科学院激发态物理重点实验室

报道了采用等离子体辅助分子束外延方法(P-MBE),利用NO作为N源和O源,在c-面蓝宝石(c-Al2O3)衬底上外延生长了N掺杂ZnO薄膜。X射线衍射谱(XRD)和吸收谱中都出现了不同于未掺杂样品的特性,X射线光电子谱(XPS)中也发现了N的受主信号。但是... 详细信息

报道了采用等离子体辅助分子束外延方法(P-MBE),利用NO作为N源和O源,在c-面蓝宝石(c-Al2O3)衬底上外延生长了N掺杂ZnO薄膜。X射线衍射谱(XRD)和吸收谱中都出现了不同于未掺杂样品的特性,X射线光电子谱(XPS)中也发现了N的受主信号。但是在霍尔效应(Hall-effect)测量中,发现该样品并没有出现预期的p型导电特性,而是出现载流子浓度很高(2.15×1020cm-3)的n型导电特性。结合XPS结果和理论分析,认为在富Zn条件下生长会导致过量的填隙Zn原子,补偿了全部的受主后,又促使其出现了从半导体-金属的mott转变。

关键词：氧化锌薄膜 X射线光电子谱 mott转变

掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜的电学输运性质研究

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掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜的电学输运性质研究

作者：钱明庆南京大学

学位级别：硕士

硅基半导体材料作为微电子和集成电路产业中最重要的材料,在信息产业和现代新兴产业中起到了主干作用。随着器件尺寸的不断缩小到深亚微米乃至纳米量级,对于硅基纳米材料的研究就引起了人们越来越多的关注,而纳米硅材料呈现的新颖的物... 详细信息

硅基半导体材料作为微电子和集成电路产业中最重要的材料,在信息产业和现代新兴产业中起到了主干作用。随着器件尺寸的不断缩小到深亚微米乃至纳米量级,对于硅基纳米材料的研究就引起了人们越来越多的关注,而纳米硅材料呈现的新颖的物理性质又使得其可以应用到硅基光子学器件、新一代太阳能电池等方面中。为了设计新型器件结构,进一步改善和提高纳米硅器件的性能,人们需要对纳米硅材料进行掺杂以获得不同导电类型和能力的纳米硅材料,同时也需要对掺杂纳米硅材料的电学性质和载流子输运性质有深入的理解。本论文主要通过等离子增强化学气相沉积法(PECVD)结合高温热退火技术制备了硼、磷掺杂的纳米硅/二氧化硅多层膜,利用高分辨透射电镜(HR-TEM)、拉曼散射谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS),能量色散X射线光谱(EDX)等手段对掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜的结构和化学组成进行了表征。同时我们还通过变温霍尔效应测试系统探究了掺杂浓度、退火温度、晶粒尺寸等对掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜的载流子输运性质的影响,并对比了硼、磷元素在纳米硅中掺杂的异同点。本论文的主要研究内容和结果如下:1、我们成功制备出了高密度、尺寸可控的磷掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜材料,通过剖面TEM实验证明了样品良好的周期性结构和纳米硅晶粒的形成。通过XPS测试和对薄膜中单个纳米硅晶粒的扫描EDX谱,对掺杂纳米硅样品中的化学组态和元素分布等进行了研究,发现了明显的Si-P键信号,再结合拉曼光谱和电子自旋共振(ESR)实验结果进一步证明了除了部分磷原子占据了表面态,起到钝化表面悬挂键的作用外,确实有部分磷原子可以以替位掺杂的形式进入纳米硅晶粒中。2、研究了磷掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜材料的导电特性,并在室温下获得了电导率高达110S/cm的样品。通过对不同温度范围的磷掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜电导率-温度曲线的分析,发现纳米硅薄膜在40-660K之间存在三种不同的输运机制。在40K到80K温度间,由于低温声学声子被冻结,所以掺磷纳米硅/二氧化硅多层膜的输运机制为mott变程跳跃传导的输运机制;在80K到室温间,薄膜表现为由载流子-声子的弱相互作用主导的多声子辅助跳跃传导的输运性质;在室温及以上的温度范围内,薄膜则表现为符合Arrhenius关系的热激活传导的电学输运机制。3、进一步研究了磷掺杂浓度对纳米硅/二氧化硅多层膜载流子输运性质的影响,发现了纳米硅的费米能级随磷掺杂浓度的升高而逐渐向导带底移动的现象。同时我们也发现了在高掺杂浓度下,纳米硅/二氧化硅多层膜发生了从绝缘体到类金属的状态转变(mott转变),这在对样品的迁移率、载流子浓度、ESR积分强度等的测量中都得到验证,同时,对在纳米硅中可以发生金属-绝缘体转变的载流子浓度进行了分析,发现实验结果与理论模型可以较好地吻合。4、初步探究了硼原子掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜的微结构与电学性质。发现了磷原子对于纳米硅薄膜的结晶有促进作用,而硼原子掺杂的纳米硅的晶化率较低。此外退火温度的升高也对纳米硅的结晶有促进作用。最后,我们发现无论是磷还是硼掺杂,对于小尺寸晶粒的纳米硅/二氧化硅多层膜,低晶化率都会导致双电导激活能现象的产生。

关键词：掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜电导率 mott转变载流子输运

掺杂MgB2体系超导电性与平均价电子数的关系及MgB2薄膜金属—绝缘转变的研究

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掺杂MgB2体系超导电性与平均价电子数的关系及MgB2薄膜金属—绝缘...

作者：李彦炜西北师范大学

学位级别：硕士

本论文主要分两部分内容。第一部分首先主要介绍超导的发展、超导电性的基本性质以及超导的分类.2001年超导转变温度高达39K的金属间化合物MgB的发现激起了物理学界、材料界和工业界的广泛关注,我们概要地分析了几年来超导MgB的研究现... 详细信息

本论文主要分两部分内容。第一部分首先主要介绍超导的发展、超导电性的基本性质以及超导的分类.2001年超导转变温度高达39K的金属间化合物MgB的发现激起了物理学界、材料界和工业界的广泛关注,我们概要地分析了几年来超导MgB的研究现状.超导体中原子的价层电子与原子核的相互作用的强弱与其作为整体的化合物MgB及其掺杂超导体系的超导电性关系紧密相关.因此我们采用平均价电子数作为掺杂MgB超导电性的一个判断标准,对MgB超导体及掺杂MgB超导体系平均价电子数进行了研究,结果表明MgB体系超导材料的平均价电子数值在T-Z-v图中集中分布在2.61附近. 第二部分从能带理论、Anderson模型、mott金属-绝缘转变模型、近藤效应等方面探讨了金属-绝缘转变的理论机理.介绍了我们小组采用射频磁控溅射方法在Si\MgO衬底上制备了MgB薄膜实验,通过X射线衍射图分析了不同退火温度对薄膜结构性质的影响;用直流四探针法对其阻温特性进行了研究.结果表明:由于膜中多种成分的相互渗透,造成了低温下电子的相互关联,并且由于薄膜中多种成分的相互渗透,导致薄膜的阻温特性在175.9K时发生了金属-绝缘转变.因此我们在mott模型和Anderson理论框架下对此现象进行了详细的解释说明. 最后对本论文的主要工作进行了总结,并对以后的研究进行了展望.

关键词： MgB2 平均价电子数 Anderson转变 mott转变

FePS3和FePSe3高压相变的第一性原理研究

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FePS3和FePSe3高压相变的第一性原理研究

作者：郑月哨湖南大学

学位级别：硕士

过渡金属硫(硒)代亚磷酸盐MPX(M=V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni等过渡金属;X=S、Se)是一类具有初始离子导电性和一系列铁性的半导体材料。这类材料由于具有可调的二维磁性、铁电性、良好的化学稳定性和光吸收性能等特点,在二维自旋电子器件、... 详细信息

过渡金属硫(硒)代亚磷酸盐MPX(M=V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni等过渡金属;X=S、Se)是一类具有初始离子导电性和一系列铁性的半导体材料。这类材料由于具有可调的二维磁性、铁电性、良好的化学稳定性和光吸收性能等特点,在二维自旋电子器件、场效应晶体管、可见光和紫外线光电探测器、光电化学反应、氢存储以及锂离子电池等领域得到了广泛的应用。另一方面,高压作为调控材料物理性质以及合成新材料的一种有效的方法,被人们广泛地应用于凝聚态物理领域。关于MPX在高压下的研究并不多,其中关于FePX的高压实验还存在一些疑问,例如FePX在0到35 GPa的压力范围内经历了几次相变?Haines等人提出的高压结构是否具有高自旋到低自旋的转变?FePSe的高压相具有怎样的结构特征?为了能够解释上述的疑问,我们在本论文中采用第一性原理计算,研究了FePS和FePSe在高压下的晶体结构相变、磁相变以及带宽控制的mott转变。FePS和FePSe在室压下分别为C2/m和R3相,两者在0～35 GPa的高压范围内会经历两次晶体结构相变。对于FePS,B-I相(C2/m)在大约5 GPa转变为B-II(C2/m)相,随后在17 GPa进一步转变为B-III(P31m)相;对于FePSe,其相变顺序与FePS类似。T-I相(R3)在6 GPa转变为B-II相(C2/m),在15 GPa又转变为B-III相(P31m)。FePS和FePSe在发生第二次结构相变时,伴随着大的体积坍塌、反铁磁到无磁的转变(自旋交叉)和绝缘体到金属的转变,与两个高压实验所观察到的现象一致。声子谱计算表明以上的高压相都是动力学稳定的。随后我们通过基于空间群和图论相结合的结构搜索软件RGcode对FePS进行了较为全面的结构搜索。通过焓值、声子态密度、电子结构和X射线衍射(XRD)模拟,我们发现B-II相和B-III相在特定压力范围内仍然是最稳定的。根据目前MPX的高压实验研究以及本论文的计算结果,我们可以推断大部分的MPX化合物在高压下会经历准同构相变(B-I＿C2/m→B-II＿C2/m),并且存在磁相变以及mott转变。

关键词：过渡金属硫/硒代亚磷酸盐MPX3 高压结构相变磁相变 mott转变第一性原理

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玻璃的电子结构

大连轻工业学院学报 1990年第1期9卷 34-37页

作者：张彪大连轻工业学院化学工程系玻璃教研室

本文从价键理论和能带理论讨论了玻璃的电子结构,由此解释了玻璃的一些性质,举例说明了玻璃电子结构的计算和玻璃半导性的应用。

关键词：电子结构玻璃 mott转变