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第一部分是早期的工作。主要致力于储氢材料MgH2的研究。我们通过团簇簇外推近似的方法,基本的消除了量子蒙特卡罗计算中普遍存在的有限尺寸误差,比通常使用的周期性边界条件好很多。正因如此,我们通过量子蒙特卡罗得到了精度非常高的MgH2的生成焓,与实验值非常接近。所以我们认为,这种方法是可以被广泛使用的。然后我们将研究重点放在了自旋电子学领域。随着微电子工业的兴起,自旋电子学已经成为一个热门的研究领域,在日常生活中也有着广泛的应用价值。而这其中半金属性作为一种非常重要的磁学性质,被广泛的关注和研究。随着研究的逐步深入,各种具有半金属性的材料相继被发现。其中,哈斯勒化合物因具有特定的空间构型及非常多样的组成成分,并且本身就是以各种特殊的磁学性质而被认知,所以很快发现,哈斯勒化合物蕴含着多种多样的半金属材料,使其成为一个挖掘半金属材料的一大场所。所以近年来,在哈斯勒化合物中,发现了大量的半金属性材料,成为推动自旋电子学发展的一大动力。接下来本文用完全势局域轨道最小基代码(full-potential local-orbital minimum-basis code,FPLO)对哈斯勒化合物ZrMnVZ和ZrCoFeZ(Z=Si,Ge),通过第一性原理进行了深入研究。第二部分的计算结果表明,ZrMnVSi,ZrMnVGe和ZrCoFeSi为铁磁性半金属材料,它们的半金属能隙分别为0.14 eV,0.18 eV和0.22 eV,并且在较大的外界压强变化下维持此半金属性。另外也发现ZrCoFeGe为近半金属材料,其平衡晶格常量下的自旋极化率达98.99%。当施加0.20 GPa的压强时,它就会转变为半金属材料。同时这几种材料都具有很高的稳定性,包括:结构稳定性、物理稳定性、化学稳定性以及机械稳定性。并且它们的居里温度都较高,其中ZrMnVSi,ZrMnVGe高于室温,而ZrCoFeSi和ZrCoFeGe则接近室温。所以这四种都有潜力成为未来理想的自旋电子学材料。第三部分我们对ZrMnVZ和ZrCoFeZ(Z=Si,Ge)可能的立方相与四方相之间的稳定性展开了深入的研究。研究结果显示,这几种材料都有稳定的立方相结果。同时在Z方向较可观的变化范围内,ZrMnVSi,ZrMnVGe和ZrCoFeSi都能保持半金属性,稳定性较高。研究中,我们也发现,ZrMnVSi,ZrMnVGe在四方相存在一个局域稳定态,但是与立方相的全局稳定态能量相差较大,所以不会轻易发生相变。第四部分我们对ZrCoFeGe进行了主族元素As和过渡金属元素Nb的掺杂的研究。我们发现,在进行一定比例的As元素或Nb元素的掺杂都能使ZrCoFeGe转变为半金属材料。并且掺杂后的体系仍能保持较高的稳定性,具有一定的应用价值。第五部分我们研究了ZrCoFeSi的(111)面的表面性质。研究结果显示,以Si原子和Zr原子作为表面原子的体系仍然能够保持材料的半金属性。同时Si原子作为表面则能提供更高的半金属带隙,使得材料的应用价值大大提升。最后我们对我们的现有的工作进行了一个总结,对以后的工作进行了展望。