1. 研究目的与意义
在成功制备出SrTcO3，并发现其具有极高的奈尔温度后，研究人员纷纷展开理论研究，目前争议的中心问题是：Tc4 4d 电子究竟是局域性较强还是巡游性较强？Rodriguez等人在实验中观察到Tc4 4d电子的巡游特性，并用局域自旋密度近似（LSDA）方法对其电子结构进行计算，解释SrTcO3 具有极高的奈尔温度是由于Tc-O之间较强的共价键。但是Franchini等人认，LSDA是不足以描述SrTcO3系统的性质的，他们认为必须考虑Tc4 4d电子的强关联性。Mravlje等人指出，虽然4d轨道电子具有一定的巡游特性，但是Tc4 4d电子（3个电子）的t2g壳层刚好是半填满的，因而局域性较强，导致适度的库仑排斥足以使电子局域化。但是，3d过渡金属Mn与4d过渡金属Tc具有完全相同外层电子结构，也是t2g壳层刚好半填充，3d TMO SrMnO3的晶体结构也与SrTcO3相同，为什么3d TMO SrMnO3的奈尔温度只有260 K？Mravlje等人给出了解释。SrMnO3中Mn 3d电子局域性太强，导致SrMnO3处于较深的绝缘态。而SrTcO3中Tc4 4d电子局域性与巡游性相当，使得SrTcO3非常接近顺磁SrTcO3的金属-绝缘相变，根据Medici等人的理论，最高的奈尔温度正是出现在金属-绝缘相变点，因此SrTcO3具有极高的奈尔温度，相比之下，3d TMO SrMnO3的奈尔温度却低得多。而我们从基于密度泛函理论的第一性原理方法来计算奈尔温度，分析其极高的原因。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容：本文采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法，对 SrTcO3材料的电子结构进行模拟计算。主要包括以下几个方面：首先，采用基于密度泛函理论的广义梯度近似下的平面波赝势方法，对SrTcO3的三种磁相结构（FM、A-AFM、G-AFM）进行晶格优化，得到能量最低的稳定结构，获得平衡态时的晶格常数。其次，在几何结构优化的基础上，对总能量、态密度计算，并根据计算结果对奈尔温度起源进行研究。
预期目标：对SrTcO3的高奈尔温度给出合理地解释。
3. 研究的方法与步骤
拟采用的研究方法是基于密度泛函理论的第一性原理方法。用的程序包是vasp。
研究步骤是：
[1]. 根据原胞中4个srtco3原子的磁矩的相对方向构建3种构型(fm、a-afm、g-afm)
4. 参考文献
[1]E. O. Wollan and W. C. Koehler, Phys. Rev. 100, 545(1955). [2] M. C. Payne, M. P. Teter, D. C. Allan, T. A. Arias, and J. D. Joannopoulos，Rev. Mod. Phys.64, 1045（1992） [3] John P. Perdew, Kieron Burke and Matthias Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865(1996). [4] Vladimir I Anisimov, F. Aryasetiawan and A. I. Lichtenstein, J. Phys.: Condens. Matter 9, 767(1997). [5] P. E. Blchl, Phys. Rev. B 50, 17953(1984). [6] W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev. 140, 1133(1965). [7] P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. 136, 864(1964). [8] G. Kresse and J. Furthmller, Phys. Rev. B 54, 11169(1996). [9] S. L. Dudarev, G. A. Botton, S. Y. Savrasov, C. J. Humphreys and A. P. Sutton, Phys. Rev. B 57, 1505(1998). [10] E. E. Rodriguez, F. Poineau, A. Llobet, B. J. Kennedy, M. Avdeev, G. J. Thorogood, M. L. Carter, R. Seshadri, D. J. Singh and A.K.Cheetham, Phys. Rev. Lett. 106, 067201.(2011) [11] C. Franchini, T. Archer, J. He, X. Q. Chen, A. Filippetti and S. Sanvito , Phys. Rev. B.83,220402(2011) |
5. 计划与进度安排
(1) 第七学期1418周: 学生网上选题，根据学生选题情况作适当调整。选题结束，指导老师向学生下达任务，学生根据要求收集资料。 (2) 1920周：指导教师完成毕业论文任务书的填写。 (3) 第八学期1周2022年3月2日-3月6日：毕业论文工作动员，组织指导老师和青年教师进行交流、培训。 (4) 12周2022年3月2日-3月13日：指导教师向学生讲授所选论题的状况和要求等。 (5) 23周2022年3月9日-3月20日：指导教师修改和审定学生论文开题报告。 (6) 413周2022年3月23日-5月29日：学生按开题报告撰写论文。 (7) 910周2022年4月27日-5月10日：学生汇报课题进展情况，回答教师提问。各系进行自查，并配合教务处论文中期检查。 (8) 12周2022年5月18日-5月24日：指导教师批阅论文初稿，提出修改意见。 (9) 1314周2022年5月25日-6月3日：经指导老师批阅，达到质量要求后定稿。 (10) 1415周2022年6月4日-6月10日：指导教师写出评语，给出成绩等第;评阅教师评阅。 (11) 1516周2022年6月11日-6月17日：学生答辩，答辩委员会提出终审意见，确定成绩，填写评议书。 (12) 16周2022年6月18日：整理材料，做好总结，上报教务处。 |
