YBaCuO-X高温超导氧化物和GaN/A1N应变超晶格电子结构的研究

摘要

采用recursion方法对卤素掺杂的Y-Ba-Cu-O和(GaN)/(AlN)(001)应变超晶格的电子结构进行了计算.recursion方法不需求解繁琐的Schrodinger方程而直接求出态密度,具有计算量小、能处理非周期性问题等优点而得到广泛运用.卤素掺杂的计算结果表明:Y-Ba-Cu-O-X的品格中Y和Ba主要起提供电子的作用,Cu(1)和Cu(2)的态密度高度局域;结合态密度曲线分析了原胞中各原子的成键情况;各个位置上掺F的结果都使费米能E<,F>有所降低,费米能处的态密度N(E<,F>)增大;通过比较各个模型结构能的大小,认为F最有可能占据空的O(5)位和替代链O(1);对比了F、Cl、Br分别替代链O(1)后其态密度及费米能的差异;最后从电荷转移模型出发,分析了卤素掺杂对Y-Ba-Cu-O超导体电荷分布的影响,探讨了卤素掺杂使超导电性得以改善的原因.该文的计算结果将有助于了解卤素掺杂使超导电性改善的机理,从而对进一步的实验提供理论的指导.通过对YBaCuO等体系的掺杂研究,有可能发现T<,c>更高的超导体.该文第二部分计算了Free-Standing生长的(GaN)/(AlN)(001)应变层超晶格(SLS)的电子结构,具体进行了以下一些工作:对比了GaN、AlN体材料及其形成超品格后的态密度、能隙;接着分析了存在Ga空位和N空位时超晶格电子结构的变化,结果表明空位的存在会在带隙中产生相应的杂质能级;还计算了在超晶格引入Mg、C掺杂,对超晶格电子结构的影响;分析了超晶格层数n对其态密度的影响;最后计算了超品格表面原子的态密度,分析了超晶格的表面态.(GaN)/(AlN)超晶格及其在掺杂和存在空位等缺陷情况下的电子结构是该文研究的主要内容之一,这方面的工作可为(GaN)/(AlN)超晶格光电器件的理论研究及实验研制提供理论的参考.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1超导材料概述

1.1.1高温超导材料的发现

1.1.2高温超导材料的结构

1.1.3典型铜氧化物超导体YBa2Cu3O7

1.1.4高温超导体的夹层模型

1.1.5高温超导体的结构共性

1.1.6高温超导体的元素替代效应

1.1.7超导理论机制

1.2超晶格材料简介

1.2.1超晶格的发现

1.2.2超晶格材料的分离

1.2.3超晶格材料的生长技术

1.2.4超晶格材料的应用及前景

1.3本文的研究的主要内容及其意义

第2章recursion方法与哈密顿量的确定

2.1 recursion方法

2.2本文所计算的一些主要物理量

2.2.1态密度n(E)

2.2.2费米能EF及费米面处的态密度N(EF)

2.2.3各分波轨道上的电子占据数ne与原子价Va

2.2.4结构能Es

2.3哈密顿量的确定

第3章卤素掺杂对YBaCuO电子结构的影响

3.1引言

3.2模型

3.3卤素掺杂对YBaCuO电子结构的影响

3.3.1 F的不同替代位置对YBaCuO电子结构的影响

3.3.2不同替代元素对YBaCuO电子结构的影响

3.4讨论

3.5本章小结

第4章 超晶格电子结构的研究

4.1前言

4.2超晶格的结构及计算模型

4.3几种体材料的电子结构

4.3.1 GaN体材料的电子结构

4.3.2闪锌矿AlN的电子结构

4.3.3闪锌矿GaAs的电子结构

4.3.4半导体Si的电子结构

4.4 GaN/AlN应变超晶格的电子结构

4.4.1 GaN/AlN应变超晶格的电子结构

4.4.3掺杂对GaN/AlN应变超晶格的电子结构的影响

4.4.4层数n对(GaN)n/(AlN)n应变超晶格的电子结构的影响

4.4.5(GaN)l/(AlN)l应变超晶格表面态的电子结构

4.5结论

结论

参考文献

致谢