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《吉林大学》 2008年
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高压下几种材料中声子及电子—声子耦合的第一性原理研究

张立军  
【摘要】: 对材料的晶格振动(声子)行为进行研究有助于理解材料的结构及高压相变,而电子—声子耦合则与材料的超导电性密切相关。我们利用第一性原理方法对高压下材料的声子及电子—声子耦合行为进行了系统的理论研究,在以下四个高压体系中得到了创新性结果: 1.固态氢:通过高压下的光谱测量,人们已证实固态氢存在三个高压相,但对于取向有序的II相,其具体的晶体结构尚未确定。我们首次对已提出的所有候选结构进行了系统的晶格动力学研究,发现Pca21结构唯一满足声子稳定性准则,进一步的计算结果支持该结构是固态氢II相的理想候选。 2.“分子相”金属氢:自从E. Wigner和H. B. Huntington提出了氢在高压下将发生金属化的经典预言,金属氢便成为一个重要课题,而其高超导电性的研究成了课题的焦点。我们首次研究了结构较为复杂的“分子相”金属氢(Cmca结构),结果表明其超导转变温度在100 K以上。 3.氢化镁:由于在位X—射线衍射实验难以确定氢原子的结构信息,氢化镁在高压下的相变序列仍存在着很大争议。通过对高压下金红石结构氢化镁的声子计算,我们发现拉曼活性光学模式BB1g 发生了软化;根据软模相变理论,首次预测了一个新的高压相——氯化钙结构。 4.石墨层掺钙体系(CaC6):该体系具有同类材料中最高的超导转变温度,同时在高压下超导电性呈增强趋势,引起了人们的广泛关注。我们首次提出Ca的3d电子与它的面内低频声子模式之间的耦合是产生超导电性的主要原因,证实了压致电子—声子耦合的增强导致了超导性能的提高,并据此设计了进一步提高超导电性的可行方案。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O521.2

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