硼化钇和碘化铯高压理论研究

论文摘要

高压下物质结构与性质的研究,不仅可以深入认识现有的各种物理现象和规律,揭示在常规条件无法获得的新现象和新规律,发展新的理论,而且能为促进本学科和相关学科的发展提供重要理论基础。本论文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对硼化钇（YB6）和碘化铯（CsI）高压下的行为进行了系统的研究,得到了如下创新性结果:1.对YB6电子性质和晶格动力学行为随压力变化的研究,发现了压致的电子拓扑转变行为,预言了一个高压结构相变。2.首次从理论上计算了YB6的热动力学性质随压力—温度的变化行为,发现其零压结果与实验值符合的很好,并且解释了其异常行为。3.确定YB6的超导电性主要来自Y原子的低频声子模式与电子之间的耦合,并且超导电性的压致降低行为也是由于这些模式的频率随压力升高而增加导致的。4.通过演化算法提出了CsI的一个高压正交Pnma相,确定其高压相变序列为CsCl→Pmma→Pnma;解释了实验物态方程近连续性以及CsI和固体氙的高压实验X射线衍射谱和物态方程的一致性。5.发现CsI的金属化是由间接带隙闭合导致的,高压下反常的压致I-?Cs+电荷转移是其超导电性产生的主要原因;Pnma结构的电-声相互作用存在一个很强的局域化行为;解释了实验上观测的压致超导电性降低的事实。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 高压研究概述
• 1.2 晶体结构预测
• 1.3 超导电性与电子-声子相互作用
• 1.3.1 BCS理论
• 1.3.2 Eliashberg方程
• 1.3.3 McMillan方程
• 1.3.4 Allen-Dynes修正的McMillan方程
• 1.3.5 电子—声子相互作用
• 1.4 热动力学性质的第一性原理方法概述
• 1.5 本文选题的目的和研究意义
• 第二章 密度泛函理论和方法
• 2.1 密度泛函理论
• 2.2 单粒子Kohn-Sham方程
• 2.3 密度泛函计算中的自洽过程
• 第三章 第一性原理计算方法
• 3.1 全势线性muffin-tin轨道与全势线性缀加平面波方法
• 3.2 赝势平面波方法
• 3.3 晶格动力学的计算
• 3.3.1 密度泛函微扰理论
• 3.3.2 直接方法
• 3.4 电子-声子相互作用的计算
• 3.4.1 通过线性响应理论计算λ
• 3.4.2 通过刚性muffin-tin近似计算λ
• 3.5 准简谐近似方法
• 6高压理论研究'>第四章 YB₆高压理论研究
• 4.1 引言
• 4.2 计算细节
• 4.3 平衡晶格常数
• 4.4 电子性质
• 4.5 晶格动力学
• 4.6 热动力学性质
• 4.7 电子-声子相互作用和超导电性
• 4.8 本章结论
• 第五章 CsI高压理论研究
• 5.1 引言
• 5.2 计算细节
• 5.3 高压下的结构预测
• 5.4 焓随压力的变化
• 5.5 X射线衍射谱（XRD）和晶面间距
• 5.6 物态方程
• 5.7 电子性质
• 5.8 电子-声子相互作用和超导电性
• 5.9 本章结论
• 参考文献
• 攻博期间公开发表的学术论文
• 致谢
• 中文摘要
• Abstract