拓撲絕緣體體內(nèi)是有能隙的絕緣體,而表面是無能隙的自旋軌道耦合的金屬態(tài)。作為一種新的量子材料,拓撲絕緣體已成為當(dāng)前凝聚態(tài)物理最重要的研究領(lǐng)域之一。超晶格結(jié)構(gòu)可通過改變納米尺度薄膜的周期和膜厚人工調(diào)制其物性,因此超晶格結(jié)構(gòu)拓撲絕緣體有望實現(xiàn)對拓撲材料物性的人工調(diào)制。所以超晶格拓撲絕緣體的研究對于發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象以及探索新的拓撲絕緣體材料都具有重要科學(xué)意義。本文根據(jù)第一性原理,采用Materials Studio和VSAP軟件計算了Sb2Te3和Bi2Te3薄膜材料的能帶結(jié)構(gòu),計算發(fā)現(xiàn)這兩種材料的能帶結(jié)構(gòu)很好地符合了拓撲絕緣體的能帶特征。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了由Bi2Te3和Sb2Te3組成的超晶格薄膜結(jié)構(gòu),并通過構(gòu)造不同的膜層結(jié)構(gòu)來獲得不同的能帶特性,驗證其調(diào)控拓撲絕緣體電導(dǎo)特性的可能性。研究表明,當(dāng)超晶格的晶胞包含3到4個五原子層時,材料的表面態(tài)受到超晶格結(jié)構(gòu)的影響很大,而當(dāng)材料晶胞包含更多五原子層時,超晶格結(jié)構(gòu)影響不明顯。另外,當(dāng)材料晶胞只包含3個五原子層時,襯底也對材料的表面態(tài)產(chǎn)生了影響,這表明材料表面態(tài)還可以通過不同的襯底來影響。 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 量子霍爾效應(yīng)
    1.3 拓撲絕緣體研究進展
    1.4 本課題的意義
2 計算原理及模擬軟件介紹
    2.1 絕熱近似與單電子近似
    2.2 密度泛函理論
    2.3 交換關(guān)聯(lián)泛函
    2.4 自洽計算
    2.5 原子贗勢
    2.6 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    2.7 模擬軟件介紹
3 超晶格薄膜拓撲絕緣特性計算
    3.1 晶體結(jié)構(gòu)模型的建立
    3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    3.3 能帶結(jié)構(gòu)的計算
    3.4 態(tài)密度的計算
4 計算結(jié)果及分析
    4.1 Sb_2Te_3基拓撲絕緣體材料
    4.2 Bi_2Te_3基拓撲絕緣體材料
    4.3 Bi_2Te_3／Sb2Te3超晶格薄膜的能帶分析
5 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
博士論文
[1]鉍碲基材料的相變性能與拓撲表面態(tài)的研究[D]. 鞠晨.華中科技大學(xué) 2013



本文編號：3427954