铁系超导体电子结构以及光学性质的密度泛函理论研究

铁系高温超导体系的发现是凝聚态物理又一重要的进展，对于凝聚态物理电子结构理论和材料应用具有无可限量的意义。对于此类超导体的电子结构的研究对于探求其电子关联效应和磁学性质，是揭示其超导机制和物性的必要途径。本课题采用密度泛函理论和各种关联电子修正方法,研究这类超导体及其相关母相的电子结构、磁性、光学性质、元素替代效应，从电子态的角度研究各种原子位置和元素在这类各向异性结构中的作用，以及对于电子态和费米面形成的作用。从原子尺度上揭示Fe-As(P)层的特性并进行物理分析，为从根本上揭示铁系超导体的微观机理提供电子及结构方面的翔实数据。对于电子关联效应，从第一性原理的角度进行LDA+U、GWA和LDA+DMFT计算，分析磁性元素铁在这类超导体中的磁性和关联特征，探求其自发磁化消失的物理原因，为最终解释这类非常规超导体的微观机制提供电子结构和强关联的基本图像和结果。

通过本项目的研究，我们得到如下的结果：1）理论计算预言了一种具有条纹反铁磁基态的42622相化合物Sr4Al2O6Fe2As2，研究了42622相超导体(Ca4Al2O6−x)(Fe2As2)的电子性质和结构稳定性，计算了氧缺陷的形成能等。用LDA+U方法研究了新近发现的铁基超导体(Ca3Al2O5-x)(Fe2As2)中的磁有序和强关联效应, 发现其基态是莫特型绝缘体, 氧原子空位的存在可以引起从绝缘体向金属的转变。有关锌掺杂导致的半导体SnO2中铁磁性出现的起因，用DFT计算讨论了氧空位对于铁磁性半导体的影响。对于Nb(100)表面和Nb(110)表面的一氧化氮的吸附和分解，以及硫化氢在Mo(100)表面上吸附和分步分解的研究，用NEB方法研究了可能的反应途径和反应过程。结果表明硫化氢在Mo(100)表面上的分解从动力学和热力学角度看都是容易的。