LDA+Guztwiller方法研究铁基超导体

第一性原理计算中的一个国际难题是如何处理多电子体系中电子之间的关联效应。目前常用的局域密度近似"LDA"或者广义梯度近似"GGA"在计算过渡金属及其氧化物时遇到许多问题。中科院物理研究所方忠、戴希领导的研究小组发展的LDA+Gutzwiller方法能很好解决这一国际难题。本项目将在戴希研究员的指导下应用该方法研究铁基超导体中与关联效应有关的重要问题。铁基超导体与铜氧化物不同，它有多个轨道穿越费米面，对超导有贡献的电子来自于多个轨道，同时这些不同轨道的能级差别小，所以电子在多轨道间的波动效应非常重要，而研究电子在多轨道的波动效应正好是Gutzwiller方法的强项。我们将首先研究LaOFeAs和BaFe2As2体系，解释现存实验和LDA结果的争论。其次我们将研究新合成的Sr4Sc2O6Fe2As和Sr4V2O6Fe2As2，这类材料FeAs层间距大，因而超导转变温度可能更高。

为了解决第一性原理计算中的一个国际难题，既：如何处理多电子体系中电子之间的关联效应，我们发展了LDA+Gutzwiller 方法。并用这一方法研究了铁基超导体中诸多与关联效应相关的问题。1.系统地研究了铁基超导体中关联效应对晶格优化、电子结构和声子软化的影响，得到的重要结果发表在Phys. Rev. Lett. 104, 047002 (2010) 上；2.研究了最新合成的超导材料(Sr4V2O6)Fe2As2 和 (Sr4Sc2O6)Fe2As2，发现V 的态密度可能对超导有贡献，结果发表在Phys. Rev. B 80, 184501 (2009)；3. 研究了SrFe2−xRuxAs2 中自旋密度波（SDW）随着Ru原子的掺入被压制情况，使人们对超导的出现有了新的认识，其结果发表在Phys. Rev. B 81, 014521(2010); 4. 研究了KCrF3 在三种不同晶体结构（立方，四方和单斜）下各种磁性态的电子结构，寻找到其基态，研究了关联效应U 和Jahn-Teller 畸变对磁性和轨道有序的影响，从而深入认识这种材料与LaMnO3 的异同，结果发表在Phys. Rev. B 84, 045111 (2011); 5.预测和研究了几种新型超导材料: (1). (Sr3Sc2O5)Fe2As2, J. Phys.: Condens. Matter 21， 415702 (2009); (2). LaOMnSe, Physics Letters A 374, 351 (2009); (3) Sr2CuM2As2O2 (M=Mn, Fe)” Physics Letters A 374, 4727 (2010); (4) La2O3Fe2Se2和La2O3Co2Se2, Solid State Communications 151, 1231 (2011).. 总之，我们按照申请书上的研究计划，出色完成了所有研究任务，在Phys. Rev. Lett.，Phys. Rev. B，Europhysics Letters等重要学术期刊发表学术论文19篇，国内核心期刊论文4篇。