受有序空位缺陷调制阻挫系统的第一性原理研究

Similar to the hexagonal lattice graphene, square lattice iron-pnictides / chalcogenides are also typical frustrated systems due to the competing magnetic interactions within the system. Since 2010, a new series of iron-chalcogenides, AyFe(2-x)Se2 with ordered vacancy structures has attracted considerable attention. Since the ordered vacancies broke the connectivity of the square lattice, modulated the magnetic interactions, and altered the number of the nearest neighbors, the competition among interactions becomes much more complicated in these materials, which eventually leads to rich physical phenomena and properties. Here, we propose to study the vacancy order modulated frustrated system using the first principles calculations. Employing the AyFe(2-x)Se2 materials as our primary system of interest, it is proposed to study the new electronic states and magnetism, as well as impurity effects and high pressure effects in the vacancy order modulated frustrated systems. New magnetic order due to doping and element substitution in the 245 phase of AyFe(2-x)Se2, as well as the electronic structure and physical properties of other possible vacancy order modulated materials will be studied in detail.

具有磁相互作用竞争关系的正方晶格铁基超导材料与六角晶格的石墨烯一样，都是阻挫系统的典型代表。2010年以来，一类具有空位有序结构的铁基超导材料AyFe(2-x)Se2引起了广泛关注。由于有序空位的存在破坏了完整正方晶格的连接性，对材料中的磁相互作用产生了调制，同时改变了近邻的个数，从而形成了更为复杂的相互作用竞争关系，最终导致其更加丰富的物理性质。本项目申请从第一性原理出发，以AyFe(2-x)Se2材料为主要对象，研究受有序空位调制相互作用阻挫体系中的新电子态和磁性态，以及掺杂和高压对这类系统中电子结构的影响。具体研究包括元素掺杂和元素替代在AyFe(2-x)Se2材料245相中形成的新磁性序，以及其他具有有序空位调制特征的新材料的电子结构和物性。

具有磁相互作用竞争关系的正方晶格铁基超导材料与六角晶格的石墨烯一样，都是阻挫系统的典型代表。2010 年以来，一类具有空位有序结构的铁基超导材料AyFe(2-x)Se2 引起了广泛关注。由于有序空位的存在破坏了完整正方晶格的连接性，对材料中的磁相互作用产生了调制，同时改变了近邻的个数，从而形成了更为复杂的相互作用竞争关系，最终导致其更加丰富的物理性质。本项目以第一性原理计算为基本手段，对以AyFe2-xSe2为代表的空位缺陷调制阻挫体系及相关体系的电子结构、磁性性质及其他物理性质进行了系统研究。项目具体研究了空位有序K2Fe7Se8相和在高压下空位有序K2Fe4Se5相的电子结构与磁性、六角晶格相对论性Mott绝缘体Li2RhO3的阻挫磁性、具有PtP2层特征的APt3P材料的电子结构和声子性质、准一维六角晶格KxCr3As3材料的电子结构和磁性性质、以及具有拓扑电子结构的磷族化合物XPn2 (X=Ta, Nb, Mo, W；Pn=P, As, Sb)及CeSb的电子结构及性质等。上述研究结果是研究这些材料物性的基础，对于准确理解其中自旋轨道耦合及库伦相互作用对电子结构的影响，AyFe2-xSe2、KxCr3As3材料及APt3P材料的超导起源，以及这些材料中的奇异电子态的产生等起到了铺垫的作用。