基于FeSe的高温超导体中杂质和缺陷的第一性原理研究

Iron-based superconductors have attracted much attention, because of its structural difference from cuprate in recent years. FeSe is an important material due to its simple strcture. Defect and impurity, which exist in these materials widely, have much effects on various physical properties. For example, inhomogeneous distribution of transition metal atoms and defects will have serious effect on the magnetism. This is the reason why results from homogeneous model are not consistant with experiments. In this project, we will deal with homogeneous or inhomogeneous distribution of defects and impurities in FeSe by first-principles combined with supercell method. Electronic structure, and magnetism in these materials will be studied systematically. These work will be very useful for further study of high temperature superconductors.

铁基超导体具有和传统的铜氧化物高温超导体不一样的结构，近年来吸引了广泛的关注。FeSe系化合物由于结构最简单，是铁基超导体研究中的热点之一。在铁基超导体中，广泛存在的杂质与缺陷对材料的物性有着重要的影响。非均匀分布的过渡金属杂质和缺陷所形成的团簇会对材料的磁性质产生重要的影响，这也是为什么杂质的均匀分布模型的计算结果往往与实验不相符合的原因。本项目计划采用第一性原理计算结合超原胞方法，对FeSe系材料中的杂质和缺陷的均匀和非均匀分布及其对材料的电子结构和磁性的影响进行系统的研究。这些工作将对高温超导体的研究做一些有益的探索。

杂质与缺陷在材料制备中普遍存在，且对材料的磁性有着重要的影响。本项目利用基于量子力学的第一性原理研究了半导体掺杂和一些铁基超导材料的磁性，主要工作如下：一、系统研究了Cu和Mn掺杂SnO2及Cd掺杂TiO2的杂质和缺陷的分布，确定了材料的磁性基态，通过分析材料的电子结构，解释了材料的磁性起源及杂质与缺陷的作用机理；二、研究了具有 ThCr2Si2 结构的铁基材料EuFe2Si2的多种自旋构型，确定了其磁性基态，分析了电子结构及其磁相互作用的机理。以上研究对理解杂质与缺陷对材料磁性能的影响有重要的理论参考价值。