关联电子系统的数值模拟研究

关联电子系统一直是人们高度关注的热点和难点课题。它们表现出非常丰富的物理特性，是具有突出应用价值的材料系统。研究它们不仅具有重要的学术价值，也有着巨大的应用前景。本项目拟用适合于研究关联电子系统的局域密度近似结合动力学平均场方法（LDA+DMFT）研究关联强的4f和5f电子系统。重点研究组分、间隙位掺杂对4f-3d稀土永磁材料电子结构、磁性相互作用等物理性质的影响；重点研究温度、压力等外界条件对锕系材料电子结构、结构相变、磁性性质等物理性质的影响。着重探讨关联强的4f和5f电子的变化规律和其对材料物理性质的独特影响。为具有高磁能积、高矫顽力、高居里温度的稀土永磁材料的制备寻找可能的途径；深入研究锕系材料的物理性质，为原子能工业中核燃料的性质、核废料的处理以及国防领域中核武器的储藏提供一定的理论依据。

通过三年的努力，项目在对关联电子材料物性的理解，材料设计以及相关理论方法发展等方面取得了进展。主要的工作为（1）在局域密度近似结合动力学平均场方法的框架下，我们发展了通过移动能级从而控制轨道杂化的constrained orbital hybridization calculations方法，这使得人们可以明白无误的讨论轨道杂化的具体影响。并用这种方法系统地研究了4f铁磁半导体材料EuO, EuS以及反铁磁半导体材料EuSe, EuTe的电子结构和磁性性质。为找寻新型的磁性材料提供了一定的理论依据。（2）用LDA+DMFT方法系统的研究了一系列5f材料的奇异电子结构和磁性性质。（3）用能带计算方法和有关模型计算方法研究了电子关联和自旋轨道偶合竞争对烧绿石结构Ir化合物物性的影响，得到了基态的磁结构，预言了Weyl semimetal和Fermi arc。（4）用能带计算方法和有关模型计算方法预言尖晶石结构Os氧化物CaOs2O4和SrOs2O4是有特别磁电响应的Axion insulator。（5）研究了电子关联，自旋轨道耦合和磁序对NaOsO3性质的影响。（6）研究了5d过渡金属化合物EuPtSi3的电子结构和磁性性质。（7）研究了多个新型超导体的电子结构，磁性性质。共完成学术论文11篇，其中Physical Review Letters上发表一篇，Physical Review B上发表六篇，EPL上发表一篇，J.Phys. Conden Matter上发表一篇。