一、用电子自旋控制原子核自旋（论文文献综述）
杨逸[1]（2021）在《常温下异核自旋单态序的光学制备》文中研究表明核自旋对的单态序因其寿命长,并且在跟踪缓慢的化学和生物过程中具有极大的实用性,已被应用于超极化存储和传感应用以及研究分子构象变化和空间扩散等慢运动过程。通过单态序储存核自旋超级化,能有效延长系统寿命,拓展核磁共振光谱的应用潜力。目前同核和异核的核自旋单态序在实验上均已获得了实现,并且也有研究显示同核的核自旋单态序的超极化,但是目前并没有异核核自旋单态序超极化的相关研究。另外,利用电子自旋超极化转移实现的核自旋超极化需要低温和超强场,其获得的超极化率为p2/3,通常会远小于核自旋本身可以获得的极化率p。本文通过利用金刚石中的氮空位中心（NV色心）的光学超极化来实现异核单态序的超极化。由于NV色心在室温下拥有极佳的光学特性,并且其电子自旋具有很长的相干时间,因此被视为核自旋超极化的希望。考虑液态样品甲酸（13CHOOH）溶液,我们发现将NV色心的光学极化转移到13C或1H核自旋对上时,13C和1H将呈现较大的超极化差异。通过绝热减弱磁场我们将光学制备甲酸溶液中的强耦合13C-1H自旋对中异核自旋单态序的超极化,其获得的超极化率约为p/3,该数量级将会接近核自旋本身可以获得的极化率p。此超极化方案是目前首次提出异核单态序的超极化方案,通过该方案,我们可以获得较高的单态序的极化率。特别是,本文提出的方案可在室温下进行且不需要超强磁场。本文的章节安排如下:在第一章中,我们介绍核磁共振的相关原理、核自旋对的单态和单态序以及氮-空位（NV）中心系统。在第二章中,我们分别讨论固态样品以及液态样品的核自旋超极化。在固态样品中,使用的是单个NV色心制备核自旋超极化。而在液态样品中,则利用纳米金刚石中的NV色心制备核自旋超极化。在第三章中,我们研究异核自旋对单态序的超极化。首先在0.36 T的磁场下得到13C-1H自旋对的超极化差异。接下来收集超极化后的样品溶液,并将磁场调至低场,使得高场本征态绝热转化为低磁场中单重态和三重态,从而在低磁场获得核自旋单态序的超极化。在第四章中,我们对本文进行总结以及后续展望。
郝东[2]（2021）在《表面单分子动力学的研究》文中进行了进一步梳理现代科学技术发展的方向之一是在探索并制造纳米微观结构,在分子尺度上实现特定功能,例如信息的储存与传递,微观物质的传输,能量的利用与转换等。在单个分子或原子的尺度上研究相关纳米结构的空间形貌、物理性能及调控方法将为这些基本单元的设计并应用提供重要的物理基础。然而,目前能对单个纳米结构进行高精度表征的实验手段还非常少,研究深度亦亟待扩展。扫描隧道显微镜（STM）能够在实空间中直接探测并操纵原子分子,与其他技术相结合还能拓展实验体系、探索与调控多种量子行为,是目前表面单分子器件表征研究的重要工具。本论文主要利用脉冲激光耦合STM实验技术和第一性原理计算方法对表面纳米结构的动力学开展研究。在实验方面,详细研究了单个分子马达在固体表面的转动动力学行为的探测与控制,探索了表面磁性分子与自旋纳米体系的制备方法;理论模拟方面,计算了分子马达在表面的微观吸附构型和转动势垒,并对表面磁性原子团簇的构型和自旋性质进行了研究。具体研究内容如下:1.通过脉冲激光耦合STM实验,在低温和超高真空环境下研究了Au（111）表面吸附的单个偶氮苯分子的转动动力学特性。在隧穿电子和超快激光脉冲的诱导下,锚定在Au（111）表面重构扭折处的单个偶氮苯分子被观测到发生取向转换动力学行为。通过偏置电压和激光波长的调制,测得了样品偏置电压阈值以及最小激发光子的能量。通过对转动几率和占空比的研究,揭示了相关机理。隧穿电子通过非弹性散射激发分子,而脉冲激光激发下,分子通过吸收光子增加能量。STM针尖的存在形成局域静电势场,从而影响分子在两种取向状态下的占空比。根据实验结果,建立了一个模型以解释隧穿电子和光子在控制单个偶氮苯分子表面转动动力学中的不同作用。2.利用含vd W修正的DFT方法,计算了Au（111）表面单个偶氮苯分子的吸附构型和转动势垒。计算表明,单个苯环在Au（111）表面存在最优的吸附构型,在该吸附构型下,体系具有最低的吸附能和稳定的取向结构。基于固定锚点而转动的偶氮苯分子存在准对称的转动势垒,计算得到的势垒数值与实验数据拟合得出的值相符。研究结果对探索类似分子体系的动力学行为具有一定的参考意义。3.以自旋分辨STM为实验平台,进行自旋极化探针的制作和表面磁性分子与磁性纳米结构的制备。结合STM设备的实际功能,采用合适的制作方法,以尖端镀膜的方式探索自旋极化探针的制备。通过各种表征手段,证实了磁性薄膜能够可靠包覆针尖,并以磁性纳米岛为表征对象,展示了所获得的磁性探针具有自旋极化率。4.探索了对表面原子尺度自旋体系的建模和计算。针对具有高自旋及较大轨道磁矩的自旋体系,以DFT为出发点,建立了有效自旋哈密顿量进行多重态计算,得到了与实验结果相符的低能态能级,从而预测出自旋翻转的IETS能量和磁各向异性等基本磁性。针对轨道磁矩较小且自旋为1/2的体系,通过基于DFT的GIPAW计算方法,获得了精度可接受的自旋共振各类参数,典型的参数如g因子和超精细耦合常数。
梁岩[3]（2021）在《二维材料电子相关性质及层间弱相互作用的理论研究》文中进行了进一步梳理以氮化硼、石墨烯、过渡金属硫族化合物、MXene、黑磷、CrI3和MoSi2N4等为代表的二维材料具有许多独特的电子、光学和力学等性质,一直吸引各学科领域科研人员的研究兴趣。它们同时在纳米工业的应用上展示了巨大的前景。目前,这些已被发现的二维体系几乎覆盖了所有的研究领域,如过渡金属硫族化合物和黑磷是光电领域的明星基材;MXene/石墨烯被广泛用于的电极阳极;CrI3/VSe2作为自旋电子学研究的重要基础;SnTe被认为是极好的二维铁电体系。但是,目前很多二维材料因为低迁移率,空气中易氧化等缺点在研究和应用中受到限制。除了本征的二维材料之外,二维范德华多层的不断发展为观测大量新奇的物理效应和开发有用的纳米器件也提供了新机会。二维范德华多层可以被分为范德华异质结和多层。在范德华异质结中,我们可以将性质各异的多种二维单元通过较弱的范德华力进行物理结合,使整个体系成为集多种材料物理特性于一体的多功能特性的载体。对于范德华多层,层间的相对堆叠、扭转等效应可能会使整个多层体系的性质发生很大的变化。例如多层石墨烯,不同的多层堆叠可能产生本征单层并不具有的新物理效应,包括磁性、陈绝缘体态、拓扑平带等。但是不同材料的多层中很多隐藏的性质和功能未被清晰认识。所以,设计新型稳定的二维材料及多层,对其电子等相关性质进行发现并给出透彻的理论分析,将对推进二维材料的基础研发及实际应用具有十分重要的指导意义。为了解除实验和理论研究中的各种限制,我们在本论文中设计了多种新型的二维单层和范德华多层,并对它们的电子性质、光激发行为和铁性等进行了系统的研究,同时对其内在的物理机制和功能应用进行了深刻的阐述。该论文共包含六章内容:第一章概述了当前二维单层和多层的相关的研究领域和现状。第二章对本论文应用的理论基础与计算方法进行简介。第三章设计并研究了几种新型二维单层的电子及相关性质,并讨论了它们在光电和陈绝缘体研究中的巨大潜力。第四章详细介绍了对二维范德华异质结在光电转化方面的相关特性及讨论。第五章提出了几种二维范德华多层作为多层铁电体系的设计方案,详细研究和讨论了电子性质及铁电与其他相关性质之间的耦合。第六章对本论文的整体研究进行总结,并展望了二维材料及范德华多层的未来发展。本论文包含的主要研究内容及结果如下:（1）受到最近实验的启发,我们设计并研究了二维家族另外两个Ⅴ-Ⅵ族化合物新成员:Sb2Te2X（X=S、Se）单层。我们发现Sb2Te2X单层具有优秀的热动力学稳定性。二维Sb2Te2S和Sb2Te2Se分别具有0.87和0.76eV的能隙。更有趣的是,它们拥有两个优异的特性,即,各向同性的高电子迁移率和可见光区域高的光学吸收。这些结果证明了 Sb2Te2S和Sb2Te2Se作为纳米电子学和光学器件的巨大潜力,同时也为Ⅴ-Ⅵ族二维单层研究开辟了新的方向。（2）研究了氮和氧不对称官能化的二维Bi（111）的稳定性、磁性及拓扑性。结果表明,该二维薄膜是二维高温量子反常霍尔系统。铁磁居里温度高达420K,非平庸的体带隙隙高达454 meV,这使得量子反常霍尔效应可以在室温甚至高温下观察到成为可能。对无间隙手性边缘态、陈数（C=1）、量子化的量子反常霍尔电导的进一步分析为Bi2ON作为量子反常霍尔材料提供了确凿证据。该研究为实现在高温下量子反常霍尔效应的观测,和制造在室温下工作的低能耗自旋电子器件提供了新方向。（3）基于第一性原理模拟,我们探究发现g-C3N4/InSe和双层g-C3N4/InSe异质结能够有效提升g-C3N4的光催化活性。结果显示,异质结具有直接带隙、可调节的电子性质、type-Ⅱ型能带对齐以及高效的光吸收。此外,通过密度泛函理论框架下的非平衡格林函数方法计算了异质材料的光激发电流。研究发现,在提出的异质结中,可见光照射下的光电流被预测高达2.9μA/mm2,远优于其他基于g-C3N4复合材料。该研究说明,InSe单层是一种非常有希望的g-C3N4光催化分解水助催化剂,为实验上设计高效的可见光驱动水分解光催化剂提供了有价值的参考。（4）研究了一系列可在实验上合成的四方结构的钛氮卤素化合物。由于其本身适中的直接带隙、超强的光吸收和超高的光响应、小的有效质量和激子结合能等性质,使其成为作为太阳能电池优秀的施主和受主材料。更重要的是,我们发现它们两两组合形成的异质结可以构成Type-Ⅱ的能带对齐,从而利于形成激子太阳能电池。模拟得到的TiNF/TiNBr、TiNCl/TiNBr及TiNF/TiNCl双层太阳能电池的最大能量转换效率分别可达18%、19%和22%,本研究表明这些双层体系在实现高效的二维太阳能电池方面具有很大的潜力。（5）基于含时密度泛函理论并结合非绝热分子动力学,我们详细讨论了 Janus-MoSSe/WSe2范德华异质结中详细的电荷转移。由于供体和受体电子态之间的较大交叠,可以观察到层中超快速的电荷分离。但是电子-空穴复合的初始状和最终电子态被严格限制在不同的材料中,导致电子-空穴复合比电荷分离慢2个数量级。此外,结合密度泛函理论与非平衡格林函数,我们进一步计算了范德华异质结中的光响应特性。结果显示,所研究的范德华异质结中在较大的可见光谱范围内都显示了较高的光响应特性。该原子尺度的模拟研究对下一代光检测和捕获设备的设计有很大的指导作用。（6）我们首次提出了面外铁电可存在于双层磷烯、砷烯和锑烯单元素晶格中。我们的结果表明,它们相当大的面外极化是由独特的堆叠引起的电荷重新分布造成的。在空穴的掺杂下,双层磷烯和砷烯可以变成多铁,表现出铁电和铁磁之间的强耦合。此外,这三种体系均可实现由铁电诱导的可逆自旋纹理。这些发现不仅拓展了二维面外铁电的范畴,而且能够指导未来多功能纳米器件的实际设计。（7）我们提出了一种利用范德华相互作用实现二维关联铁电体的新方案,并将该方案应用于大量二维范德华材料中。我们证明了二维范德华多层（BN、MoS2、InSe、CdS、PtSe2、TI2O、SnS2、Ti2CO2等）可以通过堆叠调控表现出面内和面外铁电耦合,从而产生二维互相关联的铁电性。我们进一步提出,这种关联铁电可以表现出许多不同的特性,例如,对自旋纹理的完全电控以及对于四层VS2中的谷对比物理进行电学永久控制。该项研究加深了人们对二维关联铁电的理解,同时也为基于二维互相关联铁电的其他研究开辟了新的方向。（8）探索并提出通过滑动多层拓扑材料设计二维铁电拓扑绝缘体的通用方式。研究表明在基于范德华多层的二维拓扑绝缘体,以三层结构的Bi2Te3为模型体系,可以通过特定的层间滑动诱导平面内和平面外的铁电,实现铁电和拓扑序的共存。铁电和拓扑序参量的强耦合使得拓扑态对极化反转敏感,实现了对拓扑性质的非易失性铁电控制。所揭示的设计准则和铁电-拓扑耦合不仅对二维晶格中铁电耦合和拓扑物理的基础研究很有帮助,而且会启发纳米器件中新的应用。
申世英[4]（2021）在《新型二维材料铁性及多功能性质的理论研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着石墨烯的发现,关于二维材料的研究在理论和实验上都取得了飞速发展,诸多新型二维材料被成功预测或制备,包括六角氮化硼、过渡金属硫族化合物、MXenes、CrI3以及In2Se3等。与块体材料相比,二维材料具有独特的结构特性以及优良的物理化学性质,这在很大程度上能够促进微型化高性能器件的发展,在包括信息存储、能源转换等诸多领域的应用前景都十分广阔。例如,二维铁性材料具有两个或者两个以上稳定存在的自旋极化态、自发电极化态或结构应变态,且在外部因素（磁场、电场和应力）作用下可以实现这些稳定态之间的可逆转换,这为制备非易失性存储器提供了完美的平台。值得指出的是,当二维材料同时具有两个或者两个以上的铁性时（即二维多铁材料）,可以实现更为新兴的多态性质,在磁电纳米器件等方面有着重要应用价值。除了多个铁性共存外,二维材料还经常表现出其他多功能性质的现象（如高载流子迁移率、良好光学性质以及负泊松比特性等的结合）,使得它在光催化、纳米机械等应用方面潜力巨大。在本论文中,我们系统地研究了一系列新型二维材料的电子结构、铁性以及力学性质,揭示了其内在物理机制,探索了它们在传感器、非易失性存储器、光催化等领域的应用潜力,为二维材料在存储设备和多功能器件等方面的应用提供了理论指导。本论文共包含六章内容,第一章简要概述了二维材料的研究进展及应用。第二章介绍了第一性原理计算的相关软件包和基本理论。第三章研究了二维体系的铁电、铁磁性质以及其调控。第四章详细介绍了二维本征三铁材料的设计与研究。第五章研究了二维多功能材料,并探讨了其在多功能器件等方面的潜在应用。第六章简要总结了本论文的主要结论及创新点,并且对新型二维铁电和多铁材料的理论研究做了展望。本论文的主要研究内容和结论如下:（1）探索了单层γ-SbX（X=As,P）材料的电子结构和铁电性质。我们证明了这两个体系的动力学和热力学稳定性,并指出晶体结构的空间反演对称性的破缺会引起自发的电极化,从而导致铁电性的产生。我们的研究结果表明单层γ-SbX体系具有大的面内自发极化和合适的铁电相变势垒。另外,我们提出体系的自发极化和相变势垒还可以通过应力进行有规律的调控。更重要的是,单层γ-SbX体系表现出远高于室温的铁电相变居里温度。此外,我们发现单层γ-SbX体系是一种满足光催化反应所需带边位置的半导体材料。（2）研究了二维MoSeTe材料对双层CrI3的电子结构和自旋极化性质的调控。设计了一系列的复合体系:MoSeTe/CrI3、MoTeSe/CrI3、MoTeSe/CrI3/SeTeMo、MoTeSe/CrI3/TeSeMo 和 MoSeTe/CrI3/TeSeMo,证实了层间 vdW 相互作用可以使异质结的电荷重新分布,导致上述复合体系具有不同的电子结构。研究结果显示原始的双层CrI3具有反铁磁性。当双层CrI3与单层MoSeTe堆叠成纵向异质结时,会诱导双层CrI3转变为铁磁基态。另外,我们发现MoSeTe/CrI3、MoTeSe/CrI3/TeSeMo 和 MoSeTe/CrI3/TeSeMo 体系是半金属,而 MoTeSe/CrI3 和MoTeSe/CrI3/SeTeMo体系为半导体。此外,我们还揭示了双层CrI3中磁性转变和半金属/半导体性质的微观物理机制。（3）研究了一种同时集反铁磁性、铁弹性和铁电性等于一身的二维本征三铁半导体材料—FeO2H。研究结果表明单层FeO2H具有出色的稳定性,并且易于从其层状块体中通过剥离的方法进行实验制备。由于铁原子d轨道处于半填满状态,从而导致了磁性的出现。我们证实其磁基态为反铁磁,并揭示了其反铁磁基态的物理机制。同时,我们发现单层FeO2H是一种很有应用前景的铁弹材料并具有合适的相变势垒和可逆铁弹应变。此外,我们还揭示了单层FeO2H的铁电性和压电性。更有趣的是,通过90°的可逆铁弹转换可以实现对其铁电极化方向的控制。（4）研究了一种同时集铁电性、高载流子迁移率和负泊松比于一身的二维多功能半导体材料—BI。研究结果表明由于单层BI晶体结构的空间对称性破缺,使得该体系表现出固有的铁电性质,并且具有较大的面内铁电极化。此外,单层BI还具有超高载流子迁移率以及宽的吸收范围和高吸收系数。另外,我们还发现单层BI是一种具有负泊松比的拉胀材料。这些优异性能使得单层BI成为一个重要的潜在多功能材料,将为各种低维器件的应用提供一个理想平台。（5）研究了单层PtI2的光催化性能、负泊松比现象以及其在多功能器件方面的潜在应用。研究结果表明单层PtI2是一种可从层状块体中剥离出来的二维半导体材料,并探究了应变对电子结构的影响。此外,我们发现该体系是一个有潜力的二维光催化剂。在光的照射下,水的氧化反应能自发进行。另外,由于其具有特殊的褶皱铰链状晶体结构,使得该体系表现出负泊松比现象。这些多样的优异性能表明单层PtI2是一种具有实验可行性、在光催化和纳米机械等领域有巨大应用潜力的多功能材料。（6）探索了一系列二维X-T12S（X=E,1T,2H）体系的电子结构及其光电性质。研究发现该体系是一类新型的二维金属衣半导体材料,另外我们可以通过应力调控它们的电子性质。我们还证明了二维X-T12S体系具有优异的力学柔韧性、强的光吸收能力以及光电转换特性。有趣的是,单层2H-T12S在导带底表现出了强的能谷自旋劈裂现象。此外,我们探究了单层T12S中的2H相到1T相的结构相变。我们的研究结果不仅将激发人们对二维金属衣半导体材料的研究兴趣,而且这些优异性能的结合还使得其在多功能器件应用方面具有巨大的潜能。
李建[5]（2021）在《铁基超导体中新奇电子态的核磁共振（NMR）研究》文中研究说明对电子-电子关联效应的理解是现代凝聚态物理的核心问题和主要任务。伴随电子关联而来的多种自由度间错综复杂的耦合可导致丰富的竞争或合作的有序态,形成复杂多变的相图。本论文以系列铁基超导体作为研究对象,利用脉冲核磁共振（NMR）技术来揭示和研究关联金属体系中出现的新奇物态,并分析了其可能对应的物理模型。首先作为结构最简单的铁基超导体,铁硒（FeSe）展现出了另类的相图演化,其中反常的电子向列序引发大量的研究且至今仍存在不少疑问。为此,我们对FeSe单晶开展了细致的NMR研究。我们合成了高丰度（98%）同位素57Fe的FeSe单晶样品,并首次同时测量了 57Fe与77Se的NMR谱图及自旋-晶格弛豫率。我们发现77Se与57Fe的奈特位移具有明显不同的温度依赖,在向列相中二者的奈特位移及自旋-晶格弛豫率的各向异性随温度的演化也不同。分析可知57Fe原子核可以直接反映Fe位的局域轨道构型,而77Se更多的受到3dxz,3dyz轨道态的影响。我们的实验揭示了 1.除了3ddxz,3dyz轨道的退简并,3dxy轨道在向列序中也发生了重构;2.FeSe具有洪特耦合诱导的轨道选择的电子关联,3dxy轨道的电子态在向列相中随着降温发生非相干到相干的渡越;3.非平庸的自旋-轨道耦合（SOC）效应导致FeSe的向列相中存在不小的局域自旋磁化率各向异性。这些结果表明FeSe中的电子向列相是一个自旋轨道纠缠的电子态,其中不同轨道的电子表现出不同的关联性并随着体系温度变化而出现相干-非相干之间的渡越。FeSe单晶在静水压下演化出了丰富难懂的相图且其超导转变相对于常压可被提高～4倍。另外,其中多种电子型有序间的竞争或合作效应一直是理论与实验关注的焦点,且不同实验手段的测量结果仍存在一些分歧。为此,我们对高丰度57Fe的FeSe单晶样品进行了低压范围内（pmax～2.1 GPa）细致的变压NMR研究。通过比对77Se与57Fe的NMR谱线随静水压的演化我们揭示了长期被遗落的低压下的磁有序预相变过程,而其超导转变与低温低能自旋涨落随静水压的演化表明超导配对机制也发生了相应的变化。另外,基于NMR实验证据,FeSe的电子态随静水压变化也会发生非平庸与磁有序相关的渡越,其中高压下的电子向列序就与FeAs类的具有显着自旋涨落及低温磁有序的向列序相类似。这些结果有助于进一步理解铁基超导体丰富电子性质的起源,并提供了建立统一的物理图像的视角。FeSe及其衍生类材料体系的超导转变具有高度可调性,而常压下FeSe单晶的超导态本身也具有许多非常规的奇异特性。之前的NMR研究由于射频加热效应未能对FeSe单晶的超导态进行完备的表征。为此,我们首次合成了高丰度（50%）同位素77Se的FeSe单晶样品并采用极低功率的射频脉冲对其超导态进行了系统的规避了射频加热效应的NMR测量。我们在所有外场取向下都观测到了与电子自旋磁化率相关的Knight位移的下降,这排除了手征p-波超导配对的可能性。此外,我们在FeSe超导态的磁通晶格中发现了大量的剩余态密度及极度的NMR谱线展宽,这些结果表明FeSe超导态的磁通晶格中出现了十分反常的束缚态。这些实验现象可能与FeSe超导配对处于Bardeen-Cooper-Schrieffer超流机制与Bose-Einstein凝聚（BCS-BEC）渡越区的特征相关,但仍需进一步的理论与实验研究。这些改进的NMR结果为相关理论模型提供了重要的限定及参考。铁基超导体的准二维特征使其十分易于解离、撕薄、插层和形成复杂的共生结构。我们利用NMR的位置选择性对复杂异质结构铁基超导体Ba2Ti2Fe2As4O不同层的物理性质进行了细致的研究。经过系统的角度依赖的NMR谱的测量,我们将之前一直未能确定的发生于～125 K之下的电子相变确认为[Ti2As2O]层中的二维特征的轨道玻璃态。另外,借助NMR的超高分辨率我们首次在该体系中揭示了更低温度下的轨道有序转变及其伴随的结构畸变。类似于电子向列相,其在低温下也出现了相互正交的有序畴区。我们在[Fe2As2]层中还观测到了磁有序与超导的共存。总之,该体系中出现的丰富的电子态使其可作为探索轨道调控及异质结构铁基超导体层间耦合作用物理性质的平台。更多的微观机理仍需大量的理论与实验上的努力。我们也初步的研究了重空穴掺杂的铁基超导体CsFe2As2中Fe位的NMR信号。相关实验证据表明该体系中存在明显的轨道选择的电子关联性以及可能的电子向列序或短程磁有序。另外,我们对系列低超导转变温度的FeSe单晶样品进行了系统的NMR表征。我们发现FeSe单晶的超导态正相关于低温下浮现的强的低能自旋涨落,而其与电子向列序似乎关系不大。这些研究对于厘清FeSe中电子态的本征行为以及主导各电子型有序的关键物理机制具有重要的指导意义。
吴真[6]（2021）在《多种维度半导体中局域电子自旋动力学》文中研究指明半导体电子自旋有望应用于自旋电子器件以及量子计算之中。局域电子是指电子的波函数在空间上局域在小尺度（一般纳米量级及以下尺度）范围内,例如量子点中的电子（材料的三维尺度均为纳米量级）以及块体或其它维度材料中缺陷或杂质所导致的局域态。相比于自由电子,局域电子的自旋-轨道相互作用受到极大抑制,导致具有更长的自旋寿命和退相干时间。本学位论文利用瞬态光谱技术系统研究了零维CdSe胶体量子点、二维单层MoS2半导体以及ZnO块体材料等体系中局域电子的自旋动力学。主要研究内容以及创新性成果如下:1.在室温下利用时间分辨椭偏光谱法研究了零维胶体量子点电子自旋动力学,发现在零维胶体量子点中表面状况对电子自旋动力学具有非常重要的影响。在CdSe胶体量子点中分别添加空穴俘获剂Li[Et3BH]和1-辛硫醇,电子的自旋旋进频率、自旋g因子、自旋弛豫/退相位时间及机制均有明显的区别。在零磁场和弱磁场下,添加Li[Et3BH]的CdSe量子点电子自旋弛豫/退相位过程由电子与原子核的超精细相互作用主导,自旋退相位时间长达2ns。而添加1-辛硫醇的CdSe量子点电子自旋弛豫/退相位过程则是由超精细相互作用、电子载流子寿命以及电子和空穴或表面悬空键自旋交换相互作用共同主导,自旋退相位时间长达0.66ns。在强横向磁场下,添加两种空穴俘获剂的CdSe量子点电子自旋退相位时间均受限于非均匀退相位机制,但两者具有不同的g因子非均匀度。2.在T=5 K利用时间分辨法拉第旋转光谱法研究了二维单层MoS2电子自旋动力学,发现单层MoS2半导体中同时存在自由电子和局域电子。自由电子自旋在外加横向磁场下快速弛豫,且无旋进信号;局域电子则存在三个自旋进动频率,分别来自三种局域电子,且都具备两个自旋弛豫/退相位过程,慢过程的退相位时间长达6.9ns。在零磁场和弱磁场下,它们的慢过程由电子与原子核的超精细相互作用主导;在强横向磁场下,慢过程由非均匀退相位机制主导。而快过程则不依赖于横纵磁场,可能由相邻局域电子间的各向异性交换Dzyaloshinskii-Moriya相互作用所主导。3.利用时间分辨法拉第和克尔旋转光谱技术研究了Ga掺杂ZnO单晶电子自旋动力学,发现块体Ga掺杂ZnO单晶中同时存在自由电子和局域电子。低温下,两种电子的自旋信号都能观测到。随着温度增加,自由电子的自旋弛豫速率迅速增加,在温度高于100 K时已观测不到自旋信号。而局域电子在室温下仍具有很长的自旋退相位时间（长达5.2ns）。通过对激光波长依赖和能量密度依赖的测量,发现存在两种局域电子。两种局域电子的自旋退相位（弛豫）过程与横向（纵向）磁场无关,表明自旋退相位不是由g因子的非均匀性、电子与原子核超精细相互作用以及自旋与声子相互作用所导致。这两种局域电子的自旋退相位过程都是由相邻局域电子之间的各向异性交换Dzyaloshinskii-Moriya相互作用所主导。
张力舒[7]（2021）在《基于第Ⅳ主族元素的低维纳米结构设计及其电子输运性质》文中指出现代集成电路技术的不断发展使电子元器件越做越小,但当器件尺寸小于临界尺寸时,由于量子效应,很难再维持摩尔定律。而大数据和物联网的发展对更低功耗的数据存储和处理的需求剧增,因此,急切需要能替代并超越传统硅基电子器件的新材料和先进器件制备技术。与硅元素同主族的元素具有和传统硅基技术兼容性好的天然优势,有望成为构建新一代电子器件的候选者。已有的研究结果表明第Ⅳ主族元素材料具有独特的电子输运性质且易受结构变化的影响,可以通过设计新型结构从而调控其电学性质,进而构造新器件。随着对纳米电子器件的需求愈发迫切,探索新材料、设计新结构,进而制备新一代电子器件已成为该领域面临的瓶颈问题。本文的研究对从原子和纳米尺度设计新结构,从而构建新型器件具有重要的理论意义和潜在的应用价值。本文利用密度泛函理论结合非平衡格林函数的第一性原理计算方法,设计了“Y”形、葫芦形等结构,系统地研究了碳环材料、双节点中空富勒烯材料、SiC纳米带、Pb纳米线和二维层状Fe3GeTe2等含有第Ⅳ主族元素的低维纳米材料的电子输运性质。揭示了含有第Ⅳ主族元素的低维纳米材料的几何结构（原子结构）、电子结构及其电子输运性质之间的联系。所设计的结构中发现了负微分电阻效应、整流效应和隧穿磁电阻效应等优良现象。主要内容如下:（1）基于实验上成功合成的纳米结构为单元,构建了环形、葫芦形、锥形、纺锤形和沙漏形等碳基分子器件,研究了它们的电子输运性质。多炔和累积多烯结构的C18具有相似的传输性能,但是连接不同维度的电极（一维碳链、二维石墨烯和三维块体银）则表现出不同的输运特性,包括欧姆、准肖特基和限流特征。葫芦形双节点中空富勒烯结构所构成的器件对温室气体CF4分子具有高度敏感和选择性,可以用作传感器,并且这种CF4传感器的性能不受器件放置方向变化的干扰。对锥形、纺锤形和沙漏形碳纳米器件的电子输运性质的理论预测表明,纺锤形器件表现出负微分电阻效应,而锥形和沙漏形器件遵循欧姆定律,且这三种器件的自旋向上和自旋向下状态在电子传输上有显着差异。更重要的是,锥形器件在正偏压下显示出几乎完美的自旋极化率（～1 00%）。此外,锥形器件还表现出高整流比（～7.5×105）和自旋二极管特征。（2）设计了基于SiC纳米带的“Y”形tri-SiC-PbS/PbSe纳米结构,研究了这些结构所构建的器件的电子输运性质。tri-SiC-PbS器件的Ⅰ-Ⅴ曲线遵循欧姆定律,加栅极电压后欧姆特性不变但斜率明显增大,且不随栅极电压再次改变而改变,可以用作不受栅极电压影响的稳定电子器件。在低偏压下tri-SiC-PbSe器件的Ⅰ-Ⅴ曲线出现零值台阶,呈“关”态,并随偏压增大变为“开”态,这种显着的开关特征以及明显的正向和反向整流行为可应用于电路开关。仅由SiC纳米带构成的tri-SiC器件,其电流对栅极电压的变化不敏感,且不同栅压下的Ⅰ-Ⅴ曲线都在零点处对称、呈现“W”形的电导特性。组成“Y”形结构的纳米带的长度、宽度以及组合角度对电子输运性质均有影响,其中宽度的变小使传输方向上的传输面积显着变窄,对Ⅰ-Ⅴ曲线的影响最显着。（3）研究了 Pb纳米线及掺杂Si元素的PbSi纳米线的电子输运性质。不同直径的Pb纳米线是具有不同螺旋度的螺旋结构,其Ⅰ-Ⅴ曲线是非线性的,打破了欧姆定律。随着纳米线直径增大其电子结构的离域性越来越强,直径较大的Pb纳米线表现较强的输运性质。在Pb纳米线中掺杂了不同浓度的Si元素而形成的PbSi纳米线在结构上出现偏析现象。掺杂元素的比例增加使得PbSi纳米线的非线性电导的振幅增大,另外纳米线的直径增加也能增大PbSi纳米线电导的振幅。这些PbSi纳米线的Ⅰ-Ⅴ曲线也是非线性的且比Pb纳米线的起伏更大,出现了明显的负微分电阻效应。包裹门电极的PbSi纳米线的电导出现对称性,Ⅰ-Ⅴ曲线保持了负微分电阻效应的特性,这有可能与肖特基接触有关。（4）设计了一种基于锗基磁性材料的异质结构,搭建了二维纳米范德瓦尔斯异质结,研究了其电子输运性质。所设计的磁性异质结有着高达700%的隧穿磁电阻效应,比目前报道的传统磁性异质结器件高几个数量级,这种显着的效应使之具备较强的磁数据读取能力。出现该效应的原因是由于所设计结构的平行磁态时的自旋向上电子通道有极强的传输系数而反平行磁态几乎没有。通过复能带的计算,发现电极材料和势垒的能带为相匹配的Δ1对称态,并且这些A1态具有最低的势垒高度,说明电子隧穿在该磁性异质结起着主导作用。本文的研究内容对于深入理解基于第Ⅳ主族的低维纳米结构的电子输运性质具有重要意义,为开发用作新一代计算机的电子器件、逻辑器件和信息存储器件提供了理论指导。
赵赣[8]（2021）在《拓扑输运和拓扑态调控的理论研究》文中提出为了解释没有对称性破缺的相变过程,物理学家将拓扑引入凝聚态物理。根据数学中的拓扑不变量,可以对物质的拓扑相进行分类。随着现代计算机技术的发展,第一性原理计算有效地预测了材料的拓扑性质。在理论计算的指导下,拓扑材料领域快速发展,已经成为凝聚态物理中的研究热点。近年来,理论和实验研究已经发现许多具有新奇物理性质的拓扑材料。通过研究拓扑态的调控,本论文提出了应用拓扑材料的新思路和新方法。在第一章中,对研究中使用的理论方法进行了介绍。我们首先介绍了基于密度泛函理论的第一性原理计算。在周期性体系中,对理论基础和计算框架进一步地作了解释。此外,结合紧束缚模型和表面格林函数,我们介绍了表面能谱的计算方法。最后,我们简单总结了计算软件。在第二章中,对拓扑材料的性质进行了介绍。根据电子结构,能够把拓扑材料分为两类:绝缘体和半金属。关于拓扑绝缘体,我们着重介绍了二维体系中的量子霍尔效应。此外,我们还讨论了拓扑不变量的计算方法。对于拓扑半金属,我们主要介绍了 Dirac费米子和Weyl费米子。基于Weyl费米子的手性反常,我们重点讨论了拓扑输运现象。在第三章中,对折叠石墨烯的光照调控进行了研究。圆极化的偏振光能在石墨烯体系中打开能隙,实现量子反常霍尔效应。通过折叠石墨烯,我们用单一光源实现了第二类拓扑界面。通过研究碳纳米管,我们验证了光诱导拓扑态的稳定性和光场调控的泛用性。为了实现光诱导的三维陈绝缘体,对拓扑态的折叠调控进行了更深入的研究。在本章中,我们结合两种调控手段,拓展了二维拓扑材料的研究方法。在第四章中,对空位掺杂的Te单质体系进行了研究。在Te单质样品的输运实验中,我们的实验合作者发现了一系列拓扑输运现象。为了解释这些现象,我们研究了样品中载流子的起源和Te的拓扑性质。空位缺陷模型的费米能位于价带中,证明了空穴来源于Te空位。此外,通过分析杂质能级的空间分布,发现了缺陷形成的负电荷中心。在Te的价带中,我们证明了 Weyl费米子的存在。在实验中,手性反常导致了拓扑输运现象。结合实验结果,我们最终解释了 Te中的对数量子振荡现象。在第五章中,通过调控磁矩,在单层FeSe中实现了二阶拓扑绝缘体。对于单层FeSe,我们使用两种方法研究拓扑端点态与磁矩的关系。一方面,基于有效哈密顿量,证明了分数质量扭转能够产生拓扑端点态。另一方面,利用第一性原理计算,对磁矩倾斜的FeSe团簇体系进行了研究,直接验证了拓扑端点态的存在。
豆爽[9]（2021）在《低维量子磁性的第一性原理研究》文中指出磁性材料作为最基础的应用材料之一,在磁电功能器件中发挥着不可替代的作用。然而,随着科学技术的发展,传统的磁性材料已无法满足对功能器件高密度、高速度、低能耗和小尺寸的迫切需求。特别地,由于传统三维材料存在较多的悬空键,在几个纳米的小尺度下性能较差,人们逐渐将目光转移到低维磁性材料。由于维度效应,低维材料的物理性质与对应的三维体系有很大的改变,这为制备高性能的器件提供了非常优越的物理条件,其中层状多铁材料为强磁电耦合材料的基础物理研究提供了新的平台和机遇。但是目前大多低维材料都只能工作在低温环境,这阻碍了低维磁性材料的应用进展。本论文以Hartree-Fock近似为理论基础,在平面波近似下基于第一性原理计算（First-principles calculation）,致力于探索在室温下多场可控的多功能低维磁性材料。第一部分,我们主要探讨了过渡金属化合物中的反常金属磁性。通过构建以Se2V为母体的过渡金属化合物Se VX（X=Se,S,Te,Fe,Mn,Cr,Co）,分析了（1）相结构的不同导致Se2V替位结构Se VS,Se VTe,Se VFe,Se VMn中电子结构的改变;（2）当金属Cr原子3d轨道发生自旋翻转,2H相Se VCr结构的铁磁态和反铁磁态的半金属性质。这些反常的金属磁性和自旋极化翻转现象为自旋滤波器件等的发展提供了理论支持。第二部分,我们主要研究了异质结构界面磁性的一些奇异效应及其成因,分别探讨了（1）界面处Fe原子之间的交换相互作用引起的异质结构Ni Fe2O4/Ni O（NFO/NO）中的交换偏置效应;（2）Fe/Pb ZrxTi1-xO3（Fe/PZT）界面处Fe原子能带劈裂所诱发的Rashba自旋轨道耦合效应;（3）通过对拓扑绝缘体中引入磁性,分析了异质结构Bi2Te3/Cr Sb的界面交换相互作用。这些界面磁性的探索为实现室温下可用的高性能和小尺寸器件提供了物理积累。
关玉琴[10]（2021）在《Mn掺杂和点缺陷对ZnO磁、光性能影响的第一性原理研究》文中研究表明Mn掺杂ZnO稀磁半导体材料因具有优异的磁光特性,在太阳能电池、自旋电子器件以及光催化等领域具有广泛的应用前景。而通过调控Mn掺杂和点缺陷能够有效改善ZnO的磁光性能。但是,Mn掺杂和点缺陷对样品制备条件比较敏感,实验数据重复性差,导致加大了实验上调控Mn掺杂和点缺陷的难度。此外,掺杂体系的磁性来源、磁性机理和居里温度没有统一的结论。对系统地研究以上问题,第一性原理有一定的优势。本文用第一性原理系统地研究了Mn掺杂和点缺陷对ZnO磁光性能的影响。研究内容和结果如下:第一,研究了点缺陷对ZnO磁光性能的影响。结果显示,富锌条件下,含锌间隙（Zni）和氧空位（VO）的ZnO形成能相对较小;而富氧条件下,含锌空位(VZn)和氧间隙（Oi）的ZnO形成能相对较小。含Zni和VO的ZnO没有磁性,而含VZn和Oi的ZnO磁序态为反铁磁态。含VO和Zni的ZnO的带隙中形成施主杂质能级,吸收光谱红移。而且,杂质能级与费米能级重合,形成陷阱效应,降低电子与空穴复合率。这有利于设计和制备新型ZnO基光催化剂。含VZn和Oi的ZnO光学带隙变宽,吸收光谱都蓝移。第二,研究了不同掺杂位置的Mn(替换Zn位的表示MnZn;间隙位的表示Mni)和点空位(VZn和VO)对ZnO磁光性能的影响。不含VZn/VO的Mn掺杂ZnO中的Mn具有聚集分布的特点,而含VZn/VO的Mn掺杂ZnO中的Mn具有均匀分布的特点。含VZn的MnZn掺杂的ZnO和含VO的Mni掺杂的ZnO均有长程有序铁磁性,而且居里温度均高于室温,前者还具有明显的半金属性。掺杂体系磁性来源为以载流子为媒介的双交换作用,这与平均场近似理论和双交换机制相一致。不含VZn/VO的MnZn掺杂ZnO的吸收光谱红移,而Mni掺杂ZnO的吸收光谱蓝移。含VZn/VO的MnZn掺杂ZnO和含VO的Mni掺杂ZnO的吸收光谱都红移,而且VO对吸收光谱影响更加明显。第三,研究了不同配比量的Mn和VZn/VO对ZnO磁光性能的影响。含VZn的Mn掺杂ZnO具有半金属铁磁性,而且Mn:VZn=2:1时半金属性更强。含VO的Mn掺杂ZnO的磁性与VO没关系,而取决于Mn的掺杂量。平均场计算结果显示,含VZn/VO的Mn掺杂ZnO具有实现室温铁磁性特点。VO和VZn对ZnO:Mn的可见光吸收光谱都有影响,但是VZn影响不大。含VO的Mn掺杂ZnO的带隙中形成杂质能级,且杂质能级形成了陷阱效应,促进体系的光催化特性。而且,VO的浓度越高光学带隙越窄,说明Mn:VO比例的调节对Mn掺杂ZnO光学带隙的调整起到关键作用。第四,研究了不同价态的Mn和VZn/VO对ZnO磁光性能的影响以及机理。含中性VZn(表示V0Zn)的Mn2+掺杂ZnO的结构稳定,体系总磁矩最大。而且,掺杂体系具有室温铁磁性和半金属化特性,其磁性主要来源于以空穴为媒介的O2p和Mn3d之间的双交换作用和巡游电子自旋极化。这对设计和制备高磁矩、高居里温度的新型稀磁半导体非常有价值。VO0和V0Zn对可见光吸收光谱影响较大,而且波长在400-509nm范围内VO0的影响比较大,而波长大于509 nm时V0Zn的影响比较大。
二、用电子自旋控制原子核自旋（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用电子自旋控制原子核自旋（论文提纲范文）
（1）常温下异核自旋单态序的光学制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 核磁共振科学简介 |
| 1.2 核自旋对的单态和单态序 |
| 1.3 氮-空位色心系统 |
| 1.4 论文的主要内容和结构 |
| 第二章 核自旋超极化 |
| 2.1 固态样品中的核自旋超极化 |
| 2.2 液态样品中的核自旋超极化 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 核自旋单态序的超极化 |
| 3.1 强磁场下~(13)C-~1H自旋对的超极化差异 |
| 3.2 核自旋单态序超极化的制备 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）表面单分子动力学的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 分子机器与分子器件 |
| 1.2 基于固体表面的分子马达 |
| 1.2.1 固体表面的单个马达分子 |
| 1.2.2 固体表面的分子马达阵列与协同系统 |
| 1.3 自旋动力学领域的分子自旋器件 |
| 1.3.1 表面分子的自旋动力学特性 |
| 1.3.2 原子尺度自旋动力学的STM研究 |
| 1.4 论文选题与内容安排 |
| 第2章 实验技术与计算理论 |
| 2.1 扫描隧道显微镜技术(STM) |
| 2.1.1 STM的工作原理 |
| 2.1.2 扫描隧道谱(STS) |
| 2.1.3 超高真空技术(UHV) |
| 2.1.4 前级真空泵系统 |
| 2.1.5 低温技术 |
| 2.1.6 减震系统 |
| 2.1.7 针尖与样品的制备 |
| 2.2 密度泛函理论(DFT)计算方法 |
| 2.2.1 薛定谔方程 |
| 2.2.2 密度泛函理论(DFT) |
| 2.2.3 平面波与赝势 |
| 2.2.4 范德瓦尔斯(vdW)修正 |
| 2.3 本章总结 |
| 第3章 单分子转动动力学的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 偶氮苯分子转动特性的实验研究 |
| 3.2.1 偶氮苯分子在Au(111)表面的沉积与形貌 |
| 3.2.2 偶氮苯分子的转动动力学 |
| 3.3 表面单分子吸附和转动势垒的DFT计算 |
| 3.3.1 计算方法与参数设置 |
| 3.3.2 计算结果与分析 |
| 3.4 本章总结 |
| 第4章 磁性纳米结构的探索 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 磁性分子体系与纳米结构的制备 |
| 4.3 微型霍尔探头的制作 |
| 4.4 表面磁性原子吸附的建模与计算 |
| 4.4.1 单原子的自旋多重态计算 |
| 4.4.2 单原子自旋共振参数的GIPAW方法 |
| 4.4.3 ESR谱的模拟 |
| 4.5 本章总结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）二维材料电子相关性质及层间弱相互作用的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写及单位说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二维材料 |
| 1.3 二维多层材料 |
| 1.3.1 二维范德华异质结 |
| 1.3.2 二维范德华同质多层 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 理论方法 |
| 2.1 多粒子体系的薛定谔方程和本征值 |
| 2.1.1 绝热(Born-oppenheimer)近似 |
| 2.1.2 Hartree-Fock近似 |
| 2.2 密度泛函理论(Density functional theory) |
| 2.3 交换关联能泛函 |
| 2.3.1 局域密度近似(LDA) |
| 2.3.2 广义梯度近似(GGA) |
| 2.3.3 轨道定域泛函(LDA/GGA+U) |
| 2.3.4 杂化泛函(HSE) |
| 2.4 非平衡格林函数方法 |
| 2.5 非绝热分子动力学 |
| 参考文献 |
| 第三章 新型二维材料的电子和拓扑性质 |
| 3.1 二维Sb_2Te_2X(X=S、Se)的电子及光学性质研究 |
| 3.1.1 实验和理论研究背景 |
| 3.1.2 计算方法和模型 |
| 3.1.3 结果和讨论 |
| 3.1.3.1 Sb_2Te_2X的结构和稳定性 |
| 3.1.3.2 Sb_2Te_2X的电子性质 |
| 3.1.3.3 Sb_2Te_2X的光学和输运性质 |
| 3.1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 3.2 二维Bi_2ON量子反常霍尔效应的研究 |
| 3.2.1 实验和理论研究背景 |
| 3.2.2 计算方法和模型 |
| 3.2.3 结果和讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 层间相互作用对光电转换性质的影响 |
| 4.1 InSe/g-C_3N_4异质结分解水催化剂的设计与研究 |
| 4.1.1 实验和理论研究背景 |
| 4.1.2 计算方法和模型 |
| 4.1.3 结果和讨论 |
| 4.1.3.1 单层InSe和g-C_3N_4的晶体和电子结构 |
| 4.1.3.2 InSe/g-C_3N_4异质结双层的界面性质 |
| 4.1.3.3 g-C_3N_4/InSe三层异质结的性质 |
| 4.1.3.4 异质结的光学和光激发载流子输运 |
| 4.1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 4.2 层状TiNX (X=F、Cl、Br)单层和异质双层的研究 |
| 4.2.1 实验和理论研究背景 |
| 4.2.2 计算方法和模型 |
| 4.2.3 结果和讨论 |
| 4.2.3.1 TiNX (X=F、Cl、Br、I)的晶体结构与稳定性 |
| 4.2.3.2 电子和光学性质 |
| 4.2.3.3 异质双层作为激子太阳能电池的能量转换效率 |
| 4.2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 4.3 Janus-MoSSe/WSe_2异质界面的光激发动力学 |
| 4.3.1 实验和理论研究背景 |
| 4.3.2 计算方法和模型 |
| 4.3.3 结果和讨论 |
| 4.3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 层间相互作用与铁电相关性质关系的构筑 |
| 5.1 单元素蓝磷,砷烯,锑烯双层中的面外铁电和多铁 |
| 5.1.1 实验和理论研究背景 |
| 5.1.2 计算方法和模型 |
| 5.1.3 结果和讨论 |
| 5.1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 5.2 二维范德华材料中的面内面外关联铁电 |
| 5.2.1 实验和理论研究背景 |
| 5.2.2 结果和讨论 |
| 5.2.3 小结 |
| 参考文献 |
| 5.3 范德华多层中的铁电和拓扑耦合 |
| 5.3.1 实验和理论研究背景 |
| 5.3.2 结果和讨论 |
| 5.3.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论及创新点 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录及参与会议等情况 |
| 附录: 攻读学位期间发表的学术论文原文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）新型二维材料铁性及多功能性质的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二维材料的研究进展 |
| 1.3 二维铁性材料的探索 |
| 1.3.1 二维铁磁/反铁磁材料 |
| 1.3.2 二维铁电材料 |
| 1.3.3 二维铁弹材料 |
| 1.3.4 二维三铁材料 |
| 1.4 二维材料在多功能器件中的应用 |
| 1.5 本论文的研究内容与主要结论 |
| 参考文献 |
| 第二章 第一性原理计算方法和软件介绍 |
| 2.1 多粒子体系Schr(?)dinger方程 |
| 2.1.1 多粒子体系Schr(?)dinger方程 |
| 2.1.2 Born-Oppenheimer近似 |
| 2.1.3 Hartree-Fock自洽场方法 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Tomas-Fermi模型 |
| 2.2.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.3 交换关联泛函 |
| 2.3.1 局域密度近似(LDA) |
| 2.3.2 广义梯度近似(GGA) |
| 2.3.3 轨道泛函GGA+U |
| 2.3.4 杂化泛函 |
| 2.4 第一性原理计算软件包 |
| 参考文献 |
| 第三章 二维材料的电子结构及其铁性的理论研究 |
| 3.1 二维γ-SbX (X=As和P)中的铁电性及光学性质研究 |
| 3.1.1 实验和理论研究背景 |
| 3.1.2 计算方法和模型 |
| 3.1.3 结果和讨论 |
| 3.1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 3.2. 双层CrI_3中异质结面诱导的非易失性铁磁性 |
| 3.2.1 实验和理论研究背景 |
| 3.2.2 计算方法和模型 |
| 3.2.3 结果和讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 二维材料中本征三铁性的理论研究 |
| 4.1.1 实验和理论研究背景 |
| 4.1.2 计算方法和模型 |
| 4.1.3 结果和讨论 |
| 4.1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 二维材料中的多功能性质研究 |
| 5.1 二维BI中的铁电性、超高载流子迁移率和负泊松比性质研究 |
| 5.1.1 实验和理论研究背景 |
| 5.1.2 计算方法和模型 |
| 5.1.3 结果和讨论 |
| 5.1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 5.2 二维PtI_2中的光催化析氧反应和负泊松比性质研究 |
| 5.2.1 实验和理论研究背景 |
| 5.2.2 计算方法和模型 |
| 5.2.3 结果和讨论 |
| 5.2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 5.3 二维X-Tl_2S (X=E、1T和2H)中的半导体和能谷性质研究 |
| 5.3.1 实验和理论研究背景 |
| 5.3.2 计算方法和模型 |
| 5.3.3 结果和讨论 |
| 5.3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论与创新点 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录和获奖等情况 |
| 附录: 攻读博士学位期间所发表的英文论文(原文) |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）铁基超导体中新奇电子态的核磁共振（NMR）研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 关联金属与铁基超导体 |
| 1.1 关联金属 |
| 1.1.1 从自由电子气到关联金属(“适度的自由更有趣”) |
| 1.1.2 从局域自旋链到关联金属(“让电子动,情况会很不一样”) |
| 1.1.3 局域轨道构型所扮演的作用以及自旋-轨道耦合效应 |
| 1.2 铁基超导体 |
| 1.2.1 铁基超导体的晶体结构,电子结构及相图演化 |
| 1.2.2 铁基超导体中电子系统物理性质的实验证据及指示 |
| 1.2.3 铁基超导体的超导特性 |
| 1.2.4 铁基超导体的理论模型 |
| 1.2.5 铁基超导体中悬而未决的问题及可能的研究方向 |
| 第2章 核磁偶/电四极矩共振的基本原理,实验方法及对关联金属体系的探测 |
| 2.1 核磁共振的基本原理 |
| 2.1.1 原子核的低能自由度与晶体中的核自旋系统(“来自原子核的信使”) |
| 2.1.2 原子核与电子的超精细相互作用(“核自旋与电子共舞”) |
| 2.1.3 空间结构因子与三大时间尺度(“核自旋眼中电子的远近动静”) |
| 2.2 核磁共振实验平台与脉冲核磁共振实验技术 |
| 2.2.1 低温核磁共振实验平台 |
| 2.2.2 脉冲核磁共振实验技术 |
| 2.2.3 实验装置,实验设置及测量方法 |
| 2.3 NMR/NQR对关联金属体系电子性质的探测 |
| 2.3.1 NMR/NQR对电子序的测量 |
| 2.3.2 NMR/NQR对低能涨落(电子结构不稳定性及态密度)的测量 |
| 2.3.3 NMR/NQR对非常规超导态的表征 |
| 第3章 铁基超导体FeSe中自旋-轨道交织的电子向列序 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 3.2.2 NMR测量装置,设置及流程 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 ~(57)Fe的奈特位移的各向异性:轨道依赖的自旋磁化率 |
| 3.3.2 超越平庸铁磁轨道序的轨道重构 |
| 3.3.3 自旋空间各向异性的证据:均匀自旋磁化率 |
| 3.3.4 自旋空间各向异性证据:动态自旋磁化率 |
| 3.3.5 相关实验结果的分析细节 |
| 3.4 讨论 |
| 3.5 结论及本章小结 |
| 第4章 静水压下FeSe中电子向列序的演化及磁有序预相变(短程磁有序) |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 4.2.2 高压NMR测量装置,设置及流程 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.3.1 电子向列序随静水压的演化 |
| 4.3.2 ~(57)Fe位NMR谱线的各向异性及磁有序预相变 |
| 4.3.3 超导转变随压力的演化及其与磁有序的关系 |
| 4.3.4 FeSe低温低能磁涨落的多起源特征 |
| 4.4 讨论 |
| 4.5 结论及本章小结 |
| 第5章 块体FeSe超导态Knight位移的下降及磁通晶格相中的反常束缚态 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 5.2.2 NMR测量装置,设置及流程 |
| 5.3 实验结果及分析 |
| 5.3.1 FeSe超导态Knight位移的本征下降 |
| 5.3.2 FeSe超导态磁通晶格中的反常束缚态 |
| 5.3.3 超导态复杂的RF加热效应 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 结论及本章小结 |
| 第6章 复杂异质结构铁基超导体Ba_2Ti_2Fe_2As_4O中分层的2D轨道玻璃态及自旋玻璃态 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 6.2.2 NMR测量装置,设置及基本的数据分析方法 |
| 6.3 研究背景 |
| 6.4 不同层物理性质的NMR表征-As_1,As_2的确认 |
| 6.5 [Ti_2As_2O]层中的二维轨道玻璃态 |
| 6.5.1 二维(2D)轨道玻璃态的揭示 |
| 6.5.2 二维(2D)轨道玻璃态随温度的演化 |
| 6.5.3 二维(2D)轨道玻璃态可能的涨落形式 |
| 6.6 [Fe_2As_2]层中的自旋玻璃态 |
| 6.6.1 短程或非公度磁有序转变的揭示及其与超导态的共存 |
| 6.6.2 自掺杂及晶格参数变化导致的量子临界行为 |
| 6.7 相关分析的细节及补充材料 |
| 6.7.1 NMR测量条件下的超导转变 |
| 6.7.2 高低温NMR谱线的特征及本征Knight位移的提取 |
| 6.7.3 As_1位置EFG参数随温度的演化及谱线拟合的细节 |
| 6.7.4 非公度电荷密度波/电荷序(ICDW/ICO)的排除 |
| 6.7.5 局域轨道“晃动”模型对As_1位置1/T_1的解释[548,570-571] |
| 6.8 讨论 |
| 6.9 结论及本章小结 |
| 第7章 重空穴掺杂铁基超导体CsFe_2As_2及系列低Tc-FeSe单晶的NMR表征 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验方法 |
| 7.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 7.2.2 NMR测量装置,设置及流程 |
| 7.3 系列低Tc-FeSe单晶的NMR表征 |
| 7.3.1 离子交换法合成的FeSe单晶的NMR表征 |
| 7.3.2 不同Fe,Se比例FeSe单晶的对比研究 |
| 7.4 CsFe_2As_2中轨道选择的关联及可能的向列序 |
| 7.4.1 ~(57)Fe位Knight位移各向异性:轨道选择的Mott转变及电子态渡越 |
| 7.4.2 ~(57)Fe位NMR谱线展宽的各向异性:可能的电子向列序证据或短程磁有序 |
| 7.4.3 CsFe_2As_2中低能自旋涨落的特征 |
| 7.5 结论及本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）多种维度半导体中局域电子自旋动力学（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 半导体局域电子的物理特性 |
| 1.2 半导体自旋电子学简介 |
| 1.3 自旋弛豫与退相机制 |
| 1.3.1 Elliott-Yafet机制 |
| 1.3.2 D'yakonov-Perel'机制 |
| 1.3.3 Bir-Aronov-Pikus机制 |
| 1.3.4 超精细相互作用 |
| 1.3.5 Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 |
| 1.3.6 电子-空穴交换相互作用 |
| 1.3.7 g因子非均匀退相位机制 |
| 1.4 自旋极化的光学探测方法 |
| 1.4.1 时间分辨法拉第/克尔旋转光谱法 |
| 1.4.2 时间分辨椭偏光谱法 |
| 1.4.3 时间分辨圆偏振吸收光谱法 |
| 1.4.4 时间分辨圆偏振光致发光光谱法 |
| 1.5 半导体局域电子自旋动力学研究概况 |
| 1.5.1 零维胶体量子点自旋动力学 |
| 1.5.2 二维过渡金属二硫化物自旋动力学 |
| 1.5.3 块体半导体自旋动力学 |
| 1.6 本论文的主要工作和创新点 |
| 第二章 本论文采用的探测方法及实验装置 |
| 2.1 本论文采用的探测方法 |
| 2.2 实验装置 |
| 2.2.1 激光源 |
| 2.2.2 实验光路 |
| 2.2.3 低温系统 |
| 第三章 CdSe胶体量子点电子自旋动力学 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 原装量子点及其添加OT和Li[Et_3BH]的电子自旋动力学对比 |
| 3.3.2 S_1电子自旋动力学的横向磁场依赖 |
| 3.3.3 S_1电子自旋动力学的纵向磁场依赖 |
| 3.3.4 S_2电子自旋动力学的横向磁场依赖 |
| 3.3.5 S_2电子自旋动力学的纵向磁场依赖 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 单层MoS_2局域电子自旋动力学 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 基本现象 |
| 4.3.2 泵浦和探测波长依赖 |
| 4.3.3 横向磁场依赖 |
| 4.3.4 纵向磁场依赖 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 ZnO单晶局域电子自旋动力学 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 泵浦和探测波长依赖 |
| 5.3.2 泵浦光能量密度依赖 |
| 5.3.3 横向和纵向磁场依赖 |
| 5.3.5 温度依赖 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
| 作者简历 |
| 在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）基于第Ⅳ主族元素的低维纳米结构设计及其电子输运性质（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 本文的创新点 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 低维纳米电子材料的发展 |
| 1.2 纳米电子学和自旋电子学 |
| 1.3 低维纳米结构电子输运性质的研究概况 |
| 1.3.1 负微分电阻效应 |
| 1.3.2 整流效应与自旋整流效应 |
| 1.3.3 隧穿磁电阻效应 |
| 1.4 第Ⅳ主族元素纳米材料及其器件的研究现状 |
| 1.4.1 碳材料及其器件 |
| 1.4.1.1 石墨烯 |
| 1.4.1.2 富勒烯及其衍生物 |
| 1.4.1.3 碳纳米管 |
| 1.4.1.4 碳环 |
| 1.4.2 碳化硅纳米带及其器件 |
| 1.4.3 锗基磁性材料及其器件 |
| 1.4.4 铅基材料及其器件 |
| 1.5 本课题的研究意义和主要内容 |
| 第二章 研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 第一性原理概述 |
| 2.3 密度泛函理论 |
| 2.3.1 Born-Oppenheimen绝热近似 |
| 2.3.2 Hartree-Fork近似 |
| 2.3.3 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.3.4 Kohn-Sham方程 |
| 2.4 纳米电子器件输运性质的计算方法 |
| 2.4.1 Landauer-Buttiker公式 |
| 2.4.2 非平衡格林函数理论 |
| 2.4.3 纳米电子器件输运性质的计算方法 |
| 2.4.4 计算软件介绍 |
| 第三章 碳基纳米器件的构造及其电子输运性质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 器件模型与参数选择 |
| 3.2.1 环状C_(18)分子器件 |
| 3.2.2 双节点中空富勒烯 |
| 3.2.3 锥形、纺锤形和沙漏形碳材料器件 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 多种输运表现的环状C_(18)分子器件及机理解释 |
| 3.3.1.1 不同维度电极的环状C_(18)器件的电流电压特性 |
| 3.3.1.2 平衡态环状C_(18)器件的电子输运 |
| 3.3.1.3 非平衡态环状C_(18)器件的电子输运 |
| 3.3.2 双节点中空富勒烯的电子输运性质 |
| 3.3.2.1 插入气体的双节点中空富勒烯结构的电荷转移机制 |
| 3.3.2.2 双节点中空富勒烯器件的电子输运性质及其机理解释 |
| 3.3.3 锥形、纺锤形和沙漏形碳材料器件 |
| 3.3.3.1 锥形、纺锤形和沙漏形碳材料器件的电子输运性质 |
| 3.3.3.2 锥形、纺锤形和沙漏形碳材料器件的自旋电子输运性质 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于SiC构建的“Y”形PbS/PbSe纳米器件及其电子输运性质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件模型与参数选择 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 器件的电流电压特性 |
| 4.3.2 器件的电子结构 |
| 4.3.3 器件的局域态密度 |
| 4.3.4 器件的整流比和透射谱 |
| 4.3.5 纳米带结构对器件电流电压特性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Pb及PbSi纳米线的电子输运性质 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 器件模型与参数选择 |
| 5.2.1 Pb纳米线 |
| 5.2.2 包裹门电极的PbSi纳米线 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Pb纳米线的结构与电子输运性质 |
| 5.3.1.1 Pb纳米线的几何结构 |
| 5.3.1.2 Pb纳米线的电流电压特性 |
| 5.3.1.3 Pb纳米线的电子结构及电子输运性质的机理解释 |
| 5.3.2 掺杂Si的Pb纳米线的几何结构 |
| 5.3.3 PbSi纳米线的电子输运性质 |
| 5.3.4 PbSi纳米线的电子输运性质的机理解释 |
| 5.3.4.1 PbSi纳米线的透射谱 |
| 5.3.4.2 PbSi纳米线的电子结构与透射谱的对应 |
| 5.3.5 门电压对PbSi纳米线电子输运性质的影响及机理解释 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 锗基磁性异质结及其电子输运性质 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 器件模型与参数选择 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 锗基磁性异质结的电子结构 |
| 6.3.2 锗基磁性异质结的电子输运性质 |
| 6.3.3 电子输运性质的机理解释 |
| 6.3.4 势垒层对电子输运性质的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 附录(Ⅰ) 攻读博士学位期间发表的学术成果 |
| 1. 论文 |
| 2. 专着 |
| 附录(Ⅱ) 攻读博士学位期间获奖情况 |
| 附录(Ⅲ) 攻读博士学位期间参与项目情况 |
| 外文文章 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）拓扑输运和拓扑态调控的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 理论计算方法简介 |
| 1.1 第一性原理计算的理论基础 |
| 1.1.1 从氢原子体系到多体问题 |
| 1.1.2 Born-Oppenheimer近似 |
| 1.1.3 Hartree-Fock方程与Slater行列式 |
| 1.1.4 密度泛函理论 |
| 1.1.5 平面波基组 |
| 1.2 紧束缚模型方法 |
| 1.2.1 紧束缚近似与原子轨道线性组合法 |
| 1.2.2 紧束缚模型的应用 |
| 1.2.3 Wannier函数 |
| 1.3 表面格林函数方法 |
| 1.4 计算软件介绍 |
| 第2章 拓扑态概述 |
| 2.1 绝缘体体系 |
| 2.1.1 拓扑端点态 |
| 2.1.2 整数量子霍尔效应 |
| 2.1.3 量子自旋霍尔效应 |
| 2.1.4 三维拓扑绝缘体 |
| 2.1.5 量子反常霍尔效应的实现 |
| 2.1.6 高阶拓扑绝缘体 |
| 2.2 半金属体系 |
| 2.2.1 Dirac费米子 |
| 2.2.2 Weyl费米子 |
| 2.2.3 拓扑半金属的输运特征 |
| 2.2.4 拓扑半金属体系的拓展 |
| 第3章 光场中折叠石墨烯的拓扑态 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.1.1 石墨烯与拓扑态 |
| 3.1.2 偏振光诱导拓扑态 |
| 3.1.3 拓扑界面的分类 |
| 3.2 理论与计算方法 |
| 3.2.1 弯曲石墨烯的紧束缚模型 |
| 3.2.2 Floquet理论 |
| 3.3 光场中的折叠石墨烯 |
| 3.3.1 第二类拓扑界面的产生机理 |
| 3.3.2 折叠石墨烯的结构 |
| 3.3.3 拓扑界面态 |
| 3.4 光场中的碳纳米管 |
| 3.4.1 理想的单层碳纳米管 |
| 3.4.2 塌陷碳纳米管 |
| 3.5 光场中的周期性折叠结构 |
| 3.5.1 周期性折叠石墨烯 |
| 3.5.2 周期性褶皱石墨烯 |
| 3.5.3 光场频率的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 Te单质中的拓扑输运 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.1.1 自旋轨道耦合与拓扑材料 |
| 4.1.2 Weyl半导体 |
| 4.1.3 对数量子振荡 |
| 4.2 Te单质性质的概述 |
| 4.2.1 Te单质的晶体结构 |
| 4.2.2 Te单质的能带结构 |
| 4.3 含有空位的Te单质体系 |
| 4.3.1 载流子浓度 |
| 4.3.2 缺陷体系的结构 |
| 4.3.3 缺陷形成的电荷中心 |
| 4.4 Te单质中的Weyl点 |
| 4.4.1 能带中Weyl点的手性 |
| 4.4.2 Weyl点与对称性的关系 |
| 4.4.3 手性反常和Berry曲率 |
| 4.4.4 对数量子振荡的分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 单层FeSe中的高阶拓扑绝缘体态 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.1.1 单层反铁磁拓扑绝缘体FeSe |
| 5.1.2 分数质量扭转 |
| 5.2 单层FeSe的性质 |
| 5.2.1 单层FeSe的原子结构 |
| 5.2.2 单层FeSe的能带结构 |
| 5.2.3 单层FeSe中的二阶拓扑绝缘体态 |
| 5.3 模型哈密顿量方法 |
| 5.3.1 单层FeSe的有效哈密顿量 |
| 5.3.2 单层FeSe的拓扑边界态 |
| 5.3.3 边界态基组 |
| 5.4 第一性原理计算 |
| 5.4.1 计算方法 |
| 5.4.2 单层FeSe的边界态 |
| 5.4.3 单层FeSe团簇中的拓扑端点态 |
| 5.4.4 磁矩变化的影响 |
| 5.5 (LiFe)OHFeSe中的拓扑棱态 |
| 5.5.1 二阶弱拓扑绝缘体 |
| 5.5.2 计算方法和结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（9）低维量子磁性的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 低维量子磁性 |
| 1.2 金属磁性 |
| 1.3 研究动机和研究内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 密度泛函理论 |
| 2.1 密度泛函理论简介 |
| 2.2 Hartree-Fock理论 |
| 2.3 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.4 Kohn-Sham方程 |
| 2.5 交换关联泛函 |
| 2.6 平面波近似和赝势 |
| 2.7 计算精度与影响因素 |
| 2.8 第一性原理计算软件VASP及计算步骤 |
| 2.9 电子能带结构计算的方法 |
| 2.10 本章小结 |
| 第三章 SeVX(X=Se,S,Te,Cr,Mn,Fe,Co)的磁性能和电子结构 |
| 3.1 计算细节 |
| 3.2 SeVX(X=Se,S,Te,Mn,Fe)相结构影响电子性质 |
| 3.3 SeVCr的自旋极化 |
| 3.4 SeVCo中 Co的高低自旋态 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 异质界面的量子磁性 |
| 4.1 NiFe_2O_4/NiO异质结构的交换偏置 |
| 4.2 Fe/PbZr_xTi_(1-x)O_3的Rashba效应 |
| 4.3 拓扑/反铁磁异质结构Bi_2Te_3/CrSb的交换相互作用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 结果总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（10）Mn掺杂和点缺陷对ZnO磁、光性能影响的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 稀磁半导体的研究情况 |
| 1.2 稀磁半导体的磁性来源 |
| 1.2.1 RKKY理论 |
| 1.2.2 平均场理论 |
| 1.2.3 双交换作用理论 |
| 1.2.4 束缚磁极化子(BMP)理论 |
| 1.3 半导体吸收光谱 |
| 1.3.1 能带带尾效应 |
| 1.3.2 伯斯坦-莫斯(B-M)效应 |
| 1.3.3 带隙重整化效应 |
| 1.4 ZnO的结构与性质 |
| 1.5 ZnO基稀磁半导体的研究现状 |
| 1.5.1 无掺杂ZnO磁光性能的研究进展 |
| 1.5.2 磁性离子掺杂ZnO的磁光性能研究进展 |
| 1.5.3 非磁性离子掺杂ZnO的磁光性能研究进展 |
| 1.6 研究目的和研究内容 |
| 1.7 创新点 |
| 第二章 理论与计算方法 |
| 2.1 理论方法 |
| 2.1.1 绝热(Born-Oppenheimer)近似 |
| 2.1.2 单电子(Hartree)近似 |
| 2.1.3 Hartree-Fock近似 |
| 2.2 密度泛函(DFT)理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 局域密度近似(LDA) |
| 2.2.4 广义梯度近似(GGA) |
| 2.2.5 杂化密度泛函 |
| 第三章 本征点缺陷对ZnO磁光性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与计算方法 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 结构和稳定分析 |
| 3.3.2 电子结构和磁性分析 |
| 3.3.3 磁性机理分析 |
| 3.3.4 光学性质分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同掺杂位置的Mn和点空位对ZnO磁光性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型与计算方法 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 结构、形成能和磁矩分析 |
| 4.3.2 磁性来源分析 |
| 4.3.3 磁性机理分析 |
| 4.3.4 居里温度分析 |
| 4.3.5 光学性质分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 不同配比量的Mn和点空位对ZnO磁光性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型与计算方法 |
| 5.2.1 理论模型 |
| 5.2.2 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 形成能分析 |
| 5.3.2 磁性和半金属化分析 |
| 5.3.3 磁性来源分析 |
| 5.3.4 居里温度分析 |
| 5.3.5 光学性质分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 不同价态的Mn和点空位对ZnO磁光性能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法与模型 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 结构与稳定性分析 |
| 6.3.2 电子结构与磁性分析 |
| 6.3.3 磁性机理分析 |
| 6.3.4 磁性与居里温度 |
| 6.3.5 光学性质分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
四、用电子自旋控制原子核自旋（论文参考文献）
- [1]常温下异核自旋单态序的光学制备[D]. 杨逸. 湖南师范大学, 2021
- [2]表面单分子动力学的研究[D]. 郝东. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [3]二维材料电子相关性质及层间弱相互作用的理论研究[D]. 梁岩. 山东大学, 2021(11)
- [4]新型二维材料铁性及多功能性质的理论研究[D]. 申世英. 山东大学, 2021(11)
- [5]铁基超导体中新奇电子态的核磁共振（NMR）研究[D]. 李建. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]多种维度半导体中局域电子自旋动力学[D]. 吴真. 华东师范大学, 2021(08)
- [7]基于第Ⅳ主族元素的低维纳米结构设计及其电子输运性质[D]. 张力舒. 山东大学, 2021(11)
- [8]拓扑输运和拓扑态调控的理论研究[D]. 赵赣. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [9]低维量子磁性的第一性原理研究[D]. 豆爽. 兰州大学, 2021
- [10]Mn掺杂和点缺陷对ZnO磁、光性能影响的第一性原理研究[D]. 关玉琴. 内蒙古工业大学, 2021(01)