【摘 要】
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二维磁性材料是近几年新兴的研究领域,该材料在开发自旋电子器件等领域具备良好的应用潜能.为了了解二维磁性材料的磁性质,明确体系内各近邻磁性原子间的磁相互作用非常重要.第一性原理为各近邻磁交换参数的计算奠定了基础.目前各近邻参数的第一性原理计算常用的是能量映射法,但这种方法存在一定的缺陷.本文通过广义布洛赫条件推导了 3种常见二维磁性结构的海森伯作用与Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的自旋螺旋色散关系,这3种结构为四方结构,元胞包含一个磁性原子的六角结构,元胞包含两个磁性原子的六角结
【机 构】
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南京航空航天大学理学院物理系,南京 210006;南京航空航天大学,空天信息材料与物理工信部重点实验室,南京 210006;苏州科技大学物理科学与技术学院,江苏省微纳米热流技术与能源应用重点实验室,苏
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二维磁性材料是近几年新兴的研究领域,该材料在开发自旋电子器件等领域具备良好的应用潜能.为了了解二维磁性材料的磁性质,明确体系内各近邻磁性原子间的磁相互作用非常重要.第一性原理为各近邻磁交换参数的计算奠定了基础.目前各近邻参数的第一性原理计算常用的是能量映射法,但这种方法存在一定的缺陷.本文通过广义布洛赫条件推导了 3种常见二维磁性结构的海森伯作用与Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的自旋螺旋色散关系,这3种结构为四方结构,元胞包含一个磁性原子的六角结构,元胞包含两个磁性原子的六角结构.为了将本文推导的自旋螺旋色散关系应用于实际,我们通过第一性原理计算了一些材料的海森伯和DM作用的交换参数,这些材料分别是MnB,VSe2,MnSTe,Cr2I3Cl3.其中,MnSTe和Cr2I3Cl3都属于二维Janus材料,磁性原子层的上下层对称性破缺,整个体系存在DM相互作用.
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采用Pekar变分法和幺正变换相结合的方法研究了各向异性量子点中束缚磁极化子的Rashba效应和Zeeman效应.通过理论推导,得到束缚磁极化子基态能量的表达式.讨论了极化子基态能量与横向有效受限长度、纵向有效受限长度、磁场回旋共振频率、库仑束缚势的关系.由于晶体结构反演非对称性和时间反演非对称性,极化子能量发生Rashba自旋轨道分裂和Zeeman分裂.在强、弱磁场下,分别讨论了 Zeeman效应和Rashba效应在能量分裂中所占的主导地位.由于声子和杂质的存在,极化子比裸电子态更稳定.
直接驱动激光聚变通过整形后的纳秒脉冲激光辐照氘氚(DT)球壳靶,经球对称压缩加速后,在中心转滞获得高温等离子体热斑,实现聚变点火.在球壳靶受到压缩和加速过程中等离子体界面的流体力学不稳定性,特别是瑞利-泰勒不稳定性的增长有可能会对压缩壳层造成破坏,导致点火的失败.本文通过理论解析和数值模拟,对基于Zhang等提出的双锥对撞点火方案(2020 Philos.Trans.A Math.Phys.Eng.Sci.37820200015)在2020年冬季实验条件下的流体力学不稳定性增长进行了分析.结果显示理论模型
本文简单回顾了固液相变储热材料发展历程,重点针对纳米多孔定形相变材料,从材料层面的研发设计,到热物理层面的微观限域空间负载、结晶、导热机理,乃至围绕异相/异质匹配提出的显著提升相变蓄传热性能的强化手段进行了总结.同时,指出了目前受制于单一尺度孔径无法兼顾储释热的密度和速率的现状,并探讨在此基础上借助新型多级尺度孔径的骨架材料以突破瓶颈的可能.最后,系统梳理了与之伴随的一系列亟待解决的科学问题、机遇和挑战.
有机-无机卤化钙钛矿材料因具有优异的光电性质而被广泛应用于太阳电池中,然而材料及器件的稳定性及含铅问题却严重制约其生产发展.与杂化钙钛矿相比,无机非铅钙钛矿Cs3Bi2I9因具有更强的稳定性和环境友好性受到人们的广泛关注.Cs3Bi2I9具有单斜、三角和六方3种晶型,目前,对Cs3Bi2I9的理论和实验研究主要集中在六方相.本文基于密度泛函理论的第一性原理对Cs3Bi2I9单斜、三角和六方相的电子性质、载流子有效质量(m*)、稳定性和光学性质进行了理论研究.结果表明,3种晶相具有相近的稳定性,三角相因具有
Z箍缩负载初始化电流通道的形成建立过程、电流密度分布模式及其演化特征对研究等离子体动力学发展、分析等离子体不稳定性模式、开展磁流体数值模拟工作等具有重要意义.平面薄膜是研究这一问题中具有连续二维结构的理想构型.基于理想无限长平板假设下的反场薄膜-回流柱负载模型,通过理论对电感主导模式下的电流通道建立和演化过程、薄膜平面磁场分布特征和薄膜各部分受力特征进行了计算分析.通过开展对称型与非对称型下的平面薄膜电爆炸实验,以可见光分幅相机记录薄膜等离子体自辐射光分布为主要诊断手段开展了实验验证.结果显示,早期电流的
联苯烯单层由碳原子的四元、六元和八元环组成,具有与石墨烯相似的单原子层结构.2021年5月,Science首次报道了该材料的实验合成,引起了科研工作者的极大关注.基于第一性原理的密度泛函方法,研究了铁原子在联苯烯单层的吸附构型并分析了其电子结构.结构优化、吸附能和分子动力学的计算表明,联苯烯单层的四元环空位是铁原子最稳定的吸附位点,吸附能可达1.56 eV.电子态密度计算表明铁3d电子与碳的2p电子有较强的轨道杂化,同时电荷转移计算显示铁原子向近邻碳原子转移的电荷约为0.73个电子,说明联苯烯单层与吸附的
借助第一性原理计算,对VOBr2单层的结构、磁性以及铁电性进行了系统研究.计算结果表明低温下VOBr2会产生自发铁电极化,从高对称顺电相转变为铁电相结构.与同族姊妹材料VOI2不同的是,V的二聚化现象不仅无法在VOBr2中稳定存在,还会导致局域磁矩淬灭.此外,VOBr2易磁化轴在面内a轴方向,面内a,b轴上近邻磁矩均为反铁磁耦合.VOBr2中的铁电极化主要由V在a轴方向V—O—V链上的铁电位移产生,大小约为40μC/cm2.与铁电同步翻转相比,通过分步翻转不同链上的铁电极化,可以有效降低铁电翻转能垒,从而
碳化硅(SiC)由于性能优异,已广泛应用于核技术领域.在辐照环境下,载能入射粒子可使材料中的原子偏离晶体格点位置,进而产生过饱和的空位、间隙原子、错位原子等点缺陷,这些缺陷将改变材料的热物性能,劣化材料的服役性能.因此,本文利用平衡分子动力学方法(Green-Kubo方法)采用Tersoff型势函数研究了点缺陷对立方碳化硅(b-SiC或3C-SiC)热传导性能的影响规律.研究过程中考虑的点缺陷包括:Si间隙原子(SiI)、Si空位(SiV)、Si错位原子(SiC)、C间隙原子(CI)、C空位(CV)和C错
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在纳米逻辑器件中,制造低的肖特基势垒仍然是一个巨大的挑战.本文采用密度泛函理论研究了非对称氧掺杂对石墨烯/二硒化钼异质结的结构稳定性和电学性质的影响.结果表明石墨烯与二硒化钼形成了稳定的范德瓦耳斯异质结,同时保留了各自的电学特性,并且形成了 0.558 eV的n型肖特基势垒.此外,能带和态密度数据表明非对称氧掺杂可以调控石墨烯/二硒化钼异质结的肖特基接触类型和势垒高度.当氧掺杂在界面内和界面外时,随着掺杂浓度的增大,肖特基势垒高度都逐渐降低.特别地,当氧掺杂在界面外时,n型肖特基势垒高度可以降低到0.11