Электронная структура и химическая связь в сверхпроводящем дибориде магния и родственных соединениях

• Автор: Шеин, Игорь Роленович
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ДИНОРИД МАГНИЯ И РОДСТВЕННЫЕ

СОЕДИНЕНИЯ СИНТЕЗ И СВОЙСТВА

1.1.0 некоторых особенностях сверхпроводящего МцВ2

1.2. Кристаллическая структура диборида магния.

1.3. Электронная структура и физические свойства диборида магния.

1.4. Эффекты допирования и твердые растворы на основе 2.

1.4.1. Влияние допирования металлической полрешетки на электронную структу ру и сверхпроводящие свойства .

1.4.2. Допирование подрешетки бора в 2

1.4.3. Трехкомпонентные бориды со структурой типа АШг

1.5. Сверхпроводящие дибориды 5, р, металлов и родственных А1Вгподобных фаз. Влияние эффектов нестехиометрии
1.5.1. А1В2подобные дибориды металлов
1.5.2. Эффекты нестехиометрии в диборидах катионные вакансии.
1.5.3. АШгподобные фазы, не содержащие бор
1.6. Эпекгронные свойства сверхпроводящих фаз со структурой флюорита
1.7. Электронная структура и сверхпроводимость элементарното бора и высших боридов.
Глава 2. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ В ИССЛЕДОВАНИИ ЭЛЕКТРОННОЙ
СТРУКТУРЫ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
2.1 .Теория функционала плотности.
2.2. Обменнокорреляционный функционал и приближение локальной электронной плотности
2.3. Проблемы приближения локальной электронной плотности
2.4. Используемые расчетные методы
2.4.1. Кластерный Хаметод дискретного варьирования
2.4.2. Расширенный метод Хюккеля сильной связи ТВЕНМ
2.4.3. Полнонотенциальный метод линейных ти1Ттйп орбиталей ЕР
ЬМТО.
2.5. Уравнение состояния твердого тела и упругие модули.
2.6. Определение температуры критического перехода в теории БКШ.
2.7. Функция электронной локализации
Глава 3. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ДИБОРИДА МАГНИЯ И ИЗОСТРУКТУРНЫХ КОМПЛЕКТНЫХ И ДЕФЕКТНЫХ ПО
КАТИОННОЙ ПОДРЕШЕТКЕ ДИБОРИДОВ 5, р, 1 МЕТАЛЛОВ
3.1. Особенности электронной структуры сверхпроводящего 2.
3.2. Зонная структура ВеВ2, 2, ЫаВ2 и Л1В2 в сравнении с 2.
3.3. Электронная структура диборидов металлов.
3.4. Электронная структура диборидов 4 металлов
3.5. Электронная структура диборидов 5 металлов.
3.6. Электронная структура диборидов и Ли.
3.7. Влияние катионных вакансий за электронную структуру диборидов 3металлов.
Выводы по главе
Глава 4. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СЛОИСТЫХ ФАЗ ТИПА
4.1. Электронная структура тВе2 и НШе
4.2. Электронная структура СаСа2.
4.3. Электронная структура тройных силицидов новых Д1В2 подобных свсрхпроводниковМХ1.хБ1х2 МСа, Бг, Ва, X А1. Оа
Выводы по главе.
Глава 5. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В Ве2В
И РОДСТВЕННЫХ ФАЗАХ СО СТРУКТУРОЙ ТИПА ФЛЮОРИТА.
5.1. Зонная структура и химическая связь в полубориде бериллия в сравнении с Вс2С
5.2. Энергетическая сгруктура флюоригоиодобных ВеВ, и А1ВеВ
5.3. Особенности зонной структуры СаР2 подобных сверхпроводников СоБЬ и ЮР
Выводы по главе.
ГЛАВА 6. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА ВЫСШИХ БОРИДОВ МЕТАЛЛОВ И
ЭЛЕМЕНТАРНОГО БОРА.
6.1. Зонная структура додэкаборидов УВ2 и 2.
6.2. Зонная структура гексаборида УВб
6.3. Модель перехода полупроводникметалл элементарного бора.
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Во второй главе описаны использованные в работе методы неэмпирической самосогласованный скалярно релятивистский полнопотенциальный метод ii орбиталей, неэмпирический кластерный метод дискретного варьирования, зонный метод сильной связи в аппроксимации расширенного метода Хюкксля сильной связи. Приведены основные положения теории сверхпроводимости, используемые методы расчета свойств кристаллов упругие модули, коэффициенты электронной теплоемкости у и др. В третьей главе представлены результаты расчетов зонной структуры, поверхностей Ферми, индексов межатомных взаимодействий и зарядовых распределений сверхпроводящего 2 и изоструктурных гексагональных диборидов МВ2 М , , , i, V, , , , I, Та, , . Одним из важнейших разделов главы являются пионерские исследования влияния катионных вакансий на электронную структуру диборидов металлов. В четвертой главе обсуждены особенности электронных свойств изоструктурных 2 неборидных А1В2 подобных фаз со слоями элементов i, , i и . Впервые изучены электронные свойства дибериллидов 2, Н1Ве2, дигаллида СаОа2, серии новых сверхпроводящих фаз переменного состава тройных силицидов ,,xi. Тс от химического состава. В пятой главе приведены результаты исследований зонной структуры и химической связи в Ве2В и родственных фазах со структурой типа флюорита , гипотетических , и низкотемпературных сверхпроводниках i2 и 2. Высказано предположение о возможности сверхпроводимости . Ве2В. Для i2 и 2 впервые подробно рассмотрены электронная структура и межатомные взаимодействия во взаимосвязи с их электрофизическими и упругими свойствами. Шестая глава посвящена исследованиям зонной структуры бора и высших боридов металлов додэкаборидов 2 и i2 типа 2 и гексаборида в связи с проблемой их сверхпроводящих характеристик. Предложен сценарий металлизации элементарного бора в условиях высоких давлений за счет искажения его кристаллической структуры и или частичного разрушения базисных полиэдров 2 с переходом части атомов бора в межикосаэдричсские позиции. В заключении сформулированы основные результаты и выводы по работе. Глава 1. СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ДИБОРИД МАГНИЯ И РОДСТВЕННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СИНТЕЗ И СВОЙСТВА. Открытие сверхпроводимости явления, при котором движение носителей электрического тока в материале происходит без диссипации энергии, явилось одним из наиболее важных достижений прошедшего века. Сверхпроводимость сопровождается резким падением электросопротивления до нуля при достижении критической температуры Тс, характерной для конкретного материала. В г. Н. К. Оппеэ, исследовавший температурные свойства ряда металлов, обнаружил, что ртуть, охлажденная до температуры 4 К, теряет электросопротивление, т. СП. В дальнейшем были обнаружены сверхпроводящие свойства у многих металлов, сплавов, интерметаллидов, соединений. Величина Тс для этих систем, как правило, не превышала К. Рекордное значение Тс К было достигнуто в г. МЬзОс ПВ результате широкое практическое применение сверхпроводников было значительно затруднено. Знаменательным этапом развития как теории, так и практики применения сверхпроводящих материалов можно считать г. ВТСП для группы сложных купратов. Первым из них явился керамика Та2. ВахСи0. К вскоре была обнаружена СП керамических образцов система УВаСиО , для которых Тс выше температуры кипения жидкого азота К. На сегодняшний момент максимальной Тс обладают купраты на основе ртути, которые были впервые синтезированы в году 3 и рекорд составляет 8 К. Открытие ВТСП стимулировало как постановку широкомасштабных фундаментальных исследований природы явления, так и определило значительные усилия синтетиков и материаловедов, направленных на поиск новых ВТСП, а также развитие технологий производства материалов на их основе. В последующие годы найден ряд соединений с Тс, также прфшшающих температуру кипения жидкого азота В8г2Са2СизОкнх Тс 0 К, Т1ВаСаЕц0 К и ЬТ1ВаСаСи0 Те8 К 4. В то же время до сих пор ВТСП материалы не смогли заменить низкотемпературные СИ и найти достаточно практическое широкое применение. Главным препятствием явилась присущая ВТСП керамикам хрупкость, формирование при изготовлении и нагружении образцов микроетруктурные дефекты поры, микротрещины, выколы и т.