🔍 Поиск готовых работ

🔍 Поиск работ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ ТОНКИХ ПЛЕНОК KNA2BI

Работа №137338

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

физика

Объем работы32
Год сдачи2017
Стоимость4280 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
57
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение
Часть I
1.1 Элементы теории
1.1.1 Эффект Холла
1.1.2 Топологический порядок и поверхностные состояния..............7
1.2 Методы расчета электронной структуры
1.2.1 Теория функционала плотности
1.2.2 Обмен и корреляции
1.2.3 Решение уравнений
1.2.4 Метод проекционных присоединенных волн
Часть II
2.1 Введение
2.2 Электронная структура объема KNa2Bi
Часть III
3.1 Введение
3.2 Поверхность с окончанием, содержащим атомы K и Bi
3.3 Поверхность с окончанием, содержащим атомы Na
Заключение
Литература.

Свойства поверхностей кристаллических твёрдых тел привлекают
значительный интерес исследователей, что связано с развитием электроники
и появлением новой полупроводниковой техники.
На сегодняшний день, наравне с хорошо зарекомендовавшими себя
полупроводниковыми соединениями, интенсивно исследуются материалы с
топологическими нетривиальными свойствами, на основе которых ожидается
создание новых электронных устройств. К примеру, предполагается, что
такие материалы со временем заменят медные контакты в компьютерных
чипах. Кроме того, они могут быть использованы для фотодетектирования,
создания умножителей частоты, магнитной памяти, а также других приборов.
В целом, основанные на таких материалах устройства будут обладать более
высокой скоростью выполнения операций, потреблять значительно меньше
энергии, и выгодно отличаться своими размерами от приборов традиционной электроники.
К таким материалам относится открытый не так давно класс
полупроводниковых соединений, именуемых топологическими изоляторами
(ТИ). Данный класс характеризуется наличием особых поверхностных
состояний (топологические состояния), в которых электроны защищены
различными симметриями (симметрия обращения времени или
кристаллическая симметрия) от обратного рассеяния на дефектах.[1] Следует
отметить, что возникновение топологических состояний возможно также в
металлических и полуметаллических системах, таких как квантовые ямы
HgTe−CdTe .[2,3] Вследствие этого, для таких систем также применяют
название «топологический изолятор» несмотря на наличие металлических свойств в объеме.
Актуальность работы. В настоящее время эффективная разработка
приборов электроники и спинтроники напрямую сопряжена с
предварительными теоретическими исследованиями электронной структуры
входящих в них материалов. Именно особенности электронной структуры ТИ
определяют все их топологические свойства. Поэтому имеется огромный
научный интерес, к изучению причин возникновения и дисперсии электронных состояний в ТИ.
Целью данной работы является исследование электронной структуры
объема и поверхности соединения KNa2 Bi .
Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи:
1. Расчет, описание и объяснение объемной электронной структуры KNa2 Bi .
2. Выявление влияния учёта спин-орбитального взаимодействия, учёта
многочастичных эффектов в рамках теории функционала плотности, а также
получаемых в ходе оптимизации параметров кристаллической структуры на
электронную структуру объема KNa2 Bi .
3. Расчет, описание и объяснение электронной структуры поверхности KNa2 Bi .
Научная новизна работы заключается в том, что для KNa2 Bi
впервые было проанализировано влияние приближения для обменнокоррелляционного функционала в рамках теории функционала плотности, а
также параметров кристаллической структуры на спектр объемных состояний
вблизи уровня Ферми. Впервые, рамках теории функционала электронной
плотности исследована электронная структура поверхности KNa2 Bi и
проанализирована ее эволюция в зависимости от разных типов окончаний поверхности.
Практическая значимость. Результаты данного исследования могут
служить надежным фундаментом для последующего экспериментального
исследования соединения KNa2 Bi .

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В данной дипломной работе проведено детальное исследование
электронной структуры соединения KNa2 Bi, а также приведены
теоретические основы теории топологических изоляторов.
На основании проведенных исследований были сделаны следующие выводы:
1. Соединение KNa2 Bi является топологическим изолятором,
содержащим точку касания валентной зоны и зоны проводимости.
2. На поверхности данного материала возникают топологически
нетривиальные спин-расщепленные металлические состояния. Также
отмечено появление топологически тривиальных состояний «оборванной связи».


1. Hasan M. Z., Kane C. L. Colloquium: topological insulators // Reviews of
Modern Physics. 2010. Vol. 82. Pp. 3045–3067.
2. Bernevig B. A., Hughes T. L., Zhang S.-C. Quantum spin Hall effect and
topological phase transition in HgTe quantum wells // Science. 2006. Vol.
314. P. 1757–1761.
3. Konig M., et al. Quantum spin Hall insulator state in HgTe quantum wells //
Science. 2007. Vol. 318. P. 766–770.
4. Sklyadneva, I. Y. et al. Pressure-induced topological phases of KNa2 Bi. Sci.
Rep. 6, 24137; doi: 10.1038/srep24137 (2016).
5. K. v. Klitzing, G. Dorda, M. Pepper New Method for High-Accuracy
Determination of the Fine-Structure Constant Based on Quantized Hall
Resistance, Phys. Rev. Lett. 45, 494 (1980).
6. E. H. Hall On a New Action of the Magnet on Electric Currents, American
Journal of Mathematics 2, 287 (1879).
7. Murakami S., Nagaosa N., Zhang S.-C. Spin-Hall insulator // Phys. Rev.
Lett. 2004. Vol. 93. Pp. 156804–1.
8. Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела. Москва: «Мир» 1979.
9. Беленький А. . Электронные поверхностные состояния в кристаллах //
Успехи физических наук. 1981. Т. 134. С. 125–147.
10. Прасолов В. В. Наглядная топология — М.:МЦНМО, 1995
11. Moore J. E. The birth of topological insulators // Nature. 2010. Vol. 464. Pp.
194–198.
12. Hasan M. Z., Kane C. L. Rev. Mod. Phys. 82: 3045, 2010
13. Thouless, D. J., M. Kohmoto, M. P. Nightingale and M. den Nijs, 1982,
Phys. Rev. Lett. 49, 405.
14. Inhomogeneous Electron Gas //P. Hohenberg and W. Kohn. Phys. Rev. 136,
B864
3115. N. V. Richardson, S. Holloway. Handbook of Surface Science Vol.2
Electronic structure. Amsterdam 2000.
16. N. H. March, W. H. Young, S. Sampanthar. Проблема многих тел
квантовой механике. Москва «Мир» 1969
17. Becke A .D . // Phys. Rev. A. – 1988. – V. 38. – No. 6. – P. 3098–3100
18. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. – 1996. – 77, N 18.
– P. 3865 – 3868.
19. Blochl P. E. Projector augmented-wave method // ¨ Phys. Rev. B. 1994. —
Dec. Vol. 50. Pp. 17953–17979.
20. Park S. R., Jung W. S., Kim C. et al. Quasiparticle scattering and the
protected nature of the topological states in a parent topological insulator
Bi2Se3 // Phys. Rev. B. 2010. Vol. 81. P. 041405.
21. Wang, Z. et al. Dirac semimetal and topological phase transitions in A3Bi
(A = Na, K, Rb). Phys. Rev. B 85, 195320 (2012).
22. Wang, Z., Weng, H., Wu, Q., Dai, X. & Fang, Z. Three-dimensional Dirac
semimetal and quantum transport in Cd3As2. Phys. Rev. B 88, 125427 (2013)
23. Фридрихсберг Д.А Курс коллоидной химии - Санкт-Петербург
"Химия", 1995

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.