1 Введение 2
2 Методы расчетов 4
2.1 Теория Функционала Плотности 4
2.1.1 Уравнения Кона-Шэма 4
2.1.2 Интерпретация энергии одной частицы 9
2.1.3 Спин-поляризация 10
2.1.4 Приближение обобщенного градиента 12
2.2 Базис плоских волн 13
2.2.1 Проекции присоединенных волн 13
2.3 Расчет градиента электрического поля 17
2.3.1 Градиент электрического поля и преобразование формул 17
2.3.2 Теоретический подход 19
3 Халькогениды 22
3.1 Общее описание 22
3.2 Сверхпроводимость в халькогенидах железа 22
4 Основная часть 28
4.1 Структура соединения FeTe 28
4.2 Исследование FEI.125ТЕ методами моделирования из первых принципов ... 28
5 Заключение 32
6 Благодарности 33
Список литературы 34
В феврале 2008 года Хидео Хосоно и его коллеги сообщили об открытии сверхпроводимости в железосодержащем соединении LaFeAsO [1], создав бурный интерес исследователей к новому семейству сверхпроводников. Не смотря, на не высокую критическую температуру ходили слухи о том, что в перспективе Тс может быть 50+. Данные слухи крутились вокруг мартовского совещания APS в Новом Орлеане проходившего в 2008 году. В то время японские и китайские ученые были заняты экспериментами, которые бы в значительной степени повысили критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние (Тс) соединения LaFeAs(O, F) до 43 К используя давление [2], а затем до 55 , замещая La на другие редкоземельные элементы [3]. Исторически сложилось что, между сверхпроводимостью и магнетизмом существуют антагонистические отношения, вследствие этого исследователи избегали использования магнитных элементов — ферромагнетиков, в качестве потенциальных материалов на основе которых будут созданы новые сверхпроводящие соединения. Так как железо является ферромагнетиком, открытие сверхпроводников на основе железа с высокими значениями Тс было совершенно неожиданным. Это открыло новые возможности исследования обусловленных тем, что наши фундаментальные представления о механизме сверхпроводимости нуждаются в существенной "доработке".
Прогресс в понимании сверхпроводимости в железосодержащих соединениях значительно вырос за последние годы благодаря обильным исследованиям, как теоретическим так и экспериментальным . Учитывая, что существует хорошее согласие между многими различными экспериментальными данными в отношении общих свойств этих материалов, можно смело утверждать, что процесс создания исследуемых образцов находится под достаточным контролем, для обеспечения разумного сравнение экспериментальных данных без существенных изменений в отношении качества образца. Это одна из основных при-
чин того, что спустя всего лишь два года были получен обширный и надежный набор термодинамических, транспортных, поверхностных и спектроскопических данных, с помощью которых можно проанализировать общие и универсальные свойства нового класса сверхпроводников. Это также является причиной того, что наблюдаемое разнообразие свойств, особенно сверхпроводящего состояния, является таким загадочным: внутренняя природа этих материалов, по-видимому, включает сильную чувствительность ко многим реальным и неизбежным возмущениям, что дает разнообразные, но воспроизводимые результаты. Теоретически это может быть связано с близким вырождением в энергии различных протяженных s—волновых и даже d—волновых состояний симметрии параметра порядка, подразумевающих чувствительность щелевой симметрии. В частности, наличие анизотропного и многополосного рассеяния и сильная дисперсия по оси с, по крайней мере, части структуры поверхности Ферми затруднят заключение о какой-либо конкретной структуре щели. Однако фазочувствительные эксперименты помогут уловить внутреннюю симметрию, а контролируемые эксперименты, направленные на исследование случайной природы узлов, могут обеспечить лучшее понимание их зависимости от перестраиваемых экспериментальных величин. В конце концов, это может быть спорным вопросом, так как относительно высокие значения Тс сверхпроводников на основе железа, похоже, не очень заботятся о таких деталях.
В результате проведенных исследований видно, что в соединении FEI.125ТЕ формируются три неэквивалентных группы атомов железа. Две из них формируются Fe 1 атомами железа, третья представляет собой атомы железа группы Fe2. Данный факт подтверждается результатами расчетов из первых принципов. Можно сделать заключение, что нарушение стехиометрии по железу, то есть присутствие избыточного атома железа в позиции 2с приводит к изменению электронной и спиновой плотности вокруг атомов железа Fe2 вплоть до второй координационной сферы. Содержание 12.5% дополнительного железа оказывает влияние на все атомы железа в образце. Таким образом, учет наличия в системе Fe1+y Se1^Te^ атомов железа Fe 2 необходим при исследовании свойств этих соединений.
Кроме того, можно отметить, что предложенная в данной работе модель объясняет необычную ассиметрию мессбауэровского спектра, о которой ранее сообщалось в множестве работ, например [51-54]. Ассиметричная форма мессбауэровской линии не является следствием наличия примесных фаз, как это отмечалось в работах [52,54], а возникает вследствие нарушения стехиометрии по железу.
