拓扑绝缘体的自旋结构计算方法研究任务书

 2021-12-26 01:12

全文总字数:1707字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

拓扑绝缘体是一类新型量子材料,具有体态绝缘,表面(边界)导通的奇异特性,这种表面态(边态)是电子螺旋性的,理论上可实现无耗散的电子自旋输运。普通绝缘体具有较大的能隙,而拓扑绝缘体非平庸的拓扑性质使其在物理终点处产生无带隙的界面态。这是因为在其物理终点的两端,一边是拓扑奇异的,一边是拓扑非奇异的,只要能隙一直是打开的,就不会有拓扑转变。为了实现奇异到非奇异的转变,带隙在界面处必须闭合。因此,三维的拓扑绝缘体具有无能隙的表面态,二维的拓扑绝缘体具有无能隙的边态。

费米面附近的电子结构决定了材料的宏观性质,本次毕设的主要研究内容为:利用第一性原理方法使用VASP软件包和Wannier90计算三维强拓扑绝缘体Bi2Se3费米面附近的电子结构和自旋结构。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 查阅有关拓扑绝缘体的文献资料(不少于15篇,其中英文不少于5篇),并翻译其中一篇英文文献(不少于5000字)。

2.独立完成开题报告,并提交文献综述报告(不少于3000字);参考文献不少于10篇,其中外文不少于2篇)。

3.学习VASP软件包使用方法,构建Bi2Se3 晶体模型,计算考虑自旋轨道耦合效应下体系的电子结构。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容和计划安排;确定方案,完成开题报告。

第4-5周:学习VASP软件包使用方法,准备输入文件。

第6-8周:优化Bi2Se3模型晶体结构,计算考虑SOC情况下能带结构。

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4. 主要参考文献

[1] G. Pizzi, V.Vitale, R. Arita, S. Blügel, F. Freimuth, G. Géranton, M. Gibertini, D. Gresch,C. Johnson, T.Koretsune, J. Ibaez-Azpiroz, H. Lee, J. M. Lihm, D. Marchand, A.Marrazzo, Y. Mokrousov, J. I. Mustafa, Y. Nohara, Y. Nomura, L. Paulatto, S.Poncé, T. Ponweiser, J. Qiao, F. Thle, S. S. Tsirkin, M. Wierzbowska, N.Marzari, D. Vanderbilt, I. Souza, A. A. Mostofi, and J. R. Yates, Wannier90 asa community code: new features and applications, J. Phys. Cond. Matt. 32,165902 (2020).

[2] Qi, Xiao-Liang,and Shou-Cheng Zhang. "Topological insulators and superconductors."Reviews of Modern Physics 83.4 (2011): 1057.

[3] Zhang, Haijun,et al. "Topological insulators in Bi 2 Se 3, Bi 2 Te 3 and Sb 2 Te 3 witha single Dirac cone on the surface." Nature physics 5.6 (2009): 438-442.

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