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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:呂寧遠
研究生(外文):Ning-Uan Liu
論文名稱:Fe,Co,Ni及Ni-Fe合金單原子層系統的電子結構,磁性與磁晶異向能
論文名稱(外文):Electronic structure, magnetization and magnetocrystalline anisotropy energy of Fe,Co,Ni and Ni-Fe alloy monolayers
指導教授:鄭弘泰
指導教授(外文):Horng-Tay Jeng
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:磁晶異向能密度泛函理論第一原理計算
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摘要:

本文是以VASP(Vienna Ab-initio Simulation Package)軟體計算磁性薄膜的能帶結構,電荷分佈,磁化強度的大小與方向與系統的能量,進而研究實驗上觀察到的SRT(Spin Reorientation Transition)現象。VASP是目前最先進的第一原理計算軟體之一,它是基於密度泛函理論以及後續發展的許多技巧,將多體量子問題轉化為求解一組自恰的單電子方程式的軟體。對於許多材料的物理特性,VASP能提供快速且準確的解答。本文研究的薄膜包括Fe,Co以及Ni的單原子層,並加入Cu的基板與未加基板的結果作比較。另外還計算了Ni-Fe合金單原子層。

在實驗上觀測到一些磁性薄膜,例如Ni/Cu(001),Fe/Cu(001),Fe/Ag(001)等系統,薄膜的磁化強度方向會隨著厚度增加而變化。其他變因(如溫度,組成成分,壓力)也可能影響薄膜的磁性方向,這種磁性方向的轉變,稱為SRT。SRT的發生,理論上可解釋為薄膜系統的總能量中,電子自旋與軌道角動量耦合的一項,造成的各向異性。這個能量修正項在總能量中只佔一小部分,因此要得到它的精確數值便須使計算量變大。本文研究了能量的各向異性,也在定性上探討了藉由比較各方向的軌道磁矩,來得到薄膜磁性的方向。除了SRT現象以外,經由計算也可以得到某些系統的電荷轉移,造成表面與內層電荷與磁性的不同

在Fe,Co以及Ni的單原子層系統中,分別變化各材料薄膜的厚度,結果在觀測到Fe的磁性隨著厚度增加,磁性由原本垂直薄膜的方向轉為平行薄膜方向,而Co與Ni趨勢正好相反,即是由躺平轉為垂直薄膜。而Ni-Fe合金薄膜(單原子厚度)隨著Fe成分增加,磁性方向由躺平轉為站立。在加入Cu基板的計算中,結果出現不一致性,有待進一步研究。電荷分佈的部分則是在數個單原子層的系統中,表面電荷量較內層稍小,而磁矩則是表面較大,這可以解釋為表面與內部原子能帶結構不同所造成。能量的各向異性與比較軌道磁矩的定性方法在未加入Cu基板的系統中頗為相符合,而在加入基板與合金系統中,則顯示若干不一致性,也有待進一步研究。
緒論.....3
第一部份:計算的物理原理
A 固體模型
B 定義問題
C 單電子近似與Hartree近似
D Hartree近似和變分原理
E 全同費米子與hartree-Fock近似
F X 近似
G 泛函微分
H DFT與K-S方程式
I 固體結構
J 固體的磁性
第二部分:計算的流程與方法.....17
A 計算的流程
B 計算的方法
第三部分:計算的物理系統與參數設定.....20
A 計算的物理系統
B 參數設定
第四部分:計算結果與討論.....26
A Fe-ML系統
B 單層Fe-ML加Cu基板
C Co-ML系統
D 單層Co-ML加Cu基板
E Ni-ML系統
F 單層Ni-ML加Cu基板
G Ni Fe -ML
H Ni Fe -ML系統
I Ni Fe -ML系統
J 結論
第五部分:參考文獻與數據圖表.....56
A 參考文獻
B 數據圖表:
數據5-1:fcc-bulk-Fe,Co,Ni的數據
表5-1:1到5層不加LS耦合的Fe-ML系統的電荷量
表5-2:1到5層不加LS耦合的Fe-ML系統的自旋磁矩
表5-3:1層Fe-ML系統加入LS耦合選不同S軸的數據
表5-4:1到8層不加LS耦合的Co-ML系統的電荷量
表5-5:1到8層不加LS耦合的Co-ML系統的自旋磁矩
表5-6:1到8層不加LS耦合的Ni-ML系統的電荷量
表5-7:1到8層不加LS耦合的Ni-ML系統的自旋磁矩
圖5-1:Fe,Co,Ni及Cu fcc-bulk的d-PDOS圖
圖5-2:1到8層Fe-ML及加入Cu基板系統的d-PDOS圖
圖5-3:1到8層Co-ML及加入Cu基板系統的d-PDOS圖
圖5-4:1到8層Ni-ML及加入Cu基板系統的d-PDOS圖
圖5-5:1ML不同比例Ni-Fe合金的d-PDOS作圖
1. Quantum Physics,S. Gasiorowicz ,2ed(Wiley)
2. Solid State Physics,Ashcroft & Mermin(Brooks/Cole)
3. Local Density Theory of Polarizability,G. Mahan & K. R. Subbaswamy(Plenum Press)
4. Electronic Density Functional Theory (recent progress and new directions),John F.Dobson,G. Vignale & M. P. Das(Plenum Press)
5. Lecture Notes in Physics 187 –Density Functional Theory,J.Keller & J. L. Gazquez(Springer-Verlag)
6. Introduction to Solid State Physics,6ed,Kittel(Wiley)
7. VASP the Guide,Georg Kresse et. al.(http://cms.mpi.univie.ac.at/VASP/)
8. G. Kresse,J. Furthmuller,Phys. Rev. B54,11169(1996)
9. M. C. Payne et. al.,Rev. of Modern Physics,Vol. 64,No.4(Oct.1992)
10. David Vanderbilt,Phys. Rev. B41,7892(1990)
11. Minn-Tsong Lin et.al.,Phys. Rev. B62,14268(2000)
12. A. Dittschar et. al.,Phys. Rev. B57,R3209(1998)
13. C. C. Kuo et. al.,J. Appl. Phys.,vol.91,No10,7185
14. R. Thamankar et.al.,PRB66,134414(2002)
15. J. G. Gay & Roy Richter,PRL,vol.56,No.25,2728
16. G. Y. Guo & H. H. Wang,Chi. J. Phys,vol.38,No.5,849(Oct,2000)
17. M. Kowalewski et.al.,PRB47,8748
18. F.Huang et.al. , PRB49 , 3962 , 1994
19. B. Schulz,K.Baberschke,PRB50,13467,1994
20. Principles of Quantum Mechanics,R.Shankar (Plenum Press)
21. G.Kresse,J.Hafner,PRB49,14251,1994
22. M. P. Teler et. al.,PRB40,12255,1989
23. T. A. Arias et.al,PRL69,1077,1992
24. N.D. Mermin,PR,137,A1441,1965
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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