一、LiCoO_2的体态几何与电子结构的理论研究（论文文献综述）
李鹏[1]（2021）在《铈基近藤晶格中电子关联与拓扑物态的角分辨光电子谱研究》文中研究表明量子霍尔效应的发现为凝聚态物理打开了拓扑物态研究的大门。目前基于单电子能带描述的弱关联拓扑体系已研究得非常系统,但在强关联电子体系中对应的拓扑态还研究得比较少。在强关联电子体系中,由于电子带宽通常较小,因此实验观测拓扑态有很大的挑战性;同时由于电子的关联效应,理论计算很多时候也有很大的困难。尽管如此,强关联拓扑态具有丰富的物理现象,并且其较小的能量尺度也为调控研究提供了广阔的空间,一直以来也是拓扑物态研究领域关注的方向之一。近藤晶格是研究关联拓扑态的重要材料体系,通常存在于包含f电子的材料中。本文我们主要利用角分辨光电子能谱（ARPES）实验手段系统地探索了 Ce基近藤体系中的拓扑电子态与电子关联效应,主要的发现包括:在稀土金属铋化物REBi（RE为稀土元素）中发现了拓扑表面态,并发现其拓扑电子态可以由4f电子填充数进行调控;在低载流子浓度近藤晶格CeBi中探测到由Ce价态微弱变化而导致的费米面变化,以及各向异性的c-f杂化;在CeSbTe中发现了狄拉克电子态、近藤效应以及电荷密度波的共存,并研究了三者之间的相互作用;在非中心对称重费米子材料CeCoGe3中探索了理论预言的拓扑电子态,并发现了在低温下近藤效应与磁有序相互竞争的谱学证据。具体总结如下:1.REBi（RE=Ce,Pr,Sm,Gd）具有简单的NaCl结构。理论预言该类体系中可能存在由于块体能带反转而产生的拓扑表面态,并且这种表面态可以由于4f电子的填充而发生改变。我们利用ARPES实验方法并结合第一原理计算,通过调节镧系元素f电子的占据数系统地研究了此类材料的拓扑性质,以及f电子占据数对体系能带于拓扑的影响。并在此基础上预言了可能存在的拓扑非平庸至拓扑平庸的相变。2.近藤晶体中Ce的价态随温度的变化通常很小,在金属体系中价态涨落对载流子浓度的影响很难被ARPES实验探测到。然而拓扑非平庸的近藤半金属CeBi具有很低的载流子浓度,为探测Ce的价态变化提供了可能。事实上,我们通过系列变温ARPES测量,发现了 CeBi中因Ce价态的微弱涨落导致明显的费米面扩张现象。通过与GdBi的比较,我们排除了 CeBi低温下反铁磁（AFM）相变的影响。并利用共振ARPES证明CeBi中价态涨落导致的载流子浓度变化来源于导带电子与f电子的杂化（c-f杂化）。3.拓扑物态与其他有序态之间的相互作用而产生的新奇物态,目前吸引了研究者极大的兴趣。我们利用ARPES与第一原理计算,并结合低能电子衍射（LEED）系统地研究了近藤狄拉克半金属CeSbTe,发现CeSbTe中存在十分鲁棒的电荷密度波态（CDW）。探究了 CeSbTe中CDW与狄拉克点之间可能的相互作用。与此同时,CDW的存在使得体系的载流子浓度明显变低,因此体系在低温下的近藤效应非常微弱。这个结果体现了两种基态（近藤屏蔽下的重费米子态与CDW）的竞争关系。4.CeCoGe3是非中心对称的重费米子材料。理论预测其具有拓扑电子态,并在低温下由于电子关联效应而产生费米面附近的拓扑态的重整。我们利用ARPES系统探测了 CeCoGe3的能带。虽然由于非中心对称而引起的能带劈裂以及拓扑电子态无法从现有的实验数据中分辨出来,但是我们在实验上观测到了近藤效应与磁有序态之间相互竞争的谱学证据。这得益于CeCoGe3具有较高的反铁磁温度,有利于通过系统的变温ARPES测量。我们观察到体系的近藤相干峰随着体系进入磁有序态而被逐渐抑制,体现了两者之间的一种竞争关系。这个结果为理解近藤晶体中这一重要的竞争关系提供了谱学基础。
邢宇庆[2]（2021）在《磁性外尔半金属Co3Sn2S2中自旋轨道极化子的STM研究》文中认为磁性量子材料的缺陷工程及其局域量子态自旋的调控,有望构筑未来实用化的自旋量子器件,是目前凝聚态物理研究的热点领域之一。近几年,基于过渡金属的笼目晶格（kagome lattice）化合物是揭示和探索包括几何阻挫、关联效应和磁性以及量子电子态的拓扑行为等在内的丰富物理学性质的一个新颖材料平台。在这些近层状堆叠的晶体材料中,过渡金属元素原子呈三角形和六边形在平面内交替排列,形成了独特的拓扑结构,例如具有狄拉克锥的电子能带结构特征和强自旋轨道耦合的平带特征等。并且,这些材料表现出铁磁、反铁磁以及顺磁等丰富的磁性基态。宏观输运表明,这类材料中的本征缺陷的激发态可能对母体材料的磁性与拓扑特性有显着影响。因此,原子尺度上研究这类材料的本征缺陷的物性,可以使研究者深入理解与调控磁性量子材料的物理特性,进而为其缺陷工程及量子态调控提供新的思路。然而目前对磁性拓扑材料本征缺陷的局域激发态的研究仍未见报道。本论文使用自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）结合原子力显微系统（AFM）等技术,对磁性外尔半金属Co3Sn2S2中的本征缺陷诱导的激发态与磁性分子的近藤调控进行了研究。1.研究了磁性外尔费米子体系Co3Sn2S2的本征单原子缺陷诱导的自旋轨道极化子（spin-orbit polaron,SOP）。自旋极化实验发现,在非磁性的S表面上单原子S空位周围会形成空间局域的磁性极化子。这些极化子表现为具有三重旋转对称性空间分布的束缚态激发的形式。进一步在垂直样品表面方向施加高达±6T的外部磁场的实验显示,无论磁场方向朝上还是朝下,局部磁极化子的结合能都随磁场强度的增加而线性增加,这表明轨道磁化作用对局域化磁矩具有主导作用。此外,在S空位观察到了明显的局域磁弹效应。2.系统地研究了Co3Sn2S2中吸附在S与Sn解理面的本征杂质的电子结构,其对局域电子结构都有显着的影响,呈现出显着的局域激发态特征。发现了本征杂质对于表面原子的非对称键合模式,并研究了不同解理层的本征杂质电子结构对于外磁场的不同响应模式,该工作确定了该材料本征杂质的电子结构及元素构成,对Co3Sn2S2的本征缺陷的原子结构及其对局域电子结构的调制提供了新的认识。3.首次使用超导Nb针尖区分了FePc分子在Au（111）上的两种吸附构型。在形貌上,二者都呈现以Fe原子为中心的“十字”状形貌特征。在d I/d V谱中,I类构型显示出显着的Kondo共振特征,而II类构型则表现出振动模式参与的非弹性隧穿过程。通过控制隧道结势垒电导的大小,实现了在固定电导窗口下Kondo效应与IETS模式间的切换,这种单分子级别的调控是高度可逆且可复现的。进一步地,通过将FePc分子拾取到超导Nb针尖的顶部,Yu-Shiba-Rusinov态出现在超导能隙中。局域化自旋轨道极化子的发现为磁性外尔体系中磁序与拓扑性质的调控开辟了新的路径,对其在功能化量子器件中的应用具有重要意义。另一方面,对单个磁性分子的近藤效应的原位可逆操纵为单分子器件的物性调控提供了新的途径。
吴中正[3]（2021）在《重费米子超导体CeCu2Si2及相关4f电子体系的角分辨光电子能谱研究》文中研究指明在重费米子材料以及其他一些f电子体系材料中,电子不同自由度的相互作用衍生出了丰富的物理现象,这也使得这些材料在凝聚态物理中备受关注。本论文的主要工作是对一些重要的4f电子体系材料进行角分辨光电子能谱测量,结合第一性原理计算和其他测量手段,从电子结构的角度去分析和理解其奇异物理性质的微观机理。CeCu2Si2是一个典型的重费米子超导体,其独特的超导机制一直以来是人们关心的物理问题。CeCu2Si2的超导来源于导带电子与4f电子杂化形成的有效质量很大的准粒子,这种大有效质量的准粒子形成的超导难以用BCS理论的电声子耦合机制加以解释。此前一般认为其超导序参量为d波,并且可能来自于磁性量子临界点附近的量子涨落。然而最近又有s ±,d+d等新的超导配对模型被相继提出,目前人们关于CeCu2Si2的超导序参量对称性仍有很大的争议。由于CeCu2Si2样品非常难以解理,直接的动量分辨的能带信息（特别是大有效质量的准粒子色散）依然缺失,准确得到其动量分辨的费米面对于理解其超导序参量对称性以及其重费米子行为具有重要的意义。在本论文的这项主要工作中,我们克服了实验技术上存在的一些困难,通过角分辨光电子能谱系统地测量了 CeCu2Si2动量分辨的电子结构,从实验上确定了CeCu2Si2的多能带费米面,并且确定了 4f电子在其中起到的重要作用。我们发现导带电子与4f电子具有很强的杂化现象,并且这种杂化具有很强的动量依赖性,从而导致费米面附近的准粒子态具有很大的有效质量差异。在CeCu2Si2动量空间的M点处我们成功揭示了被4f电子权重占据的重电子费米面,此结构很有可能会主导CeCu2Si2的重费米子超导电性。我们的测量还表明费米面附近还同时存在有效质量较低的准粒子,这些准粒子态也可能对体系的多能带超导产生影响,其中它们同源的4f电子权重或为带内和带间散射甚至超导电子配对提供可能。我们的工作对CeCu2Si2的整体电子结构进行了直接的表征,这些结果将给予相关的理论和计算以重要的实验支持。YbPtBi是最“重”的重费米子材料。我们系统地探测了 YbPtBi的电子结构,发现YbPtBi有着低载流子浓度、多能带的半金属特征,这将主导YbPtBi的输运性质,并且费米面附近较低的能态密度将导致其极低的近藤温度和易被破坏的反铁磁序。同时我们发现其近藤共振峰可能存在较大的晶体场劈裂,这有待未来进一步的实验验证。此外,其Bi解理面探测到的Rashba表面态可以通过电子掺杂被有效调控。稀土元素-锑/铋化合物（REPn）在低温下呈现出极大磁阻行为,为探究这种输运行为以及可能的4f电子的影响,我们选取了REPn家族中的一些成员设置了参照组对比实验。结合角分辨光电子能谱和电磁输运手段,我们确认了电子-空穴互补机制是此类化合物的极大磁阻行为的成因,这个结论可以对其他同样具有极大磁阻行为的材料产生借鉴意义。同时我们也确认了材料中4f电子的局域化特征。
王鹏栋[4]（2020）在《三维拓扑材料的角分辨光电子能谱研究》文中研究指明拓扑材料是一大类能带中含有拓扑非平庸结构的材料,具有与传统近自由电子模型不同的特殊准粒子激发态,比如狄拉克费米子,外尔费米子等。这些特殊的电子态能够给材料带来很多奇异的性质,比如极高的载流子迁移率,高的自旋极化率,巨磁阻以及量子反常霍尔效应等。拓扑材料以其优异的性能和丰富的物理内容成为近期的研究热点。最开始发现的拓扑材料主要集中在二维和准二维过渡金属硫族化合物上。这些材料的晶体结构简单,生长工艺成熟,而且易于表征,从而被广泛研究。但是二维体系简单的结构模型也导致其蕴含的物理机制不够丰富,缺乏对称性,磁性,以及维度的变化,因此缺乏进一步研究的潜力。近期研究人员将目光转向三维拓扑材料,因为维度的扩展给材料体系带来更多的自由度,更容易产生复杂而且新颖的拓扑相。虽然目前已经有部分三维拓扑材料的研究工作,但是由于很多三维材料质地坚硬难以解理,晶体结构复杂,使得基于表面的电子结构表征十分困难,尤其是角度分辨光电子能谱（angle-resolved photoemsission spectroscopy,ARPES）。本论文利用ARPES等实验手段对三维外尔半金属WP2以及Kagome金属FeSn、YCr6Ge6体系的电子结构、拓扑相,以及拓扑态在维度、磁性下的演化进行了研究。同时,也对其他可以影响材料电子结构的手段,比如金属原子插层等,开展了相关研究。本论文包括以下研究成果:1.三维外尔半金属的能带结构和特殊费米弧表面态的研究。利用硬质单晶解理技术,我们首次解理了 WP2的（021）高指数晶面,观测到跨越整个布里渊区长而且直的费米弧,同时也观察到了解理面不同的原子排布会导致不同的表面态出现。这种长而且直的费米弧在外尔材料中尚数首次发现,有助于从能带的拓扑结构上理解该材料异常优越的输运性能背后的机理。2.Kagome晶格材料FeSn的能带结构研究我们利用紫外和软X射线波段的ARPES测量了 Kagome晶格金属FeSn的电子结构,观察到特殊对称性保护下反铁磁体系中无质量狄拉克费米子的存在。通过理论计算和实验结果的互相验证,我们证明了表层狄拉克锥在斯塔克效应下劈裂为类外尔锥。而且在费米面附近观察到了平带的存在,经过深入分析,我们认为该平带不是来源于磁阻挫,而是鼓膜表面态。3.Kagome晶格材料YCr6G6的能带结构研究我们对Kagome金属YCr6G6的电子结构进行了表征,通过理论计算与ARPES数据进行对比,我们发现其中存在较强的电子关联,并且能带在kz方向呈现明显的色散,表明层与层之间存在较强的电子态的耦合。同时,其能带特征较为复杂,不能使用简单的理想条件下的Kagome的能带结构进行解释。通过与能带结构的计算结果进行比较,并且分析费米能级附近能带的有效质量与比热数据之间的差异,我们间接的证明了费米能级附近有拓扑平带的存在。4.金属原子插层对材料的能带调控研究利用X射线近边吸收和ARPES,我们研究了 Cu插层TaSe2的晶体结构和电子态。通过与未插层2H-TaSe2进行比较,我们发现基本结构单元层TaSe2的晶体结构未发生明显变化,而插入的Cu原子可以与Se形成化学键,并且给TaSe2层提供了电荷。通过能带结构的对比,我们发现Cu插层TaSe2的电子结构变化非常复杂,无法通过仅具有电荷掺杂效应的简单刚带模型来解释。我们的研究表明,当插层离子与母体结构单元层的阴离子形成化学键时,母体结构单元层中的能带色散会受插层原子的调节而发生非刚性移动。
梁嘉城[5]（2020）在《AMO2（A=Li,Na,M=Co,Rh,Ir）材料光催化水解制氢第一性原理研究》文中进行了进一步梳理二十一世纪以来,氢气由于其燃烧热值高、燃烧产物无污染、来源广泛,已经被认为是能够代替化石燃料的优秀候选能源之一。然而,如何能够有效提高制氢的效率,是实现氢气广泛普及应用的重中之重。可见光光催化分解水制氢是一种新型的制氢技术,利用取之不尽的太阳光、来源广泛的水以及半导体催化剂,即可实现氢气的制备。因此,寻找一种对可见光照射具有良好响应的高效率光催化剂是可见光催化水解制氢技术的关键。近些年,AMO2碱金属过渡金属氧化物由于其特殊的层状结构和较高的载流子迁移率,已经被成功证实可用于作为锂离子充电电池,但是,关于其在光催化领域的应用研究还不够充分。因此,我们通过基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算,研究了不同类型的AMO2半导体对光催化水解性能的影响,为实验上设计和合成制备新型高效的可见光光催化水解制氢催化剂提供了理论上的指导和帮助。主要研究内容如下:1、采用M-06L方法,对NaXO2（X=Co,Rh,Ir）的光催化水解制氢可行性进行了计算和分析。结果表明,NaXO2（X=Co,Rh,Ir）的能隙值均满足半导体可见光水解制氢的能隙要求,且其价导带位置与水分解反应的氧化还原条件相吻合。同时我们发现,随着原子序数的逐渐增大,带隙值呈逐渐增大的规律。通过模拟,还证实了NaXO2（X=Co,Rh,Ir）在可见光区域内具有较高光吸收,但是,随着原子序数的增大,其可见光区域内的吸收呈现逐渐减小的趋势。此外,计算发现NaXO2（X=Co,Rh,Ir）具有较高的载流子迁移率,且电子和空穴的迁移率具有明显的差异。最后,我们通过计算价带顶和导带底的电子电荷密度分布,说明了光生载流子电荷空间分离可能性。2、采用metaGGA-SCAN方法研究了四方（Tetragonal）、三方（Trigonal）、六方（Hexagonal）和立方（Cubic）晶系的LiCoO2的可见光光催化水解可行性。研究结果表面,所有的LiCoO2都具有合适的带隙值以及恰当的价导带位置,均满足可见光水解制氢催化剂的基本要求。其中,tri-LiCoO2和h-LiCoO2在可见光区域具有比其他结构具有更好的光吸收,但是结果证明,结构对光吸收影响较小。进一步我们研究了四种结构的LiCoO2的流动性,能够发现所有的LiCoO2其电子迁移率均大于空穴迁移率,而其中c-Li CoO2的电子与空穴迁移率差异极大,这证明了结构的差异对载流子的流动性有明显的影响。
安琳琳[6]（2020）在《拓扑半金属输运性质研究》文中研究指明拓扑半金属是继拓扑绝缘体之后备受关注的新型拓扑材料。根据费米面中包裹的磁单极子,拓扑半金属可分为狄拉克半金属、外尔半金属、节线半金属和三重简并半金属等。中国科学院物理研究所的方忠、戴希和翁红明等人先后在理论上预言Na3Bi和Cd3As2是狄拉克半金属。随后在2014年,实验上观测到Na3Bi和Cd3As2存在拓扑狄拉克半金属态,是世界上首次发现拓扑狄拉克半金属。尽管拓扑半金属只有不到十年的发展,但由于其丰富的物理现象和潜在的应用价值,已经是凝聚态物理领域最热门的研究方向之一。发现和认识新型拓扑半金属材料对进一步完善凝聚态物理理论体系具有重要意义。本文以拓扑半金属Nb3SiTe6、SrAs3和α-As为研究对象,通过系统的电磁输运性质测量,研究材料的电子结构和费米面拓扑性质,在实验上给出能带拓扑非平庸的证据。具体的研究内容和结果概括如下:（1）利用机械剥离的方法从层状三元化合物Nb3SiTe6块材中剥离出纳米薄片样品,通过电子束曝光制作成器件进行电输运测量。在磁场最高到33T的条件下,详细研究了 Nb3SiTe6纳米片的磁阻和霍尔电阻。观测到随角度变化明显的各向异性不饱和准线性磁阻,并且磁场高于20 T时低温下的磁阻出现量子振荡。通过分析Shubnikov-de Haas（SdH）量子振荡观察到非平庸贝里相位。量子振荡和角度变化的依赖关系显示Nb3SiTe6的费米面是二维的。该研究首次为Nb3SiTe6的电子结构和非平庸拓扑本质提供了重要信息。（2）对拓扑节线半金属SrAs3块材的输运性质进行了详细研究。霍尔电阻测量结果显示电子和空穴两种载流子共同参与导电,其中电子浓度比空穴浓度大一个量级,说明该材料中不存在电子-空穴补偿。在对量子振荡的分析中得到费米面有两个载流子口袋,它们具有非平庸贝里相位和不同的相对论有效质量。磁场平行于电流方向时,我们在a方向和c方向都观测到由手性异常导致的非常强负磁阻。该项工作为SrAs3中存在拓扑狄拉克费米子提供了清晰的实验证据。（3）α-As作为黑磷的类似物具有非常高的载流子迁移率,最近在二维材料研究领域备受关注。ARPES测量和第一性原理计算发现α-As中存在拓扑绝缘体态,但是最近关于α-As的SdH振荡的研究发现单晶块材表现出狄拉克费米子特征。论文中我们在高磁场下分别系统研究了α-As单晶的de Haas-van Alphen（dHvA）量子振荡和SdH量子振荡,通过对两种量子振荡的分析以及理论计算给出该材料的电子结构和费米面拓扑性质。
侯传信[7]（2019）在《过渡金属氧化物复合材料制备及其储锂性能研究》文中提出全球能源短缺与环境问题导致人类社会对高效绿色能源及利用这类能源的先进储能装置的需求不断增加。锂离子电池以其高能量密度、无记忆效应、自放电少等诸多突出特点,成为便携式电子设备和电动汽车最广泛使用的储能系统。然而,目前商用的负极材料主要是石墨,由于理论容量低、锂离子输运率低,限制了锂电池的储能性能和功率密度,目前正在寻找新的高容量负极材料替代石墨。其中,过渡金属氧化物具有较高的理论容量、资源储备丰富、价格低廉、环境友好等优势而成为下一代锂电池负极材料最具潜力替代品。过渡金属氧化物作为高比容量负极材料,面临一些亟待解决的问题:电子导电率低、循环过程中体积变化与比容量变化大。为克服这些问题,本论文我们通过对样品形貌设计、优化其结构组成、氧空位掺杂、单质元素掺杂、与导电碳材料复合、构建异质结等方法提升其电化学性能;同时我们引入内建电场、相图计算、密度泛函理论（DFT）与态密度（DOC）计算等理论深入揭示获得优异电化学的机理,为进一步提高各类过渡金属氧化物电化学性能提出新思路与理论指导。本论文开展的工作主要包括以下几个方面:（1）MnO@C微米立方体“笼子”的合成与电化学性能的探究。制备独特MnO@C微米立方体结构作为锂电池负极材料,MnO@C微米立方体呈现双碳层包覆的分层结构,其中微米尺寸的MnO单元最外层为立方体无定型碳壳,碳壳内部填充大量石墨化碳网络。独特的结构将为微米尺寸的MnO在锂离子插入脱出过程中提供多种优势,不仅提高MnO导电性,还有效缓解电极材料在循环过程中巨大体积变化。在不用加导电助剂的情况下,MnO@C微米立方体结构能够表现出很高的可逆比容量和超长的循环稳定性能。（2）石墨烯调控MnO@C微米立方体“笼子”碳壳厚度改善其电化学性能。在第（1）项工作研究基础上,将石墨烯添入MnO@C微米立方体结构,构建了MnO@C-G电极材料,并且调控石墨烯添加量进一步提高MnO材料的电化学性能。通过添加石墨烯,MnO@C微米立方体“笼子”结构的外层立方体碳壳的厚度得到调控。通过不同扫速的循环伏安曲线,我们发现拥有更薄碳壳的MnO@C-G电极材料为锂离子通过碳壳层提供了更快、更有效的电子输运通道,通过实验结果证明调控后的碳壳更有利于表面控制电容的提高。得到的MnO@C-G电极材料倍率性能、循环性能进一步提高,更为重要的,很好的改善了过渡金属氧化物比容量变化的缺陷。（3）Ni单质掺杂调控MnO-Ni@C复合材料稳定长循环储锂性能。在第（1）项工作研究基础上,掺杂Ni单质,得到具有稳定比容量循环性能的葡萄状结构的MnO-Ni@C复合材料。双碳层结构和镍纳米颗粒嵌入结构不仅减轻了锂嵌入/脱出过程中的巨大体积变化,而且促进了锂离子和电子的扩散,从而获得了稳定的超长循环性能和优良的电化学性能。电化学分析表明,金属镍纳米粒子也参与了充放电过程,镍的氧化保护了 Mn2+离子不被氧化成高价态。通过热力学计算,阐明了电池运行过程中超长寿命周期性能的机理。热力学模拟结果表明,镍-锰-氧体系可以提供一个较大的缓冲组成区,以阻止电化学过程中Mn2+离子的进一步氧化,并通过计算建立的相图佐证观点。（4）三维多孔MoO2/C复合材料的制备及其电化学性能的研究。制备合成了木耳状的碳基质和纳米氧化钼复合材料电极（MoO2/C）。以琼脂为原料,探索了Mo02/C复合材料优化电化学性能的最佳碳浓度。经过特殊设计的独特结构和优化的碳含量,制备的Mo02/C复合电极材料表现出优异的电池性能,呈现出超过理论容量的放电比容量、超长循环性能和良好的倍率性能。为了进一步探究MoO2/C电极的优良电化学行为,对制备好的电极的电化学行为进行了动力学分析,揭示了电容贡献在总容量中的作用。（5）异质结调控MoO2/Mo2C复合材料的电化学性能。制备Mo02/Mo2C/C复合材料,在Mo02/Mo2C两个物相共存情况下得到异质结结构,提高MoO2基锂电负极材料的电化学性能。异质结产生于MoO2的（101）晶面与Mo2C的（100）晶面之间匹配良好的界面处。由于MoO2/Mo2C/C复合材料中特殊异质结结构的引入,成功解决了电极材料在循环过程中巨大的容量变化问题。同时,通过密度泛函理论（DFT）和形成界面电场的态密度（DOS）计算,揭示了由异质结界面引起的电极材料局部内置电场,有效的促进Li+与电子输运,使得MoO2/Mo2C/C电极材料具有快速反应动力学和优异的电化学性能。（6）氧空位调控中空Co3O4微球电化学性能。将氧空位引入海胆状中空Co3O4微球。为了揭示氧空位在独特结构的影响,调整锻烧温度调控氧空位的含量,提出了原子级的内置电场来揭示氧空位的影响。值得注意的是,通过调控锻烧温度控制制备材料的形态和结构,从而改变氧空位浓度。如预期的那样,海胆状中空Co3O4微球作为锂电池负极表现出优异的循环稳定性、高倍率性能和高比容量。
贾振宇[8]（2019）在《过渡金属硫族化合物1T-WTe2的MBE生长与STM研究》文中进行了进一步梳理自从二十一世纪初人们通过机械剥离技术获得石墨烯以来,二维材料就进入了我们的视野,在科学以及相关的产业领域掀起了石墨烯的研究热潮。但随着研究的逐渐深入,石墨烯零能隙的问题逐渐凸显,这一缺陷限制了其应用范围,因此寻找具有大能隙、低维度且易制备的材料成为了后石墨烯时代的核心。过渡金属硫族化合物（TMDs）是一族具有多种结构层状材料,其中的2H相普遍具有大能隙,逐渐成为了新一代低维度材料的研究热点。近年来理论研究预言表明单层1T’相过渡族金属硫族化合物中具有量子自旋霍尔效应,再一次将我们的目光聚焦于二维拓扑绝缘体这一研究领域,掀起了相关领域的研究热潮。对于二维拓扑绝缘体来说,其具体电子态具有带隙,同时还具有受到拓扑保护的边界态,正是因为如此,使得这一类材料有可能用于自旋电子器件。早期受限于相关材料的结构特点,无法对于拓扑边界态进行直接的表征,也没有剥离出真正的单层系统,因此寻找理想单元的二维拓扑绝缘体成为研究热点。本文的研究中基于TMDs材料具有量子自旋霍尔效应的预言,选用WTe2这一具有唯一自然稳定相的TMDs材料作为研究对象,研究其宏观输运性质和微观电子结构。本文的实验中,我们借助于分子束外延（MBE）技术在Bilayer Graphene/SiC（0001）衬底表面成功地实现了单层1T’-WTe2的外延生长,并借助于扫描隧道显微镜/谱（STM/S）技术进行了结构和电子态的表征,实验发现当使用Bilayer Graphene/SiC（0001）衬底时,发现外延的单层WTe2与衬底间呈现为弱耦合状态,且在低温条件下存在有非公度的电荷密度调制。后续的实验以此为基础,借助于STS技术,发现Bilayer Graphene/SiC（0001）衬底表面单层1T’-WTe2体能态具有约20-40mV的能隙,且存在有拓扑边界态,同时针对于不同层数WTe2电子态密度的演变,发现随着层厚的增加WTe2的电子态出现了半导体逐渐转变为半金属的现象。针对单层1T’-WTe2的宏观输运性质,实验中基于分子束外延生长的单层1T’-WTe2薄膜,借助于综合物理性质测试系统（PPMS）以及标准四电极测试方法,进行了 1 T’-WTe2/Bilayer Graphenen/SiC（0001）体系的电输运测量以及磁阻测量,实验发现该体系呈现为强局域化体系,磁阻具有强的各向异性,可以通过磁场与电流之间相对角度的调节,实现由负磁阻与正磁阻之间的转变,为该体系的实际应用给出了一种可能。
邓可[9]（2019）在《第二类外尔半金属二碲化钼的角分辨光电子能谱研究》文中进行了进一步梳理外尔半金属是一种新奇的拓扑物态,其低能激发与高能物理中外尔费米子遵循相同的规律。由于凝聚态系统更为多样的结构对称性,和丰富的相互作用,在一类正交相的过渡族金属二硫化物系统中还存在违背Lorentz不变量的第二类外尔费米子,并且这种新奇粒子没有标准模型粒子与之对应。尽管过去几十年凝聚态物理学家对过渡族金属二硫化物体系中的谷电子学、能隙可调半导体、电荷密度波以及超导的研究取得了巨大的进展,然而实验上对这个体系中拓扑物态的发掘还很欠缺。本论文工作中,我们以Td-Mo Te2为例,结合样品生长、变温拉曼测量、角分辨光电子能谱和扫描隧道谱等一系列先进技术,对Td-Mo Te2的晶体对称性、电子结构及其拓扑非平庸性进行了系统的研究,揭示出其中新奇的拓扑非平庸物态,论文的主要成果总结如下:（1）正交晶系的Td-Mo Te2需要通过1T’相Mo Te2低温相变得到,我们通过化学气相输运（CVT）方法,合成出了高质量的1T’相Mo Te2单晶,通过输运测量确认了1T’-Mo Te2在250K左右发生的结构相变。进一步结合变温拉曼光谱测量,追踪两个对中心反演对称性敏感的声子振动模随温度的演化,证明了该结构相变下,低温相Td-Mo Te2破坏了中心反演对称,这是Td-Mo Te2中存在第二类外尔费米子的先决条件。（2）我们利用不同光源对Td-Mo Te2的电子结构进行测量。结合实验室自主搭建的具备体态敏感的6.33 e V激光光源和同步辐射具备表面电子态敏感的低能高通量光源的角分辨光电子能谱,区分出了体能带和表面态的贡献,并锁定了拓扑表面态的位置和色散,成功观测到Td-Mo Te2拓扑表面态形成的非闭合费米弧;进一步结合扫描隧道谱测量及第一性原理计算,确认了该非闭合弧线正是拓扑费米弧。从电子结构上直接地证明了Td-Mo Te2中第二类外尔费米的存在。我们的研究结果首次直接从实验上完整地证实了Td-Mo Te2是第二类Weyl半金属,不仅为凝聚态中实现超出标准模型奇异粒子建立了新的范本,也为层状材料实现拓扑电子学器件开辟了新的体系。
吕佰晴[10]（2018）在《拓扑半金属的角分辨光电子能谱研究》文中进行了进一步梳理自从量子自旋霍尔效应和拓扑态被发现以来,非平庸的拓扑态因其奇异的物性和潜在的应用前景迅速成为凝聚态物理中非常重要和热门的研究课题。在凝聚态物理中,很多奇异的拓扑态被理论预言和实验证实,像拓扑绝缘体,拓扑半金属和拓扑超导体等等。在过去十年里,拓扑绝缘体被广泛研究。在当前的凝聚态物理物态研究中,拓扑半金属引起了大量的关注。拓扑半金属是指一类电子结构在费米能附近具有受晶体对称性保护的能带简并点的金属态。根据能带简并点（交叉点）维度的不同,可以把拓扑半金属分为两类。第一类拓扑半金属在动量空间具有零维分立的能带交叉点,最有名的例子是拓扑狄拉克（Dirac）和外尔（Weyl）半金属。在拓扑Dirac和Weyl半金属的体态电子结构中,两个二重简并或非简并的能带发生交叉,形成四重简并的Dirac点或二重简并的Weyl点。能带交叉点附近的低能准粒子激发可以和高能物理中的Dirac或Weyl费米子相比拟。第二类拓扑半金属在动量空间具有一维的四重或二重简并的能带交叉点。具有这种拓扑节线（nodal line）的材料被称为拓扑节线半金属。和零维的拓扑节点（nodal point）相比,一维的nodal-line具有更加丰富的拓扑构成,比如,它们可以组成节线环（nodal ring）,节线连环（nodal link）,节点链（nodal chain）和诺特结（nodal knot）等等。作为探测材料三维电子结构最直接有效的实验手段,角分辨光电子能谱（ARPES）在拓扑半金属的研究中起着至关重要的作用。在本论文中,我们使用ARPES系统地研究了几种拓扑半金属的三维电子结构,主要取得了以下三项研究成果:1.在Weyl半金属TaAs中成功观测到了（001）-As截止面自旋极化的费米弧表面态和物理学家寻找已久的Weyl锥。手性相反的Weyl锥在（001）表面的投影点和实验测得的费米弧表面态的起点和终点完美重合,提供了TaAs中Weyl费米子存在的无可置疑的实验证据;2.在点群晶体MoP中首次观测到了受晶体对称性保护的三重简并点,三重简并点附近的准粒子激发是非传统的三重简并费米子,突破了传统的Dirac-Weyl-Majorana费米子的分类。除此之外,我们在MoP体态电子结构中同时观测到了和三重简并点共存的Weyl点。因此,该材料为研究不同种类的费米子相互作用提供了很好的平台。我们的实验发现开启了凝聚态物理中非传统费米子新物性的研究热潮;3.在拓扑nodal-line半金属TiB2中成功观测到了体态由一维的nodal-rings组成的nodal-chain结构。另外,我们还提供了（001）截止面Dirac锥表面态存在的证据,该Dirac锥表面态不同于其他常见拓扑nodal-line半金属中预言的由平的能带导致的鼓膜状的表面态。在“固体宇宙”中,由于晶体230种空间群丰富的对称性,受晶体对称性保护的能带交点的种类将远远超出我们的想象。在不久的将来,我们坚信会有更多地具有非传统能带交叉点的拓扑半金属在凝聚态物理中被发现。
二、LiCoO_2的体态几何与电子结构的理论研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、LiCoO_2的体态几何与电子结构的理论研究（论文提纲范文）
（1）铈基近藤晶格中电子关联与拓扑物态的角分辨光电子谱研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 近藤体系中的电子结构 |
| 1.1.1 近藤效应简介 |
| 1.1.2 周期安德森模型 |
| 1.1.3 Doniach相图 |
| 1.2 能带拓扑 |
| 1.2.1 量子霍尔效应 |
| 1.2.2 Z_2不变量与Z_2拓扑绝缘体 |
| 1.2.3 拓扑半金属 |
| 1.2.4 关联拓扑简介 |
| 1.3 电荷密度波 |
| 1.3.1 费米面嵌套机制 |
| 1.3.2 动量相关的电声子耦合机制 |
| 1.3.3 激子凝聚机制 |
| 第二章 角分辨光电子能谱 |
| 2.1 角分辨光电子能谱基本原理 |
| 2.1.1 一步模型与三步模型 |
| 2.1.2 分辨率 |
| 2.1.3 表面敏感与超高真空 |
| 2.1.4 共振ARPES |
| 2.2 ARPES实验系统 |
| 2.2.1 光源 |
| 2.2.2 能量分析器 |
| 2.2.3 低温与超高真空 |
| 2.3 样品制备 |
| 2.4 ARPES数据分析 |
| 第三章 稀土元素铋化合物中f电子对电子结构的调制 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 实验结果 |
| 3.2.1 材料晶体质量与电阻输运 |
| 3.2.2 体态能带反转与表面态 |
| 3.2.3 稀土元素替换下的能带演化 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 近藤晶格CeBi中c-f杂化导致的费米面扩张 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 实验结果 |
| 4.2.1 CeBi基本能带结构 |
| 4.2.2 CeBi低温下的费米面扩张 |
| 4.2.3 CeBi与GdBi的比较 |
| 4.2.4 CeBi的共振ARPES测量 |
| 4.2.5 价态诱导费米面变化 |
| 4.3 CeBi小结 |
| 4.4 CeSb中的相关情况 |
| 4.4.1 近藤晶体CeSb磁性与拓扑 |
| 4.4.2 近藤晶体CeSb低温下的费米面扩张现象 |
| 4.4.3 CeSb中的能带折叠与能带劈裂 |
| 4.4.4 CeSb小结 |
| 第五章 近藤Dirac半金属CeSbTe中的电荷密度波 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.2.1 CeSbTe样品质量检测 |
| 5.2.2 CeSbTe基本能带结构 |
| 5.2.3 CeSbTe变温LEED测量 |
| 5.2.4 CDW能隙分析 |
| 5.2.5 CDW相中的Dirac点 |
| 5.2.6 f电子行为与近藤效应 |
| 5.3 实验小结 |
| 第六章 CeCoGe_3中Kondo与RKKY的竞争关系 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 实验结果 |
| 6.2.1 CeCoGe_3晶体结构与质量表征 |
| 6.2.2 基本能带结构 |
| 6.2.3 低温下Kondo效应与AFM的竞争 |
| 6.3 实验小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
| 参考文献 |
（2）磁性外尔半金属Co3Sn2S2中自旋轨道极化子的STM研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 拓扑材料简介 |
| 1.1.2 外尔半金属简介 |
| 1.2 基于笼目晶格的拓扑材料研究 |
| 1.2.1 笼目晶格中的拓扑能带 |
| 1.2.2 具有磁性基态的笼目晶格体系 |
| 1.3 量子材料中的缺陷 |
| 1.4 本文的主要研究内容与章节安排 |
| 第2章 自旋极化扫描隧道显微系统简介 |
| 2.1 扫描隧道显微镜的实验原理 |
| 2.2 扫描隧道显微镜的工作模式 |
| 2.3 极低温强磁场扫描隧道显微系统简介 |
| 第3章 磁性外尔半金属Co_3Sn_2S_2中自旋轨道极化子的STM研究.. |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 磁性外尔半金属Co_3Sn_2S_2的解理面元素确定 |
| 3.3 磁性外尔半金属Co_3Sn_2S_2中本征S缺陷诱导的束缚态 |
| 3.4 磁性外尔半金属Co_3Sn_2S_2中束缚态的磁性 |
| 3.5 磁性外尔半金属Co_3Sn_2S_2中束缚态的自旋轨道极化子本质 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 磁性外尔半金属Co_3Sn_2S_2中本征杂质的电子特性 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 磁性外尔半金属Co_3Sn_2S_2中Sn解理面的本征杂质 |
| 4.3 磁性外尔半金属 Co_3Sn_2S_2 中 S 解理面的本征杂质 |
| 4.4 基于STEM-EELS的本征杂质元素研究 |
| 4.5 两种本征杂质的相互作用与磁性研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 金属基底上单个酞菁铁分子中近藤效应的可逆调控 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 基于金属针尖的Au(111)上FePc分子的近藤效应与非弹性隧穿调控. |
| 5.3 基于超导针尖的Au(111)上FePc分子的近藤效应与非弹性隧穿调控. |
| 5.4 通过调控分子结结构对称性实现近藤效应与YSR态的可逆调控 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及发表文章目录 |
| 致谢 |
（3）重费米子超导体CeCu2Si2及相关4f电子体系的角分辨光电子能谱研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 从自由电子到重电子 |
| 1.2 本论文的主体结构 |
| 第二章 重费米子体系简介 |
| 2.1 从近藤杂质到重费米子材料 |
| 2.2 周期性安德森模型 |
| 2.3 重费米子体系的研究热点 |
| 2.3.1 压力调控的重费米子量子相变 |
| 2.3.2 非费米液体行为 |
| 2.3.3 近藤绝缘体 |
| 2.3.4 重费米子超导 |
| 2.4 重费米子体系的研究手段 |
| 2.5 角分辨光电子能谱在重费米子体系中的应用 |
| 2.5.1 f电子与巡游电子的杂化 |
| 2.5.2 CeIn_3:对f电子杂化能隙的观测 |
| 2.5.3 CeIrIn_5:计算预测的费米面演化 |
| 2.5.4 CeCoIn_5:杂化发生的起始温度 |
| 2.5.5 YbRh_2Si_2:不随温度变化的费米面 |
| 2.5.6 小结 |
| 第三章 实验方法与样品准备 |
| 3.1 角分辨光电子能谱 |
| 3.1.1 光电子激发理论 |
| 3.1.1.1 光电子的哈密顿量 |
| 3.1.1.2 三步模型与单步模型 |
| 3.1.1.3 光电子的能量和动量 |
| 3.1.2 角分辨光电子能谱实验技术 |
| 3.1.2.1 光源 |
| 3.1.2.2 能量分析器 |
| 3.1.2.3 真空、低温和磁场屏蔽 |
| 3.2 单晶的制备 |
| 3.2.1 单晶及单晶生长 |
| 3.2.2 助熔剂方法 |
| 3.3 CeCu_2Si_2单晶的制备与解理 |
| 3.3.1 CeCu_2Si_2单晶的制备 |
| 3.3.2 CeCu_2Si_2单晶的解理 |
| 第四章 CeCu_2Si_2的电子结构研究 |
| 4.1 CeCu_2Si_2超导序参量研究回顾 |
| 4.1.1 对常规超导的否定 |
| 4.1.2 早期探索:d波超导 |
| 4.1.3 极低温比热实验的重新审视 |
| 4.1.4 理论计算的尝试 |
| 4.1.5 基于磁场穿深实验提出的新模型 |
| 4.2 CeCu_2Si_2的ARPES测量 |
| 4.2.1 CeCu_2Si_2的整体电子结构 |
| 4.2.2 CeCu_2Si_2的重电子能带 |
| 4.2.3 CeCu_2Si_2的费米面 |
| 4.2.4 CeCu_2Si_2导带中的4f电子权重 |
| 4.3 数据补充 |
| 4.3.1 DFT计算的设置 |
| 4.3.2 CeCu_2Si_2内势的估计 |
| 4.3.3 表面态分析 |
| 4.3.4 DFT计算结果补充 |
| 4.3.5 重电子能带数据补充 |
| 4.4 本章小结与讨论 |
| 第五章 YbPtBi的电子结构研究 |
| 5.1 YbPtBi的整体电子结构 |
| 5.2 YbPtBi的半金属特性及4f电子态 |
| 5.3 YbPtBi中可以调节的Rashba劈裂 |
| 5.4 实验细节补充 |
| 5.5 本章小结与讨论 |
| 第六章 对REPn材料极大磁阻行为的研究 |
| 6.1 背景简介 |
| 6.2 REPn的基本输运性质 |
| 6.3 极大磁阻行为的拓扑表面态解释 |
| 6.4 极大磁阻行为的两能带模型解释 |
| 6.5 实验细节补充 |
| 6.6 本章小结与讨论 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文与研究成果 |
（4）三维拓扑材料的角分辨光电子能谱研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 能带拓扑学 |
| 1.2.1 贝利相位 |
| 1.2.2 拓扑不变量 |
| 1.2.3 对称性保护 |
| 1.3 拓扑材料 |
| 1.3.1 拓扑绝缘体 |
| 1.3.2 拓扑半金属 |
| 1.3.3 外尔半金属 |
| 1.3.4 费米弧 |
| 1.3.5 节点线,节点环与霍夫链半金属 |
| 1.4 Kagome晶格 |
| 1.4.1 拓扑平带 |
| 1.4.2 鼓膜表面态(Drumhead-state) |
| 1.5 选题背景及研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 实验技术 |
| 2.1 ARPES技术 |
| 2.1.1 一步模型 |
| 2.1.2 电子能量分析器 |
| 2.1.3 电子自旋分析器 |
| 2.2 同步辐射光源 |
| 2.3 样品准备与实验操作 |
| 参考文献 |
| 第3章 外尔半金属的电子结构研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单晶的制备以及实验方法 |
| 3.3 WP2的晶格结构 |
| 3.4 WP2的电子结构 |
| 3.5 各向异性磁阻(AMR)和费米面 |
| 3.6 量子振荡和角度相关的贝利相 |
| 3.7 晶格的自发对称性破缺和CDW相 |
| 3.8 小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 Kagome金属FeSn的拓扑性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单晶的制备以及实验方法 |
| 4.3 晶格结构和物性表征 |
| 4.4 能带结构和节点线 |
| 4.5 反铁磁系统下对称性保护的无质量狄拉克费米子 |
| 4.6 不同种类的狄拉克锥分辨 |
| 4.7 表面斯塔克效应造成的2D类外尔物理 |
| 4.7.1 外尔物理背景 |
| 4.7.2 层间反铁磁耦合产生的侧面拓扑态相关的理论研究 |
| 4.8 自旋分辨效应 |
| 4.9 鼓膜表面态 |
| 4.10 小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 YCr_6Ge_6的电子结构研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 晶格结构 |
| 5.3 晶体生长 |
| 5.4 能带结构 |
| 5.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 Cu插层TaSe_2的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 插层对能带结构的调制 |
| 6.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
（5）AMO2（A=Li,Na,M=Co,Rh,Ir）材料光催化水解制氢第一性原理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光催化裂解水产氢原理 |
| 1.3 AMO_2碱金属过渡金属氧化物 |
| 1.4 本文的研究内容和意义 |
| 第2章 基本理论计算方法 |
| 2.1 密度泛函理论(DFT) |
| 2.1.1 Hohenberg-Kohn方程 |
| 2.1.2 Thomas Fermi近似 |
| 2.1.3 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.4 Kohn-Sham(KS)方程 |
| 2.1.5 交换关联 |
| 2.1.5.1 M06-L函数 |
| 2.1.5.2 强约束和适当赋范的半局部密度泛函(SCAN) |
| 2.2 光催化性能 |
| 2.2.1 绝对能级 |
| 2.2.2 介电函数 |
| 2.2.3 流动性 |
| 2.3 VASP软件包 |
| 第3章 NaXO_2(X=Co, Rh, Ir)光催化水解制氢可行性的第一性原理研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 结构模型和计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 几何结构和晶格参数 |
| 3.3.2 光催化水解制氢带边评估和电子能带结构 |
| 3.3.3 光吸收和态密度 |
| 3.3.4 载流子流动性和电荷密度分布 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 三方、四方、六方和立方结构LiCoO_2的光催化水解制氢性质比较 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 几何结构和能带特征 |
| 4.3.2 价导带位置 |
| 4.3.3 光吸收和态密度 |
| 4.3.4 流动性和电荷密度分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 主要内容总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（6）拓扑半金属输运性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 拓扑半金属 |
| 1.1.1 外尔半金属 |
| 1.1.2 狄拉克半金属 |
| 1.1.3 Nodal-line半金属及其它半金属 |
| 1.2 拓扑半金属中的量子现象 |
| 1.2.1 拓扑表面态 |
| 1.2.2 手性异常 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 晶体生长和器件制备 |
| 2.1 Nb_3SiTe_6单晶制备和结构表征 |
| 2.2 α-As单晶制备和结构表征 |
| 2.3 SrAs_3单晶制备和结构表征 |
| 本章小结 |
| 第3章 Nb_3SiTe_6纳米薄片输运性质研究 |
| 3.1 磁阻研究 |
| 3.1.1不饱和准线性磁阻 |
| 3.1.2 费米面结构 |
| 3.1.3 非平庸贝里相位 |
| 3.2 单载流子模型下的霍尔效应 |
| 本章小结 |
| 第4章 α-As中的德哈斯-范阿尔芬效应和塞曼劈裂 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 α-As单晶德哈斯-范阿尔芬效应研究 |
| 4.2.1 非平庸Berry相位 |
| 4.2.2 各向异性费米面 |
| 4.3 α-As中的塞曼效应 |
| 本章小结 |
| 第5章 节线半金属SrAs3块材中的手性异常和非平庸拓扑相 |
| 5.1 磁场诱导金属绝缘体转变 |
| 5.2 不饱和磁阻 |
| 5.2.1 各向异性磁阻效应 |
| 5.2.2 双载流子模型下的霍尔效应 |
| 5.3 有效质量和非平庸贝里相位 |
| 5.4 手性异常 |
| 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）过渡金属氧化物复合材料制备及其储锂性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 锂离子电池概述 |
| 1.3 锂离子电池正极材料 |
| 1.3.1 层状氧化物LiMO_2正极材料 |
| 1.3.2 尖晶石结构氧化物LiM_2O_4正极材料 |
| 1.3.3 橄榄石结构磷酸盐LiFePO_4正极材料 |
| 1.3.4 富锂锰层状氧化物xLi_2MnO_3·(1-x)LiM0_2 (M= Co,Ni,Mn)正极材料 |
| 1.4 锂离子负池材料 |
| 1.4.1 插入反应机制 |
| 1.4.2 锂合金化反应机制 |
| 1.4.3 转换反应机制 |
| 1.5 本论文的选题依据和研究内容 |
| 1.5.1 论文选题依据 |
| 1.5.2 论文研究内容 |
| 第二章 实验材料及合成测试方法 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.1.1 实验所需试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 测试仪器 |
| 2.3 材料表征方法 |
| 2.3.1 电镜法形貌测试 |
| 2.3.2 X射线衍射分析 |
| 2.3.3 X射线光电子能谱分析 |
| 2.3.4 N_2物理吸脱附分析 |
| 2.3.5 热重分析 |
| 2.3.6 激光拉曼光谱分析 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 CR2032型扣电池的制备 |
| 2.4.2 CR2032型扣电池恒流充放电测试 |
| 2.4.3 CR2032型扣电池循环伏安测试 |
| 2.4.4 CR2032型扣电池交流阻抗测试 |
| 2.4.5 制备样品的电子电阻率测试 |
| 第三章 MnO基复合材料的合成与储锂性能的探究 |
| 3.1 MnO@C微米立方体“笼子”的合成与电化学性能的探究 |
| 3.1.1 前言 |
| 3.1.2 制备MnCO_3/琼脂凝胶前驱体 |
| 3.1.3 制备MnO立方体“笼子”结构 |
| 3.1.4 MnO样品形貌表征(SEM,TEM) |
| 3.1.5 制备MnO样品物像组成测试(TGA,BET,XRD,Raman,XPS) |
| 3.1.6 MnO电极材料基础电化学性能测试(CV曲线、倍率、充放电曲线与阻抗) |
| 3.1.7 MnO电极材料的循环性能测试 |
| 3.1.8 MnO电极材料的电化学行为动力学分析 |
| 3.1.9 MnO电极材料的循环后阻抗与形貌表征 |
| 3.1.10 MnO电极材料中电子的传输示意图 |
| 3.1.11 已报道MnO基电极材料循环性能与本工作的对比 |
| 3.1.12 本项工作小结 |
| 3.2 石墨烯调控MnO@C微米立方体“笼子”碳壳厚度改善其电化学性能 |
| 3.2.1 前言 |
| 3.2.2 制备氧化石墨烯分散液 |
| 3.2.3 制备MnCO_3/GO/琼脂凝胶前驱体 |
| 3.2.4 制备MnO@C-G微米立方体“笼子”结构 |
| 3.2.5 MnO@C-G微米立方体“笼子”结构微观结构分析(SEM)与物像组成测试(XRD,Rman) |
| 3.2.6 MnO@C-G电极材料基础电化学性能测试(CV、充放电曲线,倍率与阻抗) |
| 3.2.7 MnO@C-G电极材料循环性能测试 |
| 3.2.8 MnO@C-G电极Li~+与电子传输速率提高证明与电化学行为动力学分析 |
| 3.2.9 本项工作小结 |
| 3.3 Ni单质掺杂调控MnO-Ni@C复合材料稳定长循环储锂性能 |
| 3.3.1 前言 |
| 3.3.2 制备微米级葡萄状MnO-Ni@C复合颗粒 |
| 3.3.3 模拟方法 |
| 3.3.4 MnO/Ni-C材料前驱体与终产物的微观形貌测试(SEM,TEM)与物相组成测试(XRD,Raman,TGA与BET测试) |
| 3.3.5 MnO/Ni-C电极材料基础电化学性能测试(CV、充放电曲线、倍率与阻抗) |
| 3.3.6 MnO/Ni-C电极材料循环性能测试 |
| 3.3.7 部分过渡金属氧化物循环性能的比较 |
| 3.3.8 MnO-Ni10@C中Li~+与电子传输速率提高证明与电化学行为动力学分析 |
| 3.3.9 MnO-Ni10@C循环后阻抗、微观形貌与XPS测试 |
| 3.3.10 MnO单元在Ni金属和双层碳包覆多种保护措施下结构变化示意图 |
| 3.3.11 通过相图计算证明Ni单质调控稳定循环性能机理 |
| 3.3.12 本项工作小结 |
| 第四章 MoO_2基复合材料的合成及储锂性能的探究 |
| 4.1 三维多孔MoO_2/C复合材料的制备及其电化学性能的研究 |
| 4.1.1 前言 |
| 4.1.2 制备不同碳含量的MoO_2/C复合材料步骤及流程示意图 |
| 4.1.3 MoO_2/C复合材料物相组成分析(XRD,Ranman,TGA,BET与XPS) |
| 4.1.4 MoO_2/C微观结构分析(SEM与TEM) |
| 4.1.5 MoO_2/C电极材料电化学性能测试(CV、充放电曲线,倍率与循环性能) |
| 4.1.6 MoO_2/C电极材料大电流循环性能与阻抗测试分析 |
| 4.1.7 MoO_2/C电极材料电化学行为动力学分析 |
| 4.1.8 MoO_2/C电极材料电化学反应路线和机理示意图 |
| 4.1.9 本项工作小结 |
| 4.2 异质结调控MoO_2/Mo_2C复合材料的电化学性能 |
| 4.2.1 前言 |
| 4.2.2 制备MoO_2/C、MoO_2/Mo_2C/C与Mo_2C/C复合材料 |
| 4.2.3 理论计算 |
| 4.2.4 制备MoO_2/Mo_2C/C结构示意图 |
| 4.2.5 MoO_2/Mo_2C/C物相组成测试(XRD,Raman,BET,TGA与XPS) |
| 4.2.6 MoO_2/Mo_2C/C微观结构分析(SEM与TEM) |
| 4.2.7 MoO_2/Mo_2C/C电化学性能测试(CV、充放曲线与倍率、循环性能) |
| 4.2.8 MoO_2/Mo_2C/C电化学行为动力学分析 |
| 4.2.9 MoO_2/Mo_2C/C循环后微观形貌、阻抗与XPS测试 |
| 4.2.10 密度泛函理论和态密度计算证明异质结工作机理 |
| 4.2.11 MoO_2/Mo_2C/C全电池性能测试 |
| 4.2.12 本项工作小结 |
| 第五章 氧空位调控中空Co_3O_4微球电化学性能 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 醇氧化钴微球(s-CoA)的合成 |
| 5.2.2 空心氢氧化钴(h-CoOH)的合成 |
| 5.2.3 海胆状中空介Co_3O_4微球的合成 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 制备海胆状中空介孔Co_3O_4微球示意图 |
| 5.3.2 中空介孔Co_3O_4微球物相组成分析(XRD,BET与XPS) |
| 5.3.3 中空介孔Co_3O_4微球微观形貌分析(SEM与TEM) |
| 5.3.4 Co_3O_4电化学性能测试(充放电曲线、倍率、CV曲线、循环与阻抗测试) |
| 5.3.5 Co_3O_4大电流循环性能测试 |
| 5.3.6 氧空位调控Co_3O_4电化学性能机理分析 |
| 5.3.7 Co_3O_4电极材料电化学行为动力学分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录Ⅰ 攻读学位期间发表论文及研究成果 |
| 附录Ⅱ 英文论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）过渡金属硫族化合物1T-WTe2的MBE生长与STM研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本章简介 |
| 1.2 量子自旋霍尔效应 |
| 1.3 过渡金属硫族化合物(TMDs)简介 |
| 1.4 二维拓扑绝缘体 |
| 1.5 WTe_2国内外研究进展 |
| 1.6 电荷有序相(CDW)与结构稳定性和电子结构 |
| 1.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验仪器与实验原理 |
| 2.1 本章简介 |
| 2.2 超高真空技术 |
| 2.3 分子束外延生长技术(MBE) |
| 2.4 反射式高能电子衍射(RHEED) |
| 2.5 扫描隧道显微镜技术(STM) |
| 2.6 低温强磁场技术 |
| 2.7 低温强磁场输运测试 |
| 2.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 1T'-WTe_2的MBE生长与STM研究 |
| 3.1 本章简介 |
| 3.2 研究背景 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.4 BLG/SiC(0001)衬底外延生长单层1T'-WTe_2薄膜与STM表征 |
| 3.5 Nb:SrTiO_3(001)衬底外延单层1T'-WTe_2薄膜与STM表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 MBE外延生长单层1T'-WTe_2的电子结构 |
| 4.1 本章简介 |
| 4.2 研究背景 |
| 4.3 TMDs量子自旋霍尔效应理论预言与研究现状 |
| 4.4 弱耦合衬底1T'-WTe_2的电子结构(BLG/SiC(0001)衬底) |
| 4.5 强耦合衬底1T'-WTe_2的电子结构(Nb:SrTiO_3(001)衬底) |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 单层1T'-WTe_2的输运性质研究 |
| 5.1 本章简介 |
| 5.2 研究背景 |
| 5.3 实验方法 |
| 5.4 实验结果与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 攻读博士期间获得的学术成果 |
| 致谢 |
（9）第二类外尔半金属二碲化钼的角分辨光电子能谱研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 拓扑物态 |
| 1.1.1 量子霍尔效应与陈数 |
| 1.1.2 量子自旋霍尔效应与拓扑绝缘体 |
| 1.1.3 拓扑半金属 |
| 1.1.4 拓扑半金属的奇异物性 |
| 1.1.5 第二类外尔费米子 |
| 1.2 过渡族金属硫化物体系中的拓扑 |
| 第2章 实验技术及原理 |
| 2.1 角分辨光电子能谱(ARPES) |
| 2.1.1 光电子能谱 |
| 2.1.2 光电子发射的理论模型 |
| 2.1.3 ARPES实验系统 |
| 2.2 低能电子衍射(LEED) |
| 第3章 高质量单晶MoTe_2的生长与对称破缺 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 1T'-MoTe_2单晶样品的生长与质量表征 |
| 3.3 MoTe_2的中心对称破缺 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 T_d-MoTe_2中第二类外尔费米子的实验发现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 T_d-MoTe_2 的电子结构 |
| 4.2.1 氦灯光源对T_d-MoTe_2 电子结构的测量 |
| 4.2.2 激光光源对T_d-MoTe_2 电子结构的测量 |
| 4.2.3 同步辐射光源对T_d-MoTe_2 中拓扑费米弧的观测 |
| 4.2.4 T_d-MoTe_2 中拓扑表面态的色散 |
| 4.3 拓扑费米弧的STM观测 |
| 4.4 后续工作及进一步讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）拓扑半金属的角分辨光电子能谱研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 拓扑起源和发展 |
| 1.1 拓扑绝缘体 |
| 1.1.1 整数量子霍尔效应与TKNN不变量 |
| 1.1.2 量子自旋霍尔效应与Z_2拓扑不变量 |
| 1.1.3 三维拓扑绝缘体 |
| 1.1.4 其他拓扑绝缘体分类及进展 |
| 1.2 拓扑半金属 |
| 1.2.1 Dirac半金属和Weyl半金属 |
| 1.2.2 拓扑nodal-line半金属 |
| 1.2.3 其他新型拓扑半金属 |
| 1.3 论文主要结构 |
| 第二章 角分辨光电子能谱及上海光源“梦之线” |
| 2.1 角分辨光电子能谱 |
| 2.1.1 基本原理 |
| 2.1.2 光电发射量子理论 |
| 2.1.3 单粒子谱函数 |
| 2.1.4 EDC、MDC线型 |
| 2.1.5 矩阵元效应 |
| 2.2 ARPES实验系统 |
| 2.2.1 光源 |
| 2.2.2 超高真空系统 |
| 2.2.3 样品操纵系统 |
| 2.2.4 电子分析器 |
| 2.3 上海光源“梦之线”实验站 |
| 2.3.1 光束线 |
| 2.3.2 ARPES实验站 |
| 2.3.3 性能测试 |
| 2.4 光子能量、入射角的影响 |
| 2.4.1 光子能量的影响 |
| 2.4.2 光的入射角的影响 |
| 第三章 Weyl费米子的实验发现 |
| 3.1 简介 |
| 3.1.1 Dirac费米子 |
| 3.1.2 Weyl费米子 |
| 3.2 Weyl费米子分类及材料预测 |
| 3.2.1 Weyl费米子分类 |
| 3.2.2 几种典型的Weyl半金属材料 |
| 3.3 Weyl半金属TaAs的实验发现 |
| 3.3.1 TaAs中费米弧表面态的实验观测 |
| 3.3.2 TaAs中体态Weyl点的实验观测 |
| 3.3.3 TaAs中费米弧表面态的自旋结构的实验观测 |
| 3.3.4 总结 |
| 3.4 总结与展望 |
| 第四章 突破传统分类的三重费米子的实验发现 |
| 4.1 凝聚态物理中的非传统费米子简介 |
| 4.2 点式空间群中非传统的三重简并费米子 |
| 4.3 MoP中三重简并的非传统费米子的实验发现 |
| 4.4 总结与展望 |
| 第五章 TiB_2中nodal-chain结构的实验观测 |
| 5.1 拓扑nodal-line半金属简介 |
| 5.1.1 基本物理性质 |
| 5.1.2 分类和材料 |
| 5.2 TiB_2中nodal-chain结构的实验观测 |
| 5.3 总结和展望 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
四、LiCoO_2的体态几何与电子结构的理论研究（论文参考文献）
- [1]铈基近藤晶格中电子关联与拓扑物态的角分辨光电子谱研究[D]. 李鹏. 浙江大学, 2021(01)
- [2]磁性外尔半金属Co3Sn2S2中自旋轨道极化子的STM研究[D]. 邢宇庆. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [3]重费米子超导体CeCu2Si2及相关4f电子体系的角分辨光电子能谱研究[D]. 吴中正. 浙江大学, 2021(01)
- [4]三维拓扑材料的角分辨光电子能谱研究[D]. 王鹏栋. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]AMO2（A=Li,Na,M=Co,Rh,Ir）材料光催化水解制氢第一性原理研究[D]. 梁嘉城. 鲁东大学, 2020(01)
- [6]拓扑半金属输运性质研究[D]. 安琳琳. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]过渡金属氧化物复合材料制备及其储锂性能研究[D]. 侯传信. 山东大学, 2019(02)
- [8]过渡金属硫族化合物1T-WTe2的MBE生长与STM研究[D]. 贾振宇. 南京大学, 2019(01)
- [9]第二类外尔半金属二碲化钼的角分辨光电子能谱研究[D]. 邓可. 清华大学, 2019(02)
- [10]拓扑半金属的角分辨光电子能谱研究[D]. 吕佰晴. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2018(01)