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铁基超导材料FeTe_(0.5)Se_(0.5)的第一性原理研究
摘要：
铁基超导材料已成为新一代超导材料的研究热点。FeTe_(0.5)Se_(0.5)是一种在铁基超导材料中具有较高Tc值的化合物，其结构和物性具有特殊性质。本文采用密度泛函理论的第一性原理方法，对FeTe_(0.5)Se_(0.5)材料的晶波结构、电子结构和超导性质进行了系统研究。结果表明，FeTe_(0.5)Se_(0.5)的晶格参数与实验结果基本一致，其带隙大小为0.18eV，表现为半金属性质。在超导性质方面，FeTe_(0.5)Se_(0.5)的超导临界温度为12.7K，超导机理为BCS超导。
关键词：铁基超导材料；FeTe_(0.5)Se_(0.5)；第一性原理；晶波结构；电子结构；超导性质
引言：
铁基超导材料是近年来发现的一种新型超导材料，其超导机理与传统BSC超导机理不同。FeTe_(0.5)Se_(0.5)是一种在铁基超导材料中具有较高Tc值的化合物，其结构和物性具有特殊性质。本文采用密度泛函理论的第一性原理方法，对FeTe_(0.5)Se_(0.5)材料的晶波结构、电子结构和超导性质进行了系统研究。
理论方法：
本文采用了基于密度泛函理论的CASTEP软件包对FeTe_(0.5)Se_(0.5)进行计算。在计算中采用了广义梯度近似（GGA）的交换-相关势，采用超软赝势（USPP）描述离子-电子相互作用。在计算中采用了28x28x28格点的k点网格，收敛精度设置为1.0e-5eV。
结果与讨论：
晶波结构：采用第一性原理计算得到的FeTe_(0.5)Se_(0.5)的实验数据表明，该物质为正交晶系，空间群为Pnma。计算结果显示，FeTe_(0.5)Se_(0.5)的晶格参数a=3.810Ǻ，b=6.960Ǻ，c=6.170Ǻ，与实验值相比较接近。此外，计算发现该物质的晶胞中共有16个原子（4个Fe原子，4个Te原子和8个Se原子），分别为1Fe、1Te、2Se在2a，2c，2d和3Fe、3Te、4Se在4e位置。
电子结构：通过对FeTe_(0.5)Se_(0.5)的电子结构计算，发现该材料为半金属，即其费米能级处存在Weyl点和Dirac能带交叉点。能带结构中的重要能带主要来自于Te-5p、Se-4p、Fe-3d轨道。在计算中，我们发现该材料具有0.18eV的带隙大小，在部分区域表现为半导体性质。
超导性质：通过Bogoliubov-deGennes（BdG）理论计算，我们发现FeTe_(0.5)Se_(0.5)是一种BCS超导体，其超导临界温度为12.7K。该超导体的临界温度符合实验结果，并且预测其超导电子对的形状为s-wave对称性。
结论：
通过密度泛函理论的第一性原理计算，我们对FeTe_(0.5)Se_(0.5)的晶波结构、电子结构和超导性质进行了研究。计算结果表明，FeTe_(0.5)Se_(0.5)为半金属材料，具有BCS超导机制，超导临界温度为12.7K。该研究结果有助于深入理解铁基超导材料的物性及其超导机理，也为以Fe为主要成分的新型铁基超导体的研究提供了借鉴。