【導(dǎo)讀】通過對(duì)比沉積型和自由型團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)、自旋磁矩、軌道磁矩、磁各向異性能，我們得到了團(tuán)簇的磁矩隨團(tuán)簇構(gòu)型和尺寸的變化規(guī)律，揭示了Ni基底對(duì)CoPt團(tuán)簇的磁矩誘導(dǎo)行為，發(fā)現(xiàn)沉積團(tuán)簇的磁性和磁各向異性能要比自由型團(tuán)簇的相關(guān)物理量有較大幅度的提升。以通過改變合金團(tuán)簇尺寸、吸附位、混合比例的方式，獲得理想的磁性納米結(jié)構(gòu)。論基礎(chǔ)，為進(jìn)一步開發(fā)具有高密度信息儲(chǔ)存材料提供了有利指導(dǎo)。

　　

【正文】 論文（設(shè)計(jì)）的主要內(nèi)容（技術(shù)指標(biāo)）與要求： 主要內(nèi)容： 采用密度泛函理論 方法 ，研究自 由型 和沉積型 (Co/Fe)Pt 二元硬磁合金團(tuán)簇的磁性和單軸 MAE，以 及 Pt 基二元硬磁合金團(tuán)簇在表面情況下的磁性和垂直 MAE。 要求： 1. 了解密度泛函理論及團(tuán)簇物理學(xué)的主要知識(shí)。 2. 學(xué)會(huì)使用第一性原理軟件 (DMol\VASP 軟件 )，理解相應(yīng)參數(shù)的物理含義，并會(huì)作相應(yīng)的計(jì)算。 3. 分析 CoPt 在 Ni（ 100）表面吸附最優(yōu)團(tuán)簇尺寸、磁性相關(guān)分析 。 進(jìn) 度 安 排 1. 20xx 年 3 月，查閱資料，確定論文題目及提綱，并學(xué)習(xí)相關(guān)文獻(xiàn)，了解相關(guān)問題的研究現(xiàn)狀。 2. 20xx 年 3 月到 4 月中旬，完成論文初稿，并交給知 道老師修改。 3. 20xx 年 4 月中旬到 5 月初，再次修改，然后定稿。 4. 20xx 年 5 月中旬，論文答辯。 學(xué)院意見： 注： 任務(wù)書由指導(dǎo)老師填寫。 任務(wù)書必須在第七學(xué)期 13 周前下達(dá)給學(xué)生。 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 論文題目 CoPt 團(tuán)簇在 Ni（ 100）表面吸附的密度泛函理論研究 學(xué)院專業(yè) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué) 院物理學(xué) 年 級(jí) 20xx 級(jí) 開題日期 學(xué) 號(hào) 2220xx315210046 姓 名 賀晉 指導(dǎo)教師 袁宏寬 ： 團(tuán)簇是由幾個(gè)乃至數(shù)千個(gè) 原子通過一定的物理或化學(xué)結(jié)合力組成相對(duì)穩(wěn)定的微觀或亞微觀聚集體，是介于原子、分子與宏觀固體之間物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新層次或新凝聚態(tài)。過渡金屬團(tuán)簇除了具有一般團(tuán)簇的獨(dú)特效應(yīng)外，還具有優(yōu)異的磁學(xué)性能，如單疇磁性、GMR 效應(yīng)、以及矯頑力增大等，這些磁特征為高密度磁存儲(chǔ)創(chuàng)造了條件，最有潛力成為 21 世紀(jì)占主導(dǎo)地位的磁記錄材料。高的磁各向異性能 (MAE: Magic Anisotropy Energy)是熱穩(wěn)定性的保證，也是磁性團(tuán)簇在磁記錄等功能性應(yīng)用方面的重要指標(biāo)之一。因此，探索和發(fā)展具有高 MAE 的鐵磁性團(tuán)簇，調(diào)控它們的 磁性和 MAE 對(duì)發(fā)展新型磁記錄材料有重要意義，國(guó)內(nèi)外都投入了大量的人力和物力，參加到實(shí)驗(yàn)和理論研究的競(jìng)爭(zhēng)中來。 以鐵磁性元素 Co所形成的多個(gè)維度材料 MAE的研究為例：當(dāng)體系發(fā)生從 3維 →2維 →1 維的轉(zhuǎn)變時(shí)， Co 原子的平均 MAE 發(fā)生了 meV→ meV→ meV 的轉(zhuǎn)變。依照 Co 原子 MAE 的大小隨體系維度的降低而大幅增強(qiáng)的變化規(guī)律 ,我們?nèi)菀淄茰y(cè) 0 維體系 (團(tuán)簇 )中 Co 原子的 MAE 應(yīng)比 3 維塊體的值高 3 個(gè)數(shù)量級(jí)以上。通常情況下， MAE 隨體系維度的降低而增強(qiáng)的趨勢(shì)具有一定的普適性，因此，探討團(tuán)簇體系中 的 MAE 要比研究其它維度體系中的 MAE 更具有優(yōu)勢(shì)。特別是，隨著近年來實(shí)驗(yàn)技術(shù)的提高和測(cè)量設(shè)備的改進(jìn)，人們?cè)谶^渡金屬團(tuán)簇中觀測(cè)到越來越多的奇特磁性信息，這為系統(tǒng)研究過渡金屬團(tuán)簇的磁性和 MAE 提供了機(jī)會(huì)。 2. 研究?jī)?nèi)容： 本文采用密度泛函理論（ DFT）中的廣義梯度近似（ GGA）方法對(duì) CoPt 在 Ni（ 100）表面的吸附作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并探索這些團(tuán)簇在表面的沉積行為，重點(diǎn)研究此類結(jié)合金團(tuán)簇的自旋磁矩、軌道磁矩、以及各向異性能 MAE。 、研究方法 （ 1）廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，把握當(dāng)今團(tuán)簇 磁性研究的前沿，特別是實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。 （ 2）采用密度泛函理論下的廣義梯度近似（ GGA）對(duì) CoPt 在 Ni（ 100）表面吸附可能的幾何構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化，通過調(diào)節(jié)團(tuán)簇內(nèi)不同原子的位置分布，探索最穩(wěn)定的基態(tài)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究此類結(jié)構(gòu)下團(tuán)簇的 MAE。 （ 3）在不同的構(gòu)型情況下，計(jì)算各個(gè)體系的結(jié)構(gòu)常數(shù)、自旋磁矩、軌道磁矩、以及體系的各向異性能，獲得這些物理量隨時(shí)間的演化關(guān)系。 ： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 院意見： 學(xué)院（蓋章） 年 月 日 說明：開題報(bào)告應(yīng)在教師指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立撰寫。在畢業(yè)論文（畢業(yè)設(shè)計(jì)）開始二周內(nèi)完成，交指導(dǎo)教師審閱，并接受學(xué)校和學(xué)院檢查。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)教師評(píng)閱表 畢業(yè)論文（畢 業(yè)設(shè)計(jì)）題目 CoPt 團(tuán)簇在 Ni（ 100）表面吸附的密度泛函理論研究 姓 名 賀晉 學(xué)號(hào) 2220xx315210046 學(xué)院、專業(yè)、年級(jí) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理學(xué) 20xx 級(jí) 指導(dǎo)教師 評(píng)閱時(shí)間 20xx 年 5 月 8 日 評(píng) 閱 意 見 過渡金屬團(tuán)簇研究是近年納米材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，這主要?dú)w因于它們具有的奇異磁性質(zhì)。該文章調(diào)研了大量過渡元素的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展情況，選定 Co、 Pt、CoPt 團(tuán)簇沉積在 Ni 表面，并對(duì)它們的磁性進(jìn)行研究，這有助于開發(fā)高密度磁信息材料。因此，該論文的研究體系和研究?jī)?nèi)容具有較為重要的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。 論文采用密度 泛函理論（ DFT）下的廣義梯度近似（ LDA）方法計(jì)算 Co、 Pt、CoPt 團(tuán)簇的束縛能，找到了各個(gè)尺寸下的基態(tài)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步分析了 Co、 Pt、CoPt 團(tuán)簇各個(gè)尺寸下的自旋磁矩、軌道磁矩、磁各向異性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沉積型CoPt 團(tuán)簇能很好的提升團(tuán)簇的磁矩大小，并極大地增強(qiáng)磁晶各向異性能，為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探索提供了前期指導(dǎo)。 選題較為前沿，技術(shù)路線明確科學(xué)，研究?jī)?nèi)容較為充實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)，研究理論、方法先進(jìn)，內(nèi)容安排組織合理，分析討論深刻，文獻(xiàn)資料權(quán)威，具備了較好的科學(xué)性和研究性。 論文評(píng)定等級(jí) 評(píng)閱人簽名 備 注 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）交叉評(píng)閱表 畢業(yè)論文（畢 業(yè)設(shè)計(jì)）題目 CoPt 團(tuán)簇在 Ni（ 100）表面吸附的密度泛函理論研究 姓 名 賀晉 學(xué)號(hào) 2220xx315210046 學(xué)院、專業(yè)年級(jí) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理學(xué) 20xx 級(jí) 評(píng)閱人 評(píng)閱時(shí)間 20xx 年 5 月 13 日 評(píng) 閱 意 見 近年來人們對(duì)各類低維納米結(jié)構(gòu)材料的開展了廣泛的研究，這使團(tuán)簇的研究也達(dá)到了熱點(diǎn)。在納米材料研究中， CoPt 團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)構(gòu)型和奇異磁性質(zhì)是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，對(duì)這類團(tuán)簇材料的研究有助于開發(fā)高密度磁信息材料。 論文采用密度泛函理論（ DFT）下的廣義梯度近似（ LDA）方法，研究了 CoPt 二元合金團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、磁性。獲得了多個(gè)尺寸下的沉積團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)，分析了基底 Ni 對(duì) Co 原子和 Pt 原子的自旋磁矩、軌道磁矩、磁各向異性能的影響，掌握了磁性與團(tuán)簇尺寸和組份比例之間的關(guān)系。特別是，研究發(fā)現(xiàn) Pt 原子能較高的地提升團(tuán)簇的 MAE 達(dá)到 5meV，這對(duì) CoPt團(tuán)簇的實(shí)用化提供了理論依據(jù)，為后期的實(shí)驗(yàn)制備奠定了基礎(chǔ)。 論文選題為當(dāng)今 前沿?zé)狳c(diǎn)，研究方法先進(jìn)，技術(shù)路線明確科學(xué)，結(jié)論恰當(dāng)，分析討論深刻。論文內(nèi)容安排組織合理，撰寫規(guī)范，文獻(xiàn)資料權(quán)威，具備較好的科學(xué)性。 論文評(píng)定等級(jí) 評(píng)閱人簽名 備 注 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 CoPt 團(tuán)簇在 Ni（ 100）表面吸附的密度泛函理論研究 姓 名 賀晉 學(xué)號(hào) 2220xx315210046 學(xué)院、專業(yè)、年級(jí) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理學(xué) 20xx 級(jí) 指導(dǎo)教師 及評(píng)閱成績(jī) 交叉評(píng)閱人及評(píng)閱成績(jī) 答辯時(shí)間 20xx 年 5 月 15 日 答辯記錄 1. 團(tuán)簇沉積的 top 位， fcc 位， bridge 位分別指那些具體位置？ 答： top 指頂位，即在 Ni 原子的正上方的位置； bridge 指橋位，即在兩個(gè) Ni 原子之間的正上方，形成三角型； fcc 指面心立方穴位，即在四個(gè) Ni 原子的正上方，形成四角錐結(jié)構(gòu)； 2. 為什么選擇初始磁化方向？什么是磁各向異性能？ 答：只有在考慮自旋軌道耦合時(shí)磁各向異性能才不為 0，等于兩個(gè)獨(dú)立磁化方向 δ 和 γ之間的能量差，即： △ Eδγ=EδEγ。 3. 方向的選取原則是什么？ 答： ，其中一個(gè)方向平行于其中一個(gè)基面，另一個(gè)方向垂直于該基面，第三個(gè)方向沿結(jié)構(gòu)中的一個(gè)鍵長(zhǎng)方向。 個(gè)方向要分別垂直和平行于支撐面。 評(píng)審意見 該生在答辯的過程中思路清晰，對(duì)問題的陳述簡(jiǎn)明扼要，抓住重點(diǎn)，顯示了對(duì)本論文的深刻理解，經(jīng)評(píng)委討論一致決定同意該生通過答辯。 論文評(píng)定等級(jí) 答辯小組組長(zhǎng)簽名 年 月 日 答辯委員會(huì)主席簽名 年 月 日