Luận án tiến sĩ vật lý áp dụng thống kê fermi dirac biến dạng q và phương pháp t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI DƯƠNG ĐẠI PHƯƠNG ÁP DỤNG THỐNG KÊ FERMI-DIRAC BIẾN DẠNG q VÀ PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ MÔMEN TRONG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG, TÍNH CHẤT TỪ CỦA KIM LOẠI VÀ MÀNG MỎNG KIM LOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI DƯƠNG ĐẠI PHƯƠNG ÁP DỤNG THỐNG KÊ FERMI-DIRAC BIẾN DẠNG q VÀ PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ MÔMEN TRONG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG, TÍNH CHẤT TỪ CỦA KIM LOẠI VÀ MÀNG MỎNG KIM LOẠI Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán Mã số : 62.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: 1. Lưu Thị Kim Thanh Hà Nội - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “Áp dụng thống kê Fermi-Dirac biến dạng q và phương pháp thống kê mômen trong nghiên cứu một số tính chất nhiệt động, tính chất từ của kim loại và màng mỏng kim loại” là công trình nghiên cứu riêng của tôi. Các số liệu trình bày trong luận án là trung thực, đã được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác. Hà Nội, ngày 8 tháng 1 năm 2016 Tác giả luận án Dương Đại Phương ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng cảm ơn đến các cá nhân và tập thể sau đây GS.

Vũ Văn Hùng và PGS. Lưu Thị Kim Thanh - những thầy giáo cô giáo đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt thời gian qua, đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn và giúp đỡ tôi rất nhiều trong học tập và nghiên cứu cũng như trong quá trình thực hiện luận án; Các thầy, cô giáo Khoa Vật lý và Phòng Sau đại học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô giáo Bộ môn Vật lý lý thuyết đã giúp đỡ, cung cấp những kiến thức quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi học tập và hoàn thành luận án; Các thầy, cô giáo Khoa Cơ bản, Trường Sĩ quan Tăng thiết giáp, Binh chủng Tăng thiết giáp, đặc biệt là các thầy cô giáo Bộ môn Lý - Hóa đã động viên, giúp đỡ và tạo những điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể chuyên tâm nghiên cứu; Phòng Quản lý học viên, Đoàn 871, Tổng cục Chính trị, Bộ Quốc phòng đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập; Những người thân trong gia đình, các bạn bè thân thiết đã luôn động viên, giúp đỡ, ủng hộ, chia sẻ những khó khăn và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày 8 tháng 1 năm 2016 Tác giả luận án Dương Đại Phương iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục từ viết tắt v Danh mục bảng biểu vii Danh mục đồ thị, hình vẽ x MỞ ĐẦU xiv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1 1. Tổng quan nghiên cứu về tính chất nhiệt động và tính chất từ của kim loại và màng mỏng kim loại 1 1.

Tổng quan về các phương pháp lý thuyết và thực nghiệm trong nghiên cứu tính chất nhiệt động và tính chất từ của kim loại và màng mỏng kim loại 15 1. Phương pháp đại số biến dạng 18 1. Phương pháp thống kê mômen 22 Kết luận chương 1 30 CHƯƠNG 2: THỐNG KÊ FERMI-DIRAC BIẾN DẠNG q VÀ ỨNG DỤNG 32 2. Thống kê Fermi – Dirac và thống kê Fermi – Dirac biến dạng q 32 iv 2.

Thống kê Fermi – Dirac biến dạng q trong nghiên cứu nhiệt dung và độ cảm thuận từ của khí điện tử tự do trong kim loại 39 Kết luận chương 2 49 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ MÔMEN TRONG NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG CỦA MÀNG MỎNG KIM LOẠI VỚI CÁC CẤU TRÚC LPTD VÀ LPTK 50 3. Phương pháp thống kê mômen trong nghiên cứu tính chất nhiệt động của màng mỏng kim loại với các cấu trúc LPTD và LPTK ở áp suất không 51 3. Phương pháp thống kê mômen trong nghiên cứu tính chất nhiệt động của màng mỏng kim loại với các cấu trúc LPTD và LPTK dưới tác dụng của áp suất 76 Kết luận chương 3 81 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ TÍNH SỐ VÀ THẢO LUẬN 82 4. Nhiệt dung và độ cảm thuận từ của khí điện tử tự do trong kim loại 82 4.

Khoảng lân cận gần nhất và các đại lượng nhiệt động của MMKL với các cấu trúc LPTD và LPTK ở áp suất không 93 4. Khoảng lân cận gần nhất và các đại lượng nhiệt động của MMKL với các cấu trúc LPTD và LPTK dưới tác dụng của áp suất 121 Kết luận chương 4 132 KẾT LUẬN 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Diễn giải Viết tắt 1 Thống kê mômen TKMM 2 Thống kê Fermi-Dirac TKFD 3 Kim loại kiềm KLK 4 Kim loại chuyển tiếp KLCT 5 Màng mỏng kim loại MMKL 6 Lập phương tâm diện LPTD (FCC) 7 Lập phương tâm khối LPTK (BCC) 8 Lục giác xếp chặt LGXC (HCP) 9 Phương pháp thống kê mômen PPTKMM (SMM) 10 Thực nghiệm TN (EXPT) 11 Tính chất nhiệt động TCNĐ 12 Đại lượng nhiệt động ĐLNĐ 13 Lí thuyết phiếm hàm mật độ DFT 14 Động lực học phân tử MD 15 Phương pháp từ các nguyên lí đầu tiên AB INITIO 16 Phương pháp epitaxi chùm phân tử MBE 17 Trường phonon tự hợp SCPF vi 18 Nhà xuất bản NXB 19 Giáo dục Việt Nam GDVN 20 Đại học Sư phạm ĐHSP 21 Đại học Quốc gia ĐHQG 22 Khoa học kỹ thuật KHKT 23 Đại học Bách khoa ĐHBK Khoa học tự nhiên và công nghệ quốc 24 KHTN & CNQG gia International Symposium on Frontiers 25 ISFMS in Materials Science vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3. Các giá trị thực nghiệm của các thông số thế m, n, D, r0 đối với các MMKL Al, Cu, Au, Ag với cấu trúc LPTD 67 Bảng 3. Các giá trị thực nghiệm của các thông số thế m, n, D, r0 đối với các MMKL Fe, W, Nb, Ta với cấu trúc LPTK 67 Bảng 4.

Các giá trị thực nghiệm của mức năng lượng Fermi và hằng số nhiệt điện tử đối với các kim loại 82 Bảng 4. Các giá trị tính toán của hằng số nhiệt điện tử và tham số bán thực nghiệm q đối với điện tử trong kim loại theo lý thuyết biến dạng 82 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung khí điện tử tự do theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm đối với K 84 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung khí điện tử tự do theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm đối với Na 84 Bảng 4.

Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung khí điện tử tự do theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm đối với Rb 84 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung khí điện tử tự do theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm đối với Cs 85 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung khí điện tử tự do theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm đối với Ag 85 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung khí điện tử tự do theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm đối với Au 85 Bảng 4.

Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung khí điện tử tự do theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm đối với Cu 86 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung khí điện tử tự do theo viii tính toán lý thuyết và thực nghiệm đối với Cd 86 Bảng 4. Độ cảm thuận từ của khí điện tử tự do trong kim loại theo thực nghiệm [108, 112-115] và lý thuyết biến dạng 91 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Al ở áp suất P = 0 93 Bảng 4.

Sự phụ thuộc nhiệt độ của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Cu ở áp suất P = 0 94 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Au ở áp suất P = 0 95 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Ag ở áp suất P = 0 97 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Fe ở áp suất P = 0 98 Bảng 4.

Sự phụ thuộc nhiệt độ của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng W ở áp suất P = 0 99 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Nb ở áp suất P = 0 100 Bảng 4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Ta ở áp suất P = 0 102 Bảng 4. Sự phụ thuộc bề dày của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Al ở nhiệt độ 300K và áp suất P = 0 103 Bảng 4.

Sự phụ thuộc bề dày của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Al ở nhiệt độ 300K và áp suất P = 0 103 Bảng 4. Sự phụ thuộc bề dày của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Au ở nhiệt độ 300K và áp suất P = 0 104 Bảng 4. Sự phụ thuộc bề dày của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Ag ở nhiệt độ 300K và áp suất P = 0 104 ix Bảng 4. Sự phụ thuộc bề dày của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Fe ở nhiệt độ 300K và áp suất P = 0 105 Bảng 4.

Sự phụ thuộc bề dày của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng W ở nhiệt độ 300K và áp suất P = 0 105 Bảng 4. Sự phụ thuộc bề dày của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Nb ở nhiệt độ 300K và áp suất P = 0 106 Bảng 4. Sự phụ thuộc bề dày của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Ta ở nhiệt độ 300K và áp suất P = 0 106 Bảng 4. Sự phụ thuộc áp suất của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Al ở nhiệt độ 300K và các bề dày khác nhau 122 Bảng 4.

Sự phụ thuộc áp suất của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Cu ở nhiệt độ 300K và các bề dày khác nhau 122 Bảng 4. Sự phụ thuộc áp suất của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Au ở nhiệt độ 300K và các bề dày khác nhau 123 Bảng 4. Sự phụ thuộc áp suất của các đại lượng nhiệt động đối với màng mỏng Ag ở nhiệt độ 300K và các bề dày khác nhau 123 Bảng 4.