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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 578 毫秒
1.
侯育花  黄有林  刘仲武  曾德长 《物理学报》2015,64(3):37501-037501
尖晶石型铁氧体是十分重要的磁性材料之一, 具有独特的物理性质、化学特性、磁学特性和电子特性. 其中尖晶石型钴铁氧体具有较好的电磁性质而被广泛应用. 本文基于密度泛函理论(DFT) 的第一性原理平面波赝势法, 结合广义梯度近似(GGA+U), 研究了CoRE0.125Fe1.875O4 (RE = Nd, Eu, Gd)体系的电子结构和磁性能. 结果表明随着稀土元素从Nd到Gd掺杂体系晶胞的晶格常数呈递减趋势. 磁性能依赖于稀土离子(RE3+)4f轨道未配对的电子数, 掺杂Eu和Gd能够提高钴铁氧体体系的磁矩, 主要因为它们3+价态离子具有较多未配对的4f电子, 因而对磁性能的影响较大. 然而Nd 的掺杂对体系磁性能的影响很小, 这是由于它的离子半径较大, 导致晶格发生畸变.  相似文献   

2.
高潭华  卢道明  吴顺情  朱梓忠 《物理学报》2011,60(4):47502-047502
使用基于密度泛函理论的第一原理方法,对Fe单层原子薄片在二维正方、二维六角晶格下的电子结构和磁学性质进行了系统研究.结果表明,二维正方、二维六角以及bcc晶格在平衡晶格常数下都具有磁性,其单位原子磁矩分别为2.65,2.54和2.20μВ.对二维晶格在被压缩和被拉伸时的磁性计算表明,随着晶格的被拉伸,当最近邻原子间距大于4.40时,铁原子间的键合被拉断,体系单位原子的磁矩趋于孤立Fe原子的磁矩4μВ;随着原子键长的减小,各体系的磁矩 关键词: Fe 原子薄片 磁性 从头计算  相似文献   

3.
王鑫  李桦  董正超  仲崇贵 《物理学报》2019,68(2):27401-027401
基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了二维应变作用下LiFeAs超导薄膜的磁性结构、电子能带和态密度变化,分析了应变对其超导电性的作用.结果显示,对体系施加1%—6%的二维平面张、压应变均不改变其基态条形反铁磁性结构,费米面附近的电子态密度主要来自于Fe-3d轨道电子以及少量的As-4p电子.研究发现,与无应变情形相比,当施加压应变时,体系中Fe离子的反平行的电子自旋局域磁矩减小,薄膜反铁磁性受到抑制,费米面上电子态密度增加,超导电性来自于以反铁磁超交换耦合作用为媒介的空穴型费米面和电子型费米面间嵌套的Cooper电子对.而在张应变作用时,局域反铁磁性增强,费米面上电子态密度减小,金属性减弱,特别是张应变时费米面上空穴型能带消失, Cooper电子对出现概率显著降低,将抑制超导相变.  相似文献   

4.
文章基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了LiMn2O4电池材料在掺杂Fe和Co离子时的电子结构和电化学性能.发现Fe\Co取代Mn3+在热力学上是会更加稳定,提升电化学性能.掺杂Fe后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.3%);掺杂Co后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.5%).这两种掺杂方式让与之相邻的Mn3+被氧化成Mn4+,从而降低了Jahn-Teller畸变情况产生可能性.对于掺Fe尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15FeO32),Mn环境中的Li离子会更容易被提取,第一次放电电压从原来的3.7 V增加至4.623 V;对于掺Co尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15CoO32),第一次放电电压从原来的3.7 V增加至4.101 V.研究为锂电池...  相似文献   

5.
强关联电子体系具有多序参量耦合且极易受到外场高效调控的特性.钴氧化物(LaCoO3)是一类典型的多铁性(兼具铁弹性和铁磁性)氧化物材料,受到了研究者们广泛和深入的研究.过去,针对钴氧化物的研究都集中于应力作用下的铁弹性相变和结构调控方面.近年来,研究人员新奇地发现钴氧化物薄膜在张应力作用下发生顺磁到铁磁相转变,但其根源一直存在较大争议.部分实验证据表明应力将会导致钴离子价态降低产生自旋态转变,而另一些研究者认为应力诱导的纳米畴结构会呈现高自旋态的长程有序排列,才是钴氧化物薄膜铁磁性的主要原因.本综述主要介绍近几年来钴氧化物薄膜和异质结中自旋与晶格之间关联耦合效应的系列进展.在保持钴离子价态不变时,通过薄膜厚度、晶格失配应力、晶体对称性、表面形貌、界面氧离子配位和氧八面体倾转等结构因素诱导钴氧化物薄膜的自旋态可逆转变,从而形成高度可调的宏观磁性.进而,研究者们利用原子级精度可控的薄膜生长技术构筑了单原胞层钴氧化物超晶格,通过高效的结构调控,实现了超薄二维磁性氧化物材料.这些系列进展不仅澄清了强关联电子体系中晶格与自旋等序参量之间的强耦合关系,而且为实现氧化物自旋电子...  相似文献   

6.
采用固相反应法制备了系列样品TixNi1-xFe2O4 (x=0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4). 室温下的X射线衍射谱表明样品全部为(A)[B]2O4型单相立方尖晶石结构, 属于空间群Fd3m. 样品的晶格常数随Ti掺杂量的增加而增大. 样品在10 K温度下的比饱和磁化强度σS随着Ti掺杂量x的增加逐渐减小. 研究发现, 当Ti掺杂量x≥ 0.2时, 磁化强度σ随温度T的变化曲线出现两个转变温度TLTN. 当温度低于TN时, 磁化强度明显减小; 当温度达到TN时, dσ/dT具有最大值. σ-T曲线的这些特征表明, 由于Ti掺杂在样品中出现了附加的反铁磁结构. 这说明样品中的Ti离子不是无磁性的+4价离子, 而是以+2和+3价态存在, 其离子磁矩的方向与Fe和Ni离子的磁矩方向相反. 利用本课题组提出的量子力学方势垒模型拟合样品在10 K温度下的磁矩, 得到了Ti, Fe和Ni三种阳离子在(A)位和[B]位的分布情况, 并发现在所有掺杂样品中, 80%的Ti离子以+2价态占据尖晶石结构的[B]位.  相似文献   

7.
基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统地研究了过渡金属原子插层的单层氧化/氢化石墨烯的磁学性质和铁电性质.在考虑了电子在位库仑作用和自旋轨道耦合作用下,得到了过渡金属Fe、Cr插层形成的C2X2TM二维单层膜的稳定结构以及基态磁性结构,研究了不同应变作用下C2X2TM的磁性、能带、铁电极化以及电子结构的变化.结果发现,对于任何应变下的C2X2TM其基态磁性都为手性逆时针反铁磁结构.在无应变时体系存在一个较大的离子翻转势垒,通过外加双轴应变,可有效调控体系的势垒高度和能隙,发现25%应变下C2O2Cr和30%应变时C2O2Fe单层薄膜具有与GeS等二维铁电材料相近的铁电极化和翻转势垒,这些研究结果表明C2O2Fe(Cr)单层薄膜是一种新型二维多铁性材料.  相似文献   

8.
通过选用乌洛托品作为络合剂,采用电化学沉积的方法成功地制备出钴掺杂的氧化锌薄膜。通过对样品的XRD表征,得出生长的样品为ZnO纤锌矿结构,并没有其他杂相峰,即没有出现分相;通过对样品XPS的分析显示Co离子在薄膜中以+2价的形式存在;为进一步验证Co2+离子进入ZnO的晶格,对掺杂不同Co2+浓度的样品进行PL谱的测量,从发光光谱上可以看出随着掺杂Co2+浓度的增加,带隙逐渐变窄,发光峰位红移,证明Co2+部分取代了Zn2+而进入了ZnO晶格中。  相似文献   

9.
王美娜  李英  王天兴  刘国栋 《物理学报》2013,62(22):227101-227101
基于密度泛函理论结合投影缀加平面波方法, 通过VASP软件包执行计算, 在分别考虑电子自旋阻挫共线与非共线的磁性结构基础上, 研究了正交结构下多铁性DyMnO3材料在不同磁性构型下的晶格参数、总能、磁性、电子态密度和能带结构. 计算过程中选取广义梯度近似赝势, 同时使用局域自旋密度近似+U方法处理强关联作用下3d电子的计算结果. 计算结果表明: Mn离子为A型反铁磁态磁性构型的情况下能量最低结构最为稳定, Dy稀土离子磁性甚微, 可忽略不计; 当考虑电子自旋为非共线排列时, 正交DyMnO3的总能提高、磁矩增大; 从电子结构图分析可知, 材料为间接能隙绝缘体, 能隙宽度约为0.38 eV, 加U后为1.36 eV, 导致晶格畸变的主要原因为Mn-3d与O-2p电子之间强烈的杂化作用. 关键词: 多铁性 反铁磁 密度泛函理论 非共线  相似文献   

10.
采用基于密度泛函的第一性原理平面波赝势方法以及广义梯度近似+U(GGA+U)方法,计算了钙钛矿结构四方相BaTiO_3晶体结构、电子结构以及Cr掺杂对体系磁性的影响.研究表明,Cr离子的掺杂会使BaTiO_3的晶格参数和晶胞体积减小,使结构逐渐从四方相的BaTiO_3向立方相的BaCrO3演化;能带和态密度的计算结果显示掺杂剧烈影响体系的电子结构,体系基态逐渐由绝缘态变为半金属态.同时,掺杂调控了体系的磁性.Cr离子在掺杂后为+4价,具有2μB的局域磁矩,可使体系具有磁性.结果预测了Cr掺杂对BaTiO_3改性的有效性,拓宽了BaTiO_3在自旋电子器件方面的应用.  相似文献   

11.
Epitaxial thin films of Fe3O4 and CoFe2O4 on MgO (0 0 1) substrates were grown by molecular beam epitaxy at low temperature growth process. Magnetization and hysteresis loop of both films were measured to investigate magnetic anisotropic properties at various temperatures. Anomalous magnetic properties are found to be correlated with crystalline, shape, and stress anisotropies. The Fe3O4 film below Verwey structural transition has a change in crystal structure, thus causing many anomalous magnetic properties. Crystalline anisotropy and anomalous magnetic properties are affected substantially by Co ions. The saturation magnetization of Co–ferrite film becomes much lower than that of Fe3O4 film, being very different from the bulks. It indicates that the low temperature growth process could not provide enough energy to have the lowest energy state.  相似文献   

12.
郑辉  韩满贵  邓龙江 《中国物理 B》2016,25(2):26201-026201
CoFe_2O_4 ferrite nanowire arrays are fabricated in porous silicon templates. The porous silicon templates are prepared via metal-assisted chemical etching with gold(Au) nanoparticles as the catalyst. Subsequently, CoFe_2O_4 ferrite nanowires are successfully synthesized into porous silicon templates by the sol–gel method. The magnetic hysteresis loop of nanowire array shows an isotropic feature of magnetic properties. The coercivity and squareness ratio(M_r/M_s) of ensemble nanowires are found to be 630 Oe(1 Oe = 79.5775 A·m~(-1) and 0.4 respectively. However, the first-order reversal curve(FORC) is adopted to reveal the probability density function of local magnetostatic properties(i.e., interwire interaction field and coercivity). The FORC diagram shows an obvious distribution feature for interaction field and coercivity. The local coercivity with a value of about 1000 Oe is found to have the highest probability.  相似文献   

13.
王丽  王海波  王涛  李发伸 《物理学报》2006,55(12):6515-6521
聚乙烯醇(PVA)溶胶凝胶法制备出CoFe2O4纳米微粉,用X射线衍射研究了铁氧体纳米颗粒的结构.测量了CoFe2O4纳米颗粒80—873 K的变温穆斯堡尔谱,发现纳米颗粒的磁转变温度范围为793—813 K,比块体材料的磁性转变温度要低.CoFe2O4纳米颗粒的德拜温度θA=674 K,θB=243 K,比块体材料要小.CoFe2O4纳米颗粒超精细场Hf随温度的变化符合T3/2+T5/2定理.当温度较高时,平均同质异能移IS随温度的升高而减小,并呈线性关系. 关键词: 纳米颗粒 磁性 穆斯堡尔谱  相似文献   

14.
Stoichiometric Fe3O4 films have formed epitaxially on -Al2O3 and MgO single-crystal substrates by a reactive vapor deposition method. In order to apply conversion electron Mössbauer spectroscopy depth-selectively, a 5–7 Åthick probe layer containing 57Fe was formed at various depths in inactive 56Fe3O4 matrix films. At the topmost surfaces and also at the interfaces, the essential electronic features of bulk Fe3O4 are retained, including a rapid electron hopping between the Fe2+ and Fe3+ ions at B sites. Minor depth-dependent changes are confined to a few outermost atomic layers, and the changes depend on the orientation and the lattice mismatch with the substrate. For (111) growth on -Al2O3, the surface layer seems to be strongly relaxed to reduced the electric polarization, while a high density of defects seems to be concentrated at the interface with -Al2O3. For (001) growth on MgO, the surface retains the spinel lattice though slightly oxidized, while the interface with MgO has good crystallinity and stoichiometry. An enhanced thermal fluctuation of the Fe3+-spins in contact with the MgO substrate and in the topmost surface layer can be seen in their reduced magnetic hyperfine field at 300 K.  相似文献   

15.
彭琼  何朝宇  李金  钟建新 《物理学报》2015,64(4):47102-047102
采用第一性原理计算方法, 研究了四方MoSi2薄膜的电子性质. 计算结果表明, 各种厚度的薄膜都是金属性的, 并且随着厚度的增加, 其态密度与能带结构都逐渐趋近于MoSi2块体的特性. 通过对MoSi2薄膜磁性的分析, 发现三个原子层厚的薄膜具有磁性, 其原胞净磁矩为0.33 μB; 而当薄膜的厚度大于三个原子层时, 薄膜不具有磁性. 此外, 进一步对单侧加氢饱和以及双侧加氢饱和结构下三原子层MoSi2薄膜的电子性质进行了研究, 发现单侧加氢饱和的三原子层MoSi2薄膜具有磁性, 其原胞净磁矩为0.26 μB, 而双侧加氢饱和三原子层MoSi2薄膜是非磁性的. 双侧未饱和与单侧加氢饱和的三原子层MoSi2薄膜的自旋极化率分别为30%和33%. 这些研究结果表明, 三原子层厚的MoSi2 超薄薄膜在悬空或者生长于基底之上时具有金属磁性, 预示着它在纳米电子学和自旋电子学器件等方面都有潜在的应用前景.  相似文献   

16.
In this study, nanocrystalline Co–Ni–Mg ferrite powders with composition Co_(0.5)Ni_(0.5-x)Mg_xFe_2O_4 are successfully synthesized by the co-precipitation method. A systematic investigation on the structural, morphological and magnetic properties of un-doped and Mg-doped Co–Ni ferrite nanoparticles is carried out. The prepared samples are characterized using x-ray diffraction(XRD) analysis, Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), field emission scanning electron microscopy(FESEM), and vibrating sample magnetometry(VSM). The XRD analyses of the synthesized samples confirm the formation of single-phase cubic spinel structures with crystallite sizes in a range of ~ 32 nm to ~ 36 nm. The lattice constant increases with increasing Mg content. FESEM images show that the synthesized samples are homogeneous with a uniformly distributed grain. The results of IR spectroscopy analysis indicate the formation of functional groups of spinel ferrite in the co-precipitation process. By increasing Mg2+substitution, room temperature magnetic measurement shows that maximum magnetization and coercivity increase from ~ 57.35 emu/g to~ 61.49 emu/g and ~ 603.26 Oe to~ 684.11 Oe(1 Oe = 79.5775 A·m-1), respectively. The higher values of magnetization Ms and Mr suggest that the optimum composition is Co_(0.5)N_(i0.4)Mg_(0.1)Fe_2O_4 that can be applied to high-density recording media and microwave devices.  相似文献   

17.
胡亚亚  朱媛媛  周贝贝  刘硕  刘雍  熊锐  石兢 《物理学报》2015,64(11):117501-117501
本文通过传统的固相反应法制备了R型六角铁氧体BaFe4-xTi2+xO11 (x= 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1), 并且对它的原子价态以及磁性行为进行了研究. X 射线光电子能谱(XPS)结果显示了随着掺杂含量的增加, 体系中Fe3+离子逐渐减少而Fe2+离子逐渐增加. 由于具有非对称结构的阻挫晶格中存在各种关联作用的竞争, 使得BaFe4-xTi2+xO11体系表现出了复杂的磁有序行为, 在T1~250 K和T2~83 K两处存在磁转变. 对这一系列掺杂样品, 在相变温度T1之上表现顺磁行为, 而在相变温度T2前后的磁化强度都表现出低场下随磁场的增加快速增加, 高场下则线性变化且在5×104 Oe时还未达到饱和的行为, 表明这一系列掺杂样品是典型的倾斜反铁磁态(canted antiferromagnetic) 或者亚铁磁态.  相似文献   

18.
Nanocrystalline CoFe2O4 spinel ferrites were synthesized via the pyrolysis of polyacrylate salt precursors prepared by in situ polymerization of metal salts and acrylic acid. The pyrolytic behaviors of the polymeric precursors were analyzed by use of simultaneous thermogravimetric and differential thermal analysis (TG-DTA). The structural characteristics of the calcined products were obtained by powder X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR) and transmission electron microscope (TEM). The results revealed that cobalt ferrites had nano-sized morphology and good crystallinity even if calcined at moderate temperature like 500 °C for 3 h. The average size of nanocrystalline cobalt ferrites ranged from 20 to 30 nm with a narrow size distribution, while the particle size increased with the increase of the calcination temperature. Magnetic properties were obtained at room temperature using a vibrating sample magnetometer. The samples exhibited hysteresis loop typical of magnetic behaviors, indicating that the presence of an ordered magnetic structure could exist in the mixed spinel system. The as-calcined cobalt ferrites at 500 °C exhibited the highest magnetization value of 77.4 emu/g at 10 kOe, while the highest remanence and coercivity of 35.6 emu/g and 1445 Oe, respectively, for those calcined at 700 °C were obtained.  相似文献   

19.
Mavlanjan Rahman 《中国物理 B》2021,30(11):117107-117107
We investigate the electronic structure and magnetic properties of layered compound Sr3Fe2O5 based on first-principles calculations in the framework of density functional theory with GGA+U method. Under high pressure, the ladder-type layered structure of Sr3Fe2O5 is transformed into the infinite layered structure accompanied by a transition from G-type anti-ferromagnetic (AFM) insulator to ferromagnetic (FM) metal and a spin transition from S=2 to S=1. We reproduce these transformations in our calculations and give a clear physical interpretation.  相似文献   

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