Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu nguyên lí đầu tiên về các đặc tính cấu trúc, từ tính và điện tử của CrO2 nửa kim loại dưới áp suất
Tóm tắt
Phương pháp orbital muffin tin cường độ chặt chẽ (TB-LMTO) theo nguyên lý đầu tiên trong khoảng cách mật độ địa phương được sử dụng để tính toán năng lượng tổng, hằng số mạng, mô-đun khối, moment từ, mật độ trạng thái và cấu trúc băng năng lượng của CrO2 nửa kim loại ở điều kiện bình thường cũng như ở áp suất cao. Sự ổn định từ tính và cấu trúc được xác định từ các tính toán năng lượng tổng. Từ nghiên cứu này, chúng tôi dự đoán một sự chuyển tiếp từ trạng thái ferromagnetic (FM) sang trạng thái không từ tính (NM) ở 65 GPa, tính chất này mang bản chất bậc hai. Chúng tôi cũng thấy từ các tính toán của mình rằng CrO2 ổn định hơn trong pha tetragonal (kiểu rutile) ở điều kiện bình thường và chuyển sang cấu trúc orthorhombic (kiểu CaCl2) ở 9.6 GPa, điều này phù hợp tốt với các kết quả thực nghiệm. Chúng tôi dự đoán một chuyển tiếp pha cấu trúc thứ hai từ cấu trúc kiểu CaCl2 sang cấu trúc kiểu florit ở 89.6 GPa với sự sụt giảm thể tích là 7.3%, điều này vẫn chưa được xác nhận qua thí nghiệm. Thú vị thay, CrO2 thể hiện tính nửa kim loại ở điều kiện bình thường. Sau chuyển tiếp pha cấu trúc đầu tiên từ tetragonal sang orthorhombic, tính nửa kim loại vẫn được giữ lại trong CrO2 và biến mất ở áp suất 41.6 GPa. Tính ferromagnetism bị ngừng lại ở áp suất 65 GPa.
Từ khóa
#CrO2 #nửa kim loại #ổn định cấu trúc #chuyển tiếp pha #từ tính #áp suấtTài liệu tham khảo
J.S. Moodera, L.R. Kinder, T.M. Wong, R. Meservey, Phys. Rev. Lett. 74, 3273 (1995)
W.J. Gallagher et al., J. App. Phys. 81, 3741 (1997)
H. Boeve, J.D. Boeck, G. Borghs, J. Appl. Phys. 89, 482 (2001)
E. Kulatov, I.I. Mazin, J. Phys.: Condens. Matter 2, 343 (1990)
S.P. Lewis, P.B. Allen, T. Sasaki, Phys. Rev. B 55, 10253 (1997) and references therein
I.I. Mazin, D.J. Singh, C. Ambrosch-Draxl, Phys. Rev. B 59, 411 (1999)
J.M.D. Coey, M. Venkatesan, J. Appl. Phys. 91, 8345 (2002)
B.R. Maddox, C.S. Yoo, D. Kasinathan, W.E. Pickett, R.T. Scalettar, Phys. Rev. B 73, 144111 (2006)
S.F. Matar, G. Demazeau, Chem. Phys. Lett. 407, 516 (2005)
J. Haines, J.M. Léger, S. Hoyau, J. Phys. Chem. Solids 56, 965 (1995)
S.S. Rosenblum, W.H. Weber, B.L. Chamberland, Phys. Rev. B 56, 529 (1997)
K.J. Kingma, R.E. Cohen, R.J. Hemley, Ho-kwang Mao, Nature (London) 374, 243 (1995)
S. Ono, K. Hirose, N. Nishiyama, M. Isshiki, Am. Mineral. 87, 99 (2002)
L. Ranno, A. Barry, J.M.D. Coey, J. Appl. Phys. 81, 5774 (1997)
K.H. Schwarz, J. Phys. F: Met. Phys. 16, L211 (1986)
A.V. Nikolaev, B.V. Andreev, Phys. Solid State 35, 603 (1993)
S. Matar, G. Demazeau, J. Sticht, V. Eyert, J. Kübler, J. Phys. I France 2, 315 (1992)
M. Sicot, P. Turban, S. Andrieu, A. Tagliaferri, C. De Nadai, N.B. Brookes, F. Bertran, F. Fortuna, J. Magn. Magn. Mater. 303, 54 (2006)
G.A. de Wijs, R.A. de Groot, Phys. Rev. B 64, 020402 (2001)
R.S. Keizer, S.T.B. Goennenwein, T.M. Klapwijk, G. Miao, G. Xiao, A. Gupta, Nature 439, 825 (2006)
Y. Ji, G.J. Strijkers, F.Y. Yang, C.L. Chien, J.M. Byers, A. Anguelouch, G. Xiao, A. Gupta, Phys. Rev Lett. 86, 5585 (2001)
Yu. S. Dedkov, A.S. Vinogradov, M. Fonin, C. König, D.V. Vyalikh, A.B. Preobrajenski, S.A. Krasnikov, E. Yu. Kleimenov, M.A. Nesterov, U. Rüdiger, S.L. Molodtsov, G. Güntherodt, Phys. Rev. B 72, 060401 (2005)
J.R. Patterson, C.M. Aracne, D.D. Jackson, V. Malba, S.T. Weir, P. A. Baker, Y.K. Vohra, Phys. Rev. B 69, 220101 (2004)
A. Werner, H.D. Hochheimer, A. Jayaraman, J.M. Léger, Solid State Commun. 38, 325 (1981)
A. Jayaraman, A.K. Singh, A. Chatterjee, S.U. Devi, Phys. Rev. B 9, 2513 (1974)
R.E. Cohen, I.I. Mazin, D.G. Isaak, Science 275, 654 (1997)
J. Haines, J.M. Léger, Phys. Rev. B 48, 13344 (1993), and references therein
Dhrambir Singh, Vipul Srivastava, M. Rajagopalan, M. Husain, A.K. Bandyopadhyay, Phys. Rev. B 64, 115110 (2001)
O.K. Andersen, Phys. Rev. B 12, 3060 (1975)
O.K. Andersen, O. Jepsen, Phys. Rev. Lett. 53, 2571 (1984)
W. Kohn, L.J. Sham, Phys. Rev. A 140, 1133 (1965)
U. van Barth, L. Hedin, J. Phys. C 5, 1629 (1972)
O. Jepsen, O.K. Andersen, Solid State Commun. 9, 1763 (1971)
F. Birch, J. Geophys. Rev. 83, 1257 (1978)
J. Kübler, A.R. William, C.B. Sommers, Phys. Rev. B 28, 1745 (1983)
G. Prathiba, B. Anto Naanci, M. Rajagopalan, J. Mag. Mag. Mat. 309, 251 (2007)
M.S. Miao, Walter R.L. Lambrecht, Phys. Rev. B 71 64407 (2005)
P.I. Sorantin, K. Schwarz, Inorg. Chem. 31, 567 (1992)
A. Yamanasi, L. Chioncel, A.I. Lichtenstein, O.K. Andersen, Phys. Rev. B 74, 024419 (2006)