Fe4 N电子结构及其磁性

摘要：

铁粉在高温氮化氛围下能够形成强磁性铁氮化合物Fe4 N,为了研究其材料中不同占位Fe的磁性差异,文中运用基于密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势方法,通过实验上测量出的空间结构群、晶格常数和原子坐标来建立Fe4 N晶体结构,然后进行几何优化.由最稳定的几何构型,计算出了电子结构和磁性的大小.结果表明:N、顶角Fe(Ⅰ)和面心Fe(Ⅱ)的磁矩大小分别为0.06,2.94和2.32μB.根据Mulliken电荷分布情况,详细分析了各位置原子特别是Fe的磁矩来源情况.可以看出,面心处的Fe(Ⅱ)磁矩大小明显要弱于顶角处Fe(Ⅰ),这个数据与实验和其他人的计算结果都符合得很好,证明本计算结果是有效的.通过分析各原子的自旋劈裂态密度图,发现Fe(Ⅰ)和Fe(Ⅱ)都出现了不同程度的自旋劈裂,在费米能级附近,Fe(Ⅰ)劈裂更明显,这很好地解释了顶角Fe(Ⅰ)有较大磁矩.由于中心N和面心Fe(Ⅱ)之间存在着比较强的共价作用,远大于N和顶角Fe(Ⅰ)之间的相互作用力,从而导致不同位置Fe的磁性强弱不同.

关键词：凝聚态物理、电子结构、磁性、密度泛函理论、态密度、Mulliken电荷分布

所属期刊栏目：38

分类号：O481.1(固体物理学)

资助基金：国家自然科学基金11647133

在线出版日期：2018-10-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：860-864