梯形化合物 NH$_4$V$_2$O$_5$ 中的电荷有序化与磁交换相互作用

我们使用DFT+$U$计算研究了NH$_4$V$_2$O$_5$中低温电子和磁性质。该物质是自旋梯形化合物$\alpha'$-NaV$_2$O$_5$的等电子价构象。我们考虑两种电荷有序化模式：锯齿形和线性V$^{4+}$/V$^{5+}$离子链。发现锯齿形配置能量更低，表现为1.7 eV的绝缘行为。在该状态下，磁性V$^{4+}$(d$^1$)离子形成反铁磁耦合的自旋链。计算得到的交换相互作用显示强烈的对角线(龙身内)和跨梯形耦合，表明存在复杂的自旋梯形网络。这些结果表明，NH$_4$V$_2$O$_5$保留了基本的自旋梯形特征，同时显示出由NH$_4^+$离子相对于Na$^+$具有更大尺寸和非球形几何所导致的新的结构和磁性特征。