过渡金属掺杂对 CeFe$_{12}$ 基化合物磁硬度和磁晶各向异性的影响

本工作考虑了具有所有 3d、4d 和 5d 过渡金属替代的 CeFe11X 和 CeFe10X2 成分。由于先前许多研究聚焦于 CeFe11Ti 化合物，该特定化合物成为我们考虑的出发点并受到特别关注。我们首先确定了最简 CeFe11Ti 结构模型的最优对称性。随后我们观察到计算得到的磁晶各向异性能（MAE）与磁矩相关，而磁矩又强烈依赖于交换关联势的选择。我们对所有考虑的成分确定了 MAE、磁矩和磁硬度。此外，计算得到的 MAE 对自旋磁矩的依赖性使我们能够预测 MAE 的上限。我们还表明其不依赖于交换关联势形式的选择。具有最高磁硬度值且经济合理的成分为 CeFe11W、CeFe10W2、CeFe11Mn、CeFe10Mn2、CeFe11Mo、CeFe10Mo2 和 CeFe10Nb2。然而，计算表明，如同 CeFe12，这些化合物在化学上不稳定，可能需要额外处理以稳定成分。对所选成分进一步与嵌入间隙位置的元素合金化，证实了此类掺杂剂对硬磁性能的正向影响。随后为比较对所选等结构 La 基化合物进行的计算，得到了与 Ce 基化合物相似的 MAE 结果，表明 4f 电子为次要效应。计算使用全势局域轨道电子结构代码 FPLO18 完成，其独特的固定自旋矩方法的全相对论实现使我们能够计算 MAE 对磁矩的依赖性。