Gd 掺杂和富 Eu 的 EuO 的电子结构与磁性
材料科学
2013-09-04 v1
摘要
利用第一性原理计算研究了 Gd 掺杂和 O 空位对 EuO 磁相互作用和居里温度的影响。虚拟晶体近似中的线性响应计算显示，居里温度随掺杂量变化呈现宽泛的最大值，这是间接交换的饱和贡献与 f-d 跃迁机制的递减贡献相结合的结果。考察了低掺杂水平下的非海森堡相互作用及其对居里温度的影响。评估了 EuO 中替代性 Gd 和 O 空位的电子结构。当 4f 自旋无序时，杂质态从单占据变为双占据，但不排除相关束缚磁极化子的存在。在富 Eu 的 EuO 薄膜中典型的较高空位浓度下，杂质态展宽为能带并保持部分填充。为了超越均匀掺杂图像，构建了磁结构团簇展开，描述了 Gd 掺杂剂或 O 空位附近的修正交换参数。利用蒙特卡洛模拟研究了热力学性质。Gd 掺杂 EuO 的居里温度与虚拟晶体近似的结果一致，显示出约 150 K 的最大值。在 3.125% 的空位浓度下，居里温度升高至 120 K，这与富 Eu 薄膜样品的实验数据一致。
引用
@article{arxiv.1308.1223,
title = {Electronic structure and magnetic properties of Gd-doped and Eu-rich EuO},
author = {J. M. An and K. D. Belashchenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1308.1223},
year = {2013}
}
备注
15 pages, 13 figures, under review in Physical Review B