由自旋轨道相互作用稳定的 Eu 掺杂磁铁矿中异常高的饱和磁化强度
材料科学
2022-02-04 v1
摘要
自旋轨道相互作用在含较重元素（如稀土 Eu 离子）化合物中的重要性已广为人知。本文通过密度泛函计算，研究了自旋轨道相互作用对 Eu 掺杂磁铁矿（）磁基态的影响。通过考察 Eu 与磁铁矿中 Fe 之间所有可能的自旋排列，我们证明 Eu 在四面体位掺杂时最稳定，其自旋几乎与所替代的 Fe 相反。因此，由于四面体位阳离子（ 与 ）与八面体位阳离子（）之间更小的自旋抵消， 展现出 9.451 f.u. 的最大饱和磁化强度，显著大于未掺杂磁铁矿（计算为 3.929 f.u.）。我们进一步表明，这一大磁化强度在额外电子掺杂下持续存在。然而，额外空穴掺杂（可能在缺 Fe 磁铁矿中无意发生）可将磁化强度降至低于未掺杂磁铁矿的值。本文结果有助于设计高效磁性可回收催化剂，其中磁铁矿与稀土掺杂剂均为常用材料。
引用
@article{arxiv.2202.01453,
title = {Exceptionally high saturation magnetisation in Eu-doped magnetite stabilised by spin-orbit interaction},
author = {M. Hussein N. Assadi and José Julio Gutiérrez Moreno and Dorian A. H. Hanaor and Hiroshi Katayama-Yoshida},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.01453},
year = {2022}
}
备注
12 pages, 9 figures, 3 tables