通过第一性原理研究探索双钙钛矿 $\text{Ca}_2\text{TMIrO}_6$ (TM=Fe, Co) 的结构、电子、磁性和磁光性质

本研究旨在探索双钙钛矿 Ca$_2$FeIrO$_6$ 和 Ca$_2$CoIrO$_6$ {具有单斜结构（空间群 P21/$c$）} 的电子、磁性和磁光性质，以考察其在自旋电子学和光伏器件中的潜在应用。计算采用密度泛函理论内的全势线性化缀加平面波方法完成。对于电子交换关联函数，我们使用了广义梯度近似（GGA）和 GGA+U（Hubbard 势）以及自旋轨道耦合（SOC）。研究表明，Ca$_2$FeIrO$_6$ 和 Ca$_2$CoIrO$_6$ 均呈现单斜结构（空间群 P21/$c$）。结构弛豫显示两个系统均表现出反铁磁行为，使用 GGA+U 近似时，Ca$_2$FeIrO$_6$ 的磁矩约为 6.00$\mu_B$，Ca$_2$CoIrO$_6$ 的磁矩约为 4.00$\mu_B$。GGA 和 GGA+U 的结果预测 Ca$_2$FeIrO$_6$ 和 Ca$_2$CoIrO$_6$ 具有半金属行为。通过研究 Kerr 旋转和椭圆率旋转的变化，考察了磁光极 Kerr 效应（MOKE）。对于 Ca$_2$FeIrO$_6$，Kerr 旋转角在 4.82 eV 时为 $1.3^{\circ}$，在 4.3 eV 时为 $-1.21^{\circ}$，椭圆率角在 4.3 eV 时为 $-1.21^{\circ}$。对于 Ca$_2$CoIrO$_6$，Kerr 旋转角在 4.05 eV 时为 $-1.04^{\circ}$；两种化合物中显著的 Kerr 旋转可能表明这些材料在光电子偏置中的应用潜力。所述化合物在自旋电子学及其器件领域（如光电子技术）具有潜在应用。