Pr$_{0.75}$Sr$_{0.25}$MnO$_3$的半金属性：一项第一性原理研究

本文对 Pr$_{1-x}$Sr$_{x}$MnO$_3$ ($x = 0.25$) 进行了第一性原理研究。尽管该体系的母体化合物是具有不同结构和磁基态的反铁磁绝缘体，但 $x = 0.25$ 处于 Pr$_{1-x}$Sr$_{x}$MnO$_3$ 相图的巨磁阻区域 [C. Martin, A. Maignan, M. Hervieu, B. Raveau, Phys. Rev. B 60 (1999) 12191]。我们对端点化合物的能带结构计算结果与现有的理论和实验结果吻合良好 [C. Martin, A. Maignan, M. Hervieu, B. Raveau, Phys. Rev. B 60 (1999) 12191; Rune Sondena, P. Ravindran, Svein Stolen, Tor Grande, Michael Hanfland, Phys. Rev. B 74 (2006) 144102]。有趣的是，我们的计算表明 Pr$_{0.75}$Sr$_{0.25}$MnO$_3$ 具有半金属特性，其自旋向下能带中存在高达 2.8 eV 的巨大带隙。我们相信这一结果将激发人们对某些特殊成分的巨磁阻锰氧化物的进一步兴趣，因为它们可能是自旋电子器件的潜在候选材料。我们结合 PrMnO$_3$ 中 Sr 掺杂导致的轨道杂化变化，讨论了 Pr$_{0.75}$Sr$_{0.25}$MnO$_3$ 的半金属性。此外，我们强调了半金属性对于综合理解巨磁阻效应的重要性。