自旋涨落对铁结构相变的影响

采用紧束缚（TB）模型研究自旋涨落对铁$\alpha$（bcc）-$\gamma$（fcc）-$\delta$（bcc）结构相变的影响。将正交$d$价TB模型与热力学积分、自旋空间平均及哈密顿蒙特卡洛相结合，计算bcc与fcc铁之间随温度变化的自由能差。我们证明该TB模型能捕捉高温下bcc铁的实验观测声子谱。计算表明，自旋涨落对$\alpha$-$\gamma$与$\gamma$-$\delta$相变均至关重要，但二者机制不同。自旋涨落主要通过bcc与fcc铁之间的磁/电子自由能差影响$\alpha$-$\gamma$相变。相比之下，$\gamma$-$\delta$相变仅通过自旋-晶格耦合间接受自旋涨落影响。结合两种机制，我们的TB模型同时得到了$\alpha$-$\gamma$与$\gamma$-$\delta$相变。计算所得相变温度与实验值非常吻合。