研究 MSi（M = Cr、Mn、Fe 与 Co）的电子结构并利用 cDFT 计算 $\textit{$U_{eff}$}$ 与 $\textit{J}$

我们利用密度泛函理论(DFT)研究了金属间化合物\emph{即} CrSi、MnSi、FeSi 和 CoSi 的电子能带结构与偏态密度。CrSi、MnSi、FeSi 和 CoSi 分别具有金属性、间接带隙半导体性（带隙 $\sim$ 90 meV）和半金属基态。在考察跨 Cr-Co 系列的能带结构时，费米能级附近的占据带变窄而未占据带变宽。类似地，由于杂化增强，偏态密度中的带边远离费米能级移动。发现 FeSi 的空穴有效质量远大于电子，导致正的塞贝克系数和负的霍尔系数，与实验结果一致。针对不同的 3\textit{d} 金属离子态，利用约束 DFT 方法评估了 \textit{U_{eff}} 和 $\textit{J}$ 的值。系列中 $2^{+}$ 离子态的 \textit{U_{eff}} ($\textit{J}$) 分别为 $\sim$ 3.3 eV ($\sim$0.65 eV)、$\sim$ 3.7 eV ($\sim$0.72 eV)、$\sim$ 4.4 eV ($\sim$ 0.82 eV) 和 $\sim$ 4.5 eV ($\sim$ 0.87 eV)。还考虑库仑相互作用的汤川形式计算了 $\lambda$ 和 $\textit{J}$。系列中 $2^{+}$ 离子态的 $\lambda$ 值分别为 $\sim$ 1.97 a.$u^{-1}$、$\sim$ 2.07 a.$u^{-1}$、$\sim$ 2.07 a.$u^{-1}$ 和 $\sim$ 2.34 a.$u^{-1}$。发现相比于 3\textit{d} 金属的 4\textit{p} 电子，4\textit{s} 电子对屏蔽 3\textit{d} 电子贡献更大。