3$d$ 过渡金属原子链中自旋螺旋波与交换相互作用的 {\it 第一性原理} 研究
材料科学
2015-05-27 v1
摘要
在广义梯度近似下，利用 {\it 第一性原理} 密度泛函理论计算了所有 3 过渡金属原子链中横向自旋螺旋波的总能量作为波矢的函数。预测在平衡键长下，V、Mn 和 Fe 链具有稳定的自旋螺旋结构，而 Cr、Co 和 Ni 链的磁基态仍保持共线。此外，通过使用计算得到的自旋螺旋波能量色散关系，评估了所有 3 过渡金属链的交换相互作用参数。有趣的是，发现 V、Mn 和 Cr 链中的磁耦合是受挫的（即第二近邻交换相互作用为反铁磁），这导致了这些链中稳定自旋螺旋结构的形成。还评估了这些 3 金属链的自旋波刚度常数，发现其小于体相和单层体系中的对应值。在平均场近似下，还估计了这些原子链中可能的磁相变温度的上限（约 100 开尔文量级）。还计算了自旋螺旋结构的电子能带结构。希望这里关于 3 过渡金属链中稳定自旋螺旋结构和受挫磁相互作用的发现能够激发该领域进一步的理论和实验研究。
引用
@article{arxiv.1102.3737,
title = {{\it Ab initio} studies of spin-spiral waves and exchange interactions in 3{\it d} transition metal atomic chains},
author = {J. C. Tung and G. Y. Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1102.3737},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in Physical Review B