过渡金属掺杂ZnO中的磁相互作用：一项从头算研究
材料科学
2009-11-11 v1 其他凝聚态物理
摘要
我们使用局域自旋密度近似和密度泛函理论的LSDA+\textit{U}方法计算了过渡金属掺杂ZnO中磁相互作用的性质。我们研究了以下四种情况：(i) 在Zn位点取代的单种过渡金属离子类型(Cr, Mn, Fe, Co, Ni和Cu)，(ii) 取代的磁性过渡金属离子与额外的Cu和Li掺杂剂结合，(iii) 取代的磁性过渡金属离子与氧空位结合，以及(iv) 磁性离子对(Co和Fe, Co和Mn等)。广泛的收敛性测试表明，计算得到的磁性基态对k点网格和能量截断、几何优化的细节以及交换关联泛函的选择异常敏感。我们发现，在局域自旋密度近似下，对于单种取代型过渡金属离子，铁磁耦合有时是有利的。然而，当在更现实的LSDA + \textit{U}方法中处理过渡金属离子上的关联时，磁相互作用的性质会发生变化，通常不利于铁磁态。磁构型对离子的详细排列和晶格弛豫量敏感，但在氧空位的情况下除外，此时反铁磁态总是有利的。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0605543,
title = {Magnetic interactions in transition metal doped ZnO : An abinitio study},
author = {Priya Gopal and Nicola A. Spaldin},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0605543},
year = {2009}
}
备注
11 pages, 17 figures