超薄面心立方Fe(111)与体心立方Fe(111)薄膜的磁性与结构相变：第一性原理研究

本工作的目的是研究具有三角形（六方）晶格表面（fcc (111) 与 bcc (111)）的 Fe 薄膜的结构与磁性特征。这些结构的性质已使用全势局域轨道（FPLO）代码中实现的密度泛函理论（DFT）进行计算。结果表明，当薄膜厚度超过 23 个 Fe 原子单层时，会发生从 fcc 到 bcc 结构的结构相变。所考虑的 fcc 薄膜倾向于低自旋铁磁态，平均磁矩约为每原子 1.0 $\mu_{B}$。该磁矩随薄膜厚度增加而减小，直至临界厚度；在结构转变为 bcc 相后，磁矩达到接近块体 bcc Fe 的值。此外，对于具有 fcc 结构（低自旋铁磁态）的薄膜，在整个厚度范围内磁各向异性能均为正值（垂直磁各向异性），并随薄膜厚度增加系统性减小。所给出的计算结果解释了实验上观察到的结构相变，并可能有助于选择具有合适晶格参数的基底来沉积超薄 Fe(111) 薄膜。