稀释六方铁矿的磁性质

我们重新审视了六方铁矿 PbFe$_{12-x}$Ga$_x$O$_{19}$ 的磁性质。最近的实验报道了该材料在 Ga 浓度 $x$ 上的排序温度和饱和磁化强度的令人困惑的依赖关系。为解释这些观察，我们进行大规模蒙特卡洞模拟，关注 Ga 杂质在五个不同 Fe 亚晶格中不均匀分布的效应。Ab initio 密度泵函计算预测 Ga 离子优先占据 $12k$ 亚晶格（且程度较弱地占据 $2a$ 亚晶格）。我们将这一认识纳入非均匀 Ga 分布模型中。使用该模型进行的蒙特卡洞模拟与实验值在排序温度和饱和磁化强度方面表现出优异一致性，表明 Ga 杂质的不均匀分布是 PbFe$_{12-x}$Ga$_x$O$_{19}$ 异常磁性质的主要原因。我们还计算了亚晶格磁化强度的温度和浓度依赖性，研究了当排序温度调节至零时发生的零温相变特征。