增强镧系 M 型六铁氧体中磁各向异性的量子限域电荷转移

铁基六铁氧体是无关键元素的永磁器件组件。特别令人感兴趣的是电子掺杂的 M 型六铁氧体，即 LaFe$_{12}$O$_{19}$（LaM），其中由镧替代钡/锶引入的额外电子在提升磁晶各向异性中起关键作用。我们利用可重现半导体行为并识别极大磁晶各向异性起源的局部化密度泛函理论研究了镧六铁氧体的电子结构。从镧到晶体 $2a$ 位点铁的局部化电荷转移产生窄的 $3d_{z^2}$ 价带，将磁化强度强锁定沿 $c$ 轴。完全自洽计算所得的单轴磁各向异性能量几乎是单步（single-shot）值的两倍，并与已有实验吻合良好。镧与其他稀土元素的化学相似性表明，LaM 可承载其他具有非平凡 $4f$ 电子态的稀土元素，用于例如微波-光学量子转导。