利用轨道角动量矩阵的磁晶各向异性二阶微扰公式
材料科学
2015-06-19 v1
摘要
我们推导了受自旋 - 轨道相互作用 (SOI) 影响的电子系统的二阶微扰公式。能量修正源于自旋守恒跃迁和自旋翻转跃迁。前者由通过 SOI 获得的轨道角动量 (OAM) 表示，后者源于量子涨落效应。利用我们的公式，我们考察了 d 轨道链和 L1_0 合金的相对论电子结构。利用抛物线能带模型和单粒子态的精确表达式，可以理解链中 OAM 的出现。研究发现该公式能够精确复现总能量。基于密度泛函理论，对五种 L1_0 合金进行了自洽全相对论第一性原理计算。研究发现，该公式定性地复现了其精确磁晶各向异性 (MCA) 能量的行为。FePt、CoPt 和 FePd 的 MCA 源于自旋守恒跃迁，而 MnAl 和 MnGa 的 MCA 源于自旋翻转贡献。对于 FePt、CoPt 和 FePd，MCA 能量随晶格常数变化的趋势基本遵循自旋翻转贡献的趋势。这些结果表明，要理解 L1_0 合金的 MCA，不仅必须考虑 OAM 的各向异性，还必须考虑自旋翻转贡献的各向异性。
引用
@article{arxiv.1403.3987,
title = {Second-order Perturbation Formula for Magnetocrystalline Anisotropy using Orbital Angular Momentum Matrix},
author = {Taichi Kosugi and Takashi Miyake and Shoji Ishibashi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1403.3987},
year = {2015}
}
备注
9 figures