晶体边界对铁中磁交换相互作用的影响
材料科学
2026-04-14 v1
摘要
本工作探讨了晶体边界 (GB) 如何修改铁中磁交换相互作用，特别关注磷掺杂的影响。利用密度泛函理论结合 Liechtenstein-Katsnelson-Antropov-Gubanov (LKAG) 绿�函数方法，我们计算了三个对称倾斜晶体边界 、 和 的 Heisenberg 交换参数，并将这些参数用于蒙特卡洞 simulations 评估有限温度下的磁行为。所有干净的晶体边界都表现出强烈的局部偏离于bulk 交换相互作用，包括跨越边界平面的抗磁性耦合。这些负的交换相互作用并非仅由原子间距决定，而主要源于晶体边界处altered local coordination和对称性破坏。磷掺杂被建模为在 晶体边界上的取代位或间隙位配置，抑制了抗磁性耦合，并通过化学和电子效应显著重新分布了局部交换场景。蒙特卡洞结果表明，尽管存在显著的局部扰动，真实的晶体边界密度仅导致准 Curie 温度的轻微降低，因为bulk 类区域主导全局磁相变。只有当晶体边界体积分数被人工显著提高时，Curie 温度才会出现显著下降。该研究表明，晶体边界对局部磁相互作用有强烈影响，但对全局磁有序性影响有限，并在 Fe 基材料中建立了将原子尺度界面结构和化学性质与中尺度磁行为联系起来的通用框架。
关键词
引用
@article{arxiv.2604.10489,
title = {The effect of grain boundaries on magnetic exchange interactions in iron},
author = {Martin Zelený and Martin Heczko and Petr Šesták and Denis Ledue and Renaud Patte and Miroslav Černý},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.10489},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 7 figures, submitted to Journal of Physics D: Applied Physics