揭示 Fe16N2 中复杂磁性的谜题：一项基于第一性原理的研究
材料科学
2018-10-24 v1
摘要
在密度泛函理论框架内研究了纯及 V 掺杂 Fe16N2 中的电子结构与磁交换相互作用。居里温度通过平均场近似 (MFA) 以及蒙特卡洛 (MC) 计算获得。纯 Fe16N2 在 MFA 下得到的居里温度 (TC) 显著大于实验值，表明热涨落在这些系统中的重要性，并且具有低维自旋系统的相似性。我们也简要讨论了可能导致该材料大磁矩的各种可能因素。计算得到的零场磁化率在 T=TC 处显示尖锐峰，类似于局域矩系统。从交换相互作用的性质我们试图找出可能包含局域化 d 态的 Fe 位点的性质。最后，我们指出 Fe16N2 除了作为永磁体具有良好的应用前景外，还可作为 III-V 族半导体的良好自旋注入器，因为它具有非常高的自旋极化率（大于元素铁磁体）以及与常规 III-V 族半导体（如 GaAs 或 InGaAs）相当小的晶格失配（相比于半金属 Heusler 合金）。我们通过对 Fe16N2(001)/InGaAs(001) 异质结构的计算进一步证明了这一点，其显示在半导体 (InGaAs) 区域存在不可忽略的自旋极化，意味着较长的自旋扩散长度。
引用
@article{arxiv.1810.09818,
title = {Uncovering the puzzle of complex magnetism in Fe16N2: a first-principles based study},
author = {Satadeep Bhattacharjee and Seung-Cheol Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.09818},
year = {2018}
}