Rh(111) 和 Ru(0001) 上 Fe 团簇交换相互作用的意外趋势
介观与纳米尺度物理
2013-12-13 v2
摘要
我们使用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了 Rh(111) 和 Ru(0001) 上 Fe 团簇的磁交换相互作用。我们考虑了 fcc 和 hcp 堆叠中不同形状的二聚体、三聚体、四聚体和五聚体，以及无限的单原子和双原子链。从二聚体计算中，我们通过将总能量映射到 Heisenberg 模型，提取了交换相互作用作为吸附原子距离的函数。由于 Fe 原子与表面部分填充的 能带之间的强杂化，最近邻 (NN) 交换常数比其他基底报道的小约一个数量级。我们还发现，Rh(111) 上 Fe 二聚体的最近邻交换相互作用从铁磁性转变为 Ru(0001) 上的反铁磁性。依赖于距离的交换耦合显示出类 RKKY 的振荡行为，与 Ru(0001) 上的 Fe 二聚体相比，Rh(111) 表面上的 Fe 二聚体该行为几乎反转。出乎意料的是，对于超过二聚体的 Fe 团簇，观察到磁基态的复杂趋势，其根据团簇尺寸和形状在铁磁和反铁磁构型之间交替。鉴于二聚体获得的交换常数，令人惊讶的是，在两个表面上，小型紧凑团簇均为铁磁性，而开放结构（如线性三聚体或四聚体）则变为反铁磁性。我们证明，团簇的垂直和横向结构弛豫对于理解这种磁序的意外趋势至关重要，这与团簇内 Fe 原子间的直接铁磁交换和与基底的杂化之间的竞争有关。
引用
@article{arxiv.1310.3660,
title = {Unexpected trend of exchange interactions in Fe clusters on Rh(111) and Ru(0001)},
author = {F. Otte and P. Ferriani and S. Heinze},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.3660},
year = {2013}
}
备注
20 pages, 14 figures