Электронная структура, магнитные и механические свойства полугейслерового сплава MnCoSi

С. В. Сиротюк

Национальный университет «Львовская политехника», ул. Степана Бандеры, 12, 79013 Львов Украина

Получена: 24.09.2020. Скачать: PDF

В работе в рамках формализма функционала электронной плотности выполнены расчёты электронных свойств полугейслерового сплава MnCoSi. Вычисления сделаны с помощью программы ABINIT в рамках двух подходов. Первый из них основывается на проекционно присоединённых волнах (PAW), а второй базируется на сохраняющих норму псевдопотенциалах (NCPP). В базисе PAW имплементирован гибридный обменно-корреляционный функционал PBE0, который позволяет частично исключать самодействие сильно скоррелированных 3$d$-электронов Co и Mn. В базисе PAW рассчитаны электронные энергетические спектры кристалла MnCoSi в магнитной и немагнитной фазах. В процессе оптимизации структуры кристалла были найдены интерполянты полной энергии $E(V)$ и давления $P(V)$ как функции объёма, а также $V(P)$ как функции давления. На основании этих зависимостей был найден объёмный модуль упругости $B_0$ = 196,1 ГПа. Установлено, что в магнитном состоянии материал MnCoSi является металлом для спина вверх и полупроводником для спина вниз. В немагнитном состоянии материал является металлом. Электронные свойства были получены для несжатого и сжатого состояний кристалла. Найдены также зависимости магнитных моментов атомов от давления. В рамках второго подхода (NCPP) рассчитаны упругие константы $c_{11}$, $c_{12}$ и $c_{44}$, на основании которых были получены модули упругости, скорости звуковых волн и температура Дебая. Найденный в этом подходе модуль упругости $B_0$ = 197,1 ГПа хорошо согласуется с полученным на основе базиса PAW.

Ключевые слова: полугейслеровый сплав, оптимизация структуры, электронная структура, ферромагнитное упорядочение, упругие константы, объёмный модуль упругости, температура Дебая.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i04/0541.html

PACS: 62.20.-x, 71.15.Mb, 71.20.Be, 71.20.Nr, 71.27.+a, 72.25.-b, 75.10.Lp


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. J. Ma,V. I. Hegde, K. Munira, Y. Xie, S. Keshavarz, D. T. Mildebrath, C. Wolverton, A. W. Ghosh, and W. H. Butler, Phys. Rev. B, 95, Iss. 2: 024411 (2017). Crossref
  2. S. J. Poon, Metals, 8: 989 (2018). Crossref
  3. E. E. Levin, J. D. Bocarsly, J. H. Grebenkemper, Ramsey Issa, S. D. Wilson, T. M. Pollock, and R. Seshadri, APL Mater., 8: 041106 (2020). Crossref
  4. V. N. Uvarov, N. V. Uvarov, and M. V. Nemoshkalenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 11: 1409 (2019) (in Russian). Crossref
  5. L. Feng, E. K. Liu, W. X. Zhang, W. H. Wang, and G. H. Wu, J. Magn. Magn. Mater., 351: 92 (2014). Crossref
  6. V. N. Antonov and V. P. Antropov, Low Temp. Phys., 46: 1 (2020). Crossref
  7. J. P. Perdew, M. Ernzerhof, and K. Burke, J. Chem. Phys., 105: 9982 (1996). Crossref
  8. J. Heyd, G. E. Scuseria, and M. Ernzerhof, J. Chem. Phys., 118: 8207 (2003). Crossref
  9. O. P. Malyk and S. V. Syrotyuk, J. Electron. Mater., 47: 4212 (2018). Crossref
  10. S. V. Syrotyuk and O. P. Malyk, J. Nano- Electron. Phys., 11, No. 6: 06018 (2019). Crossref
  11. S. V. Syrotyuk and O. P. Malyk, J. Nano- Electron. Phys., 11, No. 1: 01009 (2019). Crossref
  12. R. Yu. Petrus, H. A. Ilchuk, V. M. Sklyarchuk, A. I. Kashuba, I. V. Semkiv, and E. O. Zmiiovska, J. Nano- Electron. Phys., 10, No. 6: 06042 (2018). Crossref
  13. P. E. Blőchl, Phys. Rev. B, 50: 17953 (1994). Crossref
  14. X. Gonze, F. Jollet, F. Abreu Araujo, D. Adams, B. Amadon, T. Applencourt, C. Audouze, J.-M. Beuken, J. Bieder, A. Bokhanchuk, E. Bousquet, F. Bruneval, D. Caliste, M. Côté, F. Dahm, F. Da Pieve, M. Delaveau, M. Di Gennaro, B. Dorado, and C. Espejo, Comput. Phys. Commun., 205: 106 (2016). Crossref
  15. E. Tran, P. Blaha, K. Schwarz, and P. Novák, Phys. Rev. B, 74: 155108 (2006). Crossref
  16. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77: 3865 (1996). Crossref
  17. M. J. van Setten, M. Giantomassi, E. Bousquet, M. J. Verstraete, D. R. Hamann, X. Gonze, and G.-M. Rignanese, Comput. Phys. Commun., 226: 39 (2018). Crossref
  18. X. Gonze and C. Lee, Phys. Rev. B, 55: 10355 (1997). Crossref
  19. M. K. Hussain, Spin, 9: 1950018 (2019). Crossref