Електронна структура, магнетні та механічні властивості напівгейслерового стопу MnCoSi

С. В. Сиротюк

Національний університет «Львівська політехніка», вул. Степана Бандери, 12, 79013 Львів, Україна

Отримано: 24.09.2020. Завантажити: PDF

У роботі в рамках формалізму функціонала електронної густини виконано розрахунки електронних властивостей напівгейслерового стопу MnCoSi. Обчислення зроблені за допомогою програми ABINIT в рамках двох підходів. Перший з них ґрунтується на проекційно-приєднаних хвилях (PAW), а другий базується на зберігальних норму псевдопотенціалах. У базисі PAW імплементований гібридний обмінно-кореляційний функціонал PBE0, який дозволяє частково вилучати самодію сильно скорельованих 3$d$-електронів Co й Mn. У базисі PAW розраховано електронні енергетичні спектри кристала MnCoSi у магнетній і немагнетній фазах. У процесі оптимізування структури кристала знайдено інтерполянти повної енергії $E(V)$ та тиску $P(V)$ як функції об’єму, а також $V(P)$ як функції тиску. На основі цих залежностей знайдено об’ємний модуль пружності $B_0$ = 196,1 ГПа. Встановлено, що у магнетному стані матеріял MnCoSi є металом для спіну вгору і напівпровідником для спіну вниз. У немагнетному стані матеріял є металом. Електронні властивості одержано для нестиснутого і стиснутого станів кристала. Знайдені також залежності магнетних моментів атомів як функції тиску. В рамках другого підходу (NCPP) розраховано пружні константи $c_{11}$, $c_{12}$ та $c_{44}$, на основі яких були отримані модулі пружності, швидкості звукових хвиль і температура Дебая. Знайдений у цьому підході об’ємний модуль пружності $B_0$ = 197,1 ГПа добре узгоджується з отриманим на основі базису PAW.

Ключові слова: напівгейслеровий стоп, оптимізація структури, електронна структура, феромагнетне впорядкування, пружні константи, об’ємний модуль пружності, температура Дебая.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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