尖晶石型軟磁鐵氧體電子結構及磁性質的第一性原理研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文采用基于密度泛函理論的第一性原理平面波超軟贗勢法，系統(tǒng)的研究了ZnFe204鐵氧體、Zn0.5Mn0.5Fe204鐵氧體、MnFe204鐵氧體和NiFe204鐵氧體的晶體結構、電子結構、磁性質及介電性質；闡明了隨摻雜Mn含量的增加，ZnFe204鐵氧體、Zn0.5Mn0.5Fe204鐵氧體和MnFe204鐵氧體磁性質的變化規(guī)律：揭示了各體系磁性質的微觀機理。研究表明，單純鋅鐵氧體ZnFe204是一種非磁性直接能隙半導體材料，導帶由F

2、e的3d電子軌道和O的2p電子軌道共同貢獻，價帶由Fe的3d軌道構成。其中Fe的3d電子軌道和O的2p電子軌道重疊較強，表明Fe與O相互作用強烈，起到了使晶格結構穩(wěn)定的作用。計算表明，摻雜Mn的Zn0.5Mn0.5Fe204鐵氧體和MnFe204鐵氧體仍保持尖晶石型結構，但與ZnFe204鐵氧體相比，其晶胞體積增大，結構的穩(wěn)定性減弱。Zn0.5Mn0.5Fe204鐵氧體和MnFe204鐵氧體基態(tài)都為亞鐵磁性，具有半金屬特征。隨著摻雜Mn

3、含量的增大，ZnFe204鐵氧體、MnFe204鐵氧體和Zn0.5Mn0.5Fe204鐵氧體的總磁距呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。計算還得出，Zn0.5Mn0.5Fe204鐵氧體的磁距(7.41８μB)大于錳鐵氧體(4.99μB)和鎳鐵氧體(1.92IμB)的磁距。電子態(tài)密度分析表明，在Zn0.5Mn0.5Fe204鐵氧體中，鋅原子使鐵原子和錳原子的雜化作用增強，導致鐵原子和錳原子自旋磁距增大，故而總磁距增大。對Zn0.5Mn0.5Fe20

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