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六角多铁性HoMnO3的电子和能带结构
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641.4[理学—物理化学;理学—化学] O482.5[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]南通大学理学院,江苏南通226007, [2]常熟理工学院先进功能材料省重点实验室,江苏常熟225500, [3]苏州大学物理科学与技术学院,江苏苏州215006
  • 相关基金:国家自然科学基金(10974104 50832002 10874021 30970754); 江苏省自然科学基金(BK2006047 BK2008183); 江苏省教育厅青蓝工程资助项目
中文摘要:

基于密度泛函理论(DFT)结合投影缀加平面波(PAW)方法,运用广义梯度近似(GGA),在考虑电子基态自旋阻挫非共线的磁性结构基础上,研究了具有六角钙钛矿结构HoMnO3材料的磁性、电子和能带结构,并解释了相关实验结果.结果表明:当考虑Mn3+离子的电子自旋在平面内呈阻挫的三角非共线反铁磁(NAFM)排列时,六角HoMnO3的总能降低、能隙变大、磁矩增大、各原子的位置更接近于实验值,电子态密度(DOS)分布具有与X光吸收谱测量更为一致的结果.对非共线磁性结构计算得到的电子态密度和能带结构的分析发现,实验中观察到的1.7和2.3eV两个光学吸收峰都源于Mn3+离子3d与平面内O(3,4)2p形成的杂化态与Mn3d3z2-r2之间的电子跃迁,而Ho5d空轨道与平面上的O(3,4)2p轨道之间在z方向的强烈杂化驱动HoMnO3产生垂直于平面方向的铁电极化.

英文摘要:

We investigated the magnetism,electronic and band structures of hexagonal HoMnO3 using density functional theory(DFT) within the generalized gradient approximation(GGA) and combined this with the projector augmented wave(PAW) method.The relative experimental results are explained using non-collinear magnetic structure calculations.The calculations show that the total energy of the unit cell decreases and the energy gap as well as magnetic moment of Mn3+ increases.Each atom coordinate was close to the experimentally measured values and the electronic densities of states of the HoMnO3 qualitatively agreed with the results from X-ray absorption spectroscopy,when the noncollinear triangular antiferromagnetic configurations of the Mn3+ ions in the ab plane were taken into account.According to the densities of states and band structure analysis,as calculated within the noncollinear magnetic structure,we found that the two experimentally determined optical absorption peaks near 1.7 and 2.3 eV were due to interband transitions between the oxygen states that hybridize strongly with different Mn orbitals and the Mn [3d3z2-r2] state.The strong orbital hybridization between Ho 5d and O(3,4) 2p in the plane drives the ferroelectric polarization of the HoMnO3 to the ab plane.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781