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量子顺电EuTiO3材料基态磁性的第一性原理研究

李诚迪 赵敬龙 仲崇贵 董正超 方靖淮

量子顺电EuTiO3材料基态磁性的第一性原理研究

李诚迪, 赵敬龙, 仲崇贵, 董正超, 方靖淮
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  • EuTiO3是钙钛矿结构的量子顺电体,实验发现其基态具有平面各向异性G类反铁磁结构. 本文运用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了EuTiO3处于量子顺 电相和应力作用下处于铁电四方相时可能的自旋取向和自旋交换耦合作用,分析了自旋耦合作用的路径,探讨了应力对磁性交换路径的作用. 结果发现:当体系自由时,EuTiO3具有自旋沿[110]方向平面内单轴各向异性的G类反铁磁结构,该结构下Eu离子4f电子自旋通过处于面心位置的O 2p实现自旋反铁磁性的超交换耦合,而在外加应力诱导的铁电四方结构下,由于自旋交换路径中EuOEu键角改变,Eu 4f电子自旋实现了[110]方向的铁磁交换耦合.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10974104,50832002)、江苏省自然科学基金(批准号:BK2012655)、江苏省教育厅青蓝工程和南通大学博士研究生科研启动基金资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-06
  • 修回日期:  2014-01-22
  • 刊出日期:  2014-04-20

量子顺电EuTiO3材料基态磁性的第一性原理研究

  • 1. 南通大学理学院, 南通 226007;
  • 2. 苏州大学物理科学与技术学院, 苏州 215006
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:10974104,50832002)、江苏省自然科学基金(批准号:BK2012655)、江苏省教育厅青蓝工程和南通大学博士研究生科研启动基金资助的课题.

摘要: EuTiO3是钙钛矿结构的量子顺电体,实验发现其基态具有平面各向异性G类反铁磁结构. 本文运用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了EuTiO3处于量子顺 电相和应力作用下处于铁电四方相时可能的自旋取向和自旋交换耦合作用,分析了自旋耦合作用的路径,探讨了应力对磁性交换路径的作用. 结果发现:当体系自由时,EuTiO3具有自旋沿[110]方向平面内单轴各向异性的G类反铁磁结构,该结构下Eu离子4f电子自旋通过处于面心位置的O 2p实现自旋反铁磁性的超交换耦合,而在外加应力诱导的铁电四方结构下,由于自旋交换路径中EuOEu键角改变,Eu 4f电子自旋实现了[110]方向的铁磁交换耦合.

English Abstract

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