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La3Co29-xFexSi4B10的择优占位、电子结构和晶格振动性质的理论研究

王晓旭 赵琉涛 成海霞 钱萍

La3Co29-xFexSi4B10的择优占位、电子结构和晶格振动性质的理论研究

王晓旭, 赵琉涛, 成海霞, 钱萍
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  • 分别用第一性原理及原子间相互作用势对初始模型进行几何优化, 所得稳定结构的晶格参数均与实验值符合较好. 通过第一性原理密度泛函理论, 计算了稳定结构La3Co29-xFexSi4B10化合物择优占位情况, 计算结果表明, Fe原子最择优替代Co 原子的2c晶位, 择优占位顺序为2c 8j1 8i2 8j2 8i3 16k 8i1, 这与实验结果非常符合. Fe原子每次只替代不同晶位的一个Co原子时, La3Co29-xFexSi4B10 体系的晶格常数几乎不变, 磁矩却发生了有趣的变化. 当Fe原子沿着择优顺序依次替代不同晶位的所有Co原子时, 随着La3Co29-xFexSi4B10体系中Fe原子含量的增多, 其电子态密度整体向左移动. Fe原子完全替代Co时, 与未掺杂时相比体系的总磁矩增加. 最后, 利用原子间相互作用势进一步预测了La3Co29-xFexSi4B10体系的晶格振动及热力学性质. 在低频部分, 振动模式主要由质量较大的Co, Fe和La元素作贡献; 随着掺杂原子Fe的增多, 体系的截止频率先减小后增多, 中频部分由Si元素引起的振动模式减少; B-B强相互作用引起了高频部分的振动模式. 基于声子态密度预测了不同数量Fe掺杂后体系的比热、熵和德拜温度的变化, 当Fe 含量大于Co时, 德拜温度明显升高.
      通信作者: 王晓旭, wangxx@bcc.ac.cn
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2011CB606401)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-24
  • 修回日期:  2015-12-07
  • 刊出日期:  2016-03-05

La3Co29-xFexSi4B10的择优占位、电子结构和晶格振动性质的理论研究

  • 1. 北京市计算中心, 北京 100094;
  • 2. 北京科技大学数理学院, 应用物理研究所, 北京 100083
  • 通信作者: 王晓旭, wangxx@bcc.ac.cn
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2011CB606401)资助的课题.

摘要: 分别用第一性原理及原子间相互作用势对初始模型进行几何优化, 所得稳定结构的晶格参数均与实验值符合较好. 通过第一性原理密度泛函理论, 计算了稳定结构La3Co29-xFexSi4B10化合物择优占位情况, 计算结果表明, Fe原子最择优替代Co 原子的2c晶位, 择优占位顺序为2c 8j1 8i2 8j2 8i3 16k 8i1, 这与实验结果非常符合. Fe原子每次只替代不同晶位的一个Co原子时, La3Co29-xFexSi4B10 体系的晶格常数几乎不变, 磁矩却发生了有趣的变化. 当Fe原子沿着择优顺序依次替代不同晶位的所有Co原子时, 随着La3Co29-xFexSi4B10体系中Fe原子含量的增多, 其电子态密度整体向左移动. Fe原子完全替代Co时, 与未掺杂时相比体系的总磁矩增加. 最后, 利用原子间相互作用势进一步预测了La3Co29-xFexSi4B10体系的晶格振动及热力学性质. 在低频部分, 振动模式主要由质量较大的Co, Fe和La元素作贡献; 随着掺杂原子Fe的增多, 体系的截止频率先减小后增多, 中频部分由Si元素引起的振动模式减少; B-B强相互作用引起了高频部分的振动模式. 基于声子态密度预测了不同数量Fe掺杂后体系的比热、熵和德拜温度的变化, 当Fe 含量大于Co时, 德拜温度明显升高.

English Abstract

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