梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究

胡方; 明星; 范厚刚; 陈岗; 王春忠; 魏英进; 黄祖飞

doi:10.7498/aps.58.1173

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摘要
采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法, 通过自旋极化的广义梯度近似(GGA)电子结构计算对梯形化合物NaV2O4F进行了研究. 考虑了四种假想的自旋有序态,计算结果表明该化合物的磁基态具有二维反铁磁(AFM)结构, 即沿梯阶和梯腿方向都表现为AFM作用. 能带结构显示NaV2O4F为绝缘体材料, 带隙约为1.0eV. 方锥体中的晶体场劈裂使得VO4F方锥体中的 V4+

关键词:
NaV2O4F /

梯形化合物 /

第一性原理计算 /

电子结构
Abstract
The electronic structures of ladder structural compound NaV2O4F are studied by first-principles calculations with pseudo-potential plane-wave method and spin-polarized generalized gradient approximation (GGA) based on density functional theory (DFT). Four possible spin-ordered states are simulated and the calculated results reveal that the magnetic ground state of NaV2O4F is the antiferromagnetic (AFM) state with AFM interactions both inside the rungs and along the ladder legs. The insulating behavior is successfully simulated with a band gap of about 1.0eV. According to crystal-field theory, the dxy orbitals of V atoms located in the VO4F pyramids have the lowest energy and are split from other d orbitals. The covalent interaction on the rungs becomes weak with the presence of F-ions. Using the calculated total energies for the various spin-ordered states of NaV2O4F, the spin exchange coupling constants are fit out with Noodleman's broken symmetry method. The calculated results indicate that there are ferromagnetic(FM) interactions between the ladders with competitive strength to that on the rungs and thereby NaV2O4F may not be a spin-ladder material.

Keywords:
NaV2O4F /

ladder compound /

first-principles calculation /

electronic structure
作者及机构信息
胡方¹,

明星¹,

范厚刚³,

陈岗¹,

王春忠¹,

魏英进¹,

黄祖飞²

(1)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012; (2)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012；吉林大学物理学院,长春 130012; (3)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012；吉林师范大学凝聚态物理研究所,四平 136000

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50672031)、教育部长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT0625)和吉林省科技发展计划(批准号:20060511)资助的课题.
Authors and contacts
Hu Fang¹,

Ming Xing¹,

Fan Hou-Gang³,

Chen Gang¹,

Wang Chun-Zhong¹,

Wei Ying-Jin¹,

Huang Zu-Fei²

(1)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012; (2)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012；吉林大学物理学院,长春 130012; (3)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012；吉林师范大学凝聚态物理研究所,四平 136000
参考文献

施引文献

[1]	王晓菲, 孟威威, 赵培丽, 贾双凤, 郑赫, 王建波. 单层Nb₂SiTe₄基化合物的带隙异常变化. 物理学报, 2023, 72(5): 057102. doi: 10.7498/aps.72.20222058
[2]	吴洪芬, 冯盼君, 张烁, 刘大鹏, 高淼, 闫循旺. 铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理. 物理学报, 2022, 71(3): 036801. doi: 10.7498/aps.71.20211631
[3]	吴洪芬, 冯盼君, 张烁, 刘大鹏, 高淼, 闫循旺. 铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211631
[4]	闫小童, 侯育花, 郑寿红, 黄有林, 陶小马. Ga, Ge, As掺杂对锂离子电池正极材料Li₂CoSiO₄的电化学特性和电子结构影响的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(18): 187101. doi: 10.7498/aps.68.20190503
[5]	彭琼, 何朝宇, 李金, 钟建新. MoSi2薄膜电子性质的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(4): 047102. doi: 10.7498/aps.64.047102
[6]	焦照勇, 郭永亮, 牛毅君, 张现周. 缺陷黄铜矿结构Xga2S4 (X=Zn, Cd, Hg)晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(7): 073101. doi: 10.7498/aps.62.073101
[7]	邓娇娇, 刘波, 顾牡, 刘小林, 黄世明, 倪晨. 伽马CuX(X=Cl,Br,I)的电子结构和光学性质的第一性原理计算. 物理学报, 2012, 61(3): 036105. doi: 10.7498/aps.61.036105
[8]	李荣, 罗小玲, 梁国明, 付文升. 掺杂Fe对VH2解氢性能影响的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(11): 117105. doi: 10.7498/aps.60.117105
[9]	顾牡, 林玲, 刘波, 刘小林, 黄世明, 倪晨. M’型GdTaO4电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2836-2842. doi: 10.7498/aps.59.2836
[10]	汪志刚, 张杨, 文玉华, 朱梓忠. ZnO原子链的结构稳定性和电子性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(3): 2051-2056. doi: 10.7498/aps.59.2051
[11]	谭兴毅, 金克新, 陈长乐, 周超超. YFe2B2电子结构的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(5): 3414-3417. doi: 10.7498/aps.59.3414
[12]	杨天兴, 成强, 许红斌, 王渊旭. 几种三元过渡金属碳化物弹性及电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(7): 4919-4924. doi: 10.7498/aps.59.4919
[13]	张学军, 高攀, 柳清菊. 氮铁共掺锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(7): 4930-4938. doi: 10.7498/aps.59.4930
[14]	李沛娟, 周薇薇, 唐元昊, 张华, 施思齐. CeO2的电子结构，光学和晶格动力学性质：第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(5): 3426-3431. doi: 10.7498/aps.59.3426
[15]	吴红丽, 赵新青, 宫声凯. Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(1): 515-520. doi: 10.7498/aps.59.515
[16]	黄丹, 邵元智, 陈弟虎, 郭进, 黎光旭. 纤锌矿结构Zn1-xMgxO电子结构及吸收光谱的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(2): 1078-1083. doi: 10.7498/aps.57.1078
[17]	明星, 范厚刚, 胡方, 王春忠, 孟醒, 黄祖飞, 陈岗. 自旋-Peierls化合物GeCuO3电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2368-2373. doi: 10.7498/aps.57.2368
[18]	吴红丽, 赵新青, 宫声凯. Nb掺杂对TiO2/NiTi界面电子结构影响的第一性原理计算. 物理学报, 2008, 57(12): 7794-7799. doi: 10.7498/aps.57.7794
[19]	宋庆功, 王延峰, 宋庆龙, 康建海, 褚勇. 插层化合物Ag1/4TiSe2电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7827-7832. doi: 10.7498/aps.57.7827
[20]	宋庆功, 姜恩永, 裴海林, 康建海, 郭英. 插层化合物LixTiS2中Li离子-空位二维有序结构稳定性的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(8): 4817-4822. doi: 10.7498/aps.56.4817

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梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究

1. (1)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012; (2)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012；吉林大学物理学院,长春 130012; (3)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012；吉林师范大学凝聚态物理研究所,四平 136000

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50672031)、教育部长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT0625)和吉林省科技发展计划(批准号:20060511)资助的课题.

收稿日期: 2008-08-27

修回日期: 2008-11-05

刊出日期: 2009-01-05

摘要: 采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法, 通过自旋极化的广义梯度近似(GGA)电子结构计算对梯形化合物NaV2O4F进行了研究. 考虑了四种假想的自旋有序态,计算结果表明该化合物的磁基态具有二维反铁磁(AFM)结构, 即沿梯阶和梯腿方向都表现为AFM作用. 能带结构显示NaV2O4F为绝缘体材料, 带隙约为1.0eV. 方锥体中的晶体场劈裂使得VO4F方锥体中的 V4+

关键词:

First-principles study on the electronic structures of the ladder compound NaV2O4F

1.
(1)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012; (2)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012；吉林大学物理学院,长春 130012; (3)吉林大学材料科学与工程学院,长春 130012；吉林师范大学凝聚态物理研究所,四平 136000

Received Date: 27 August 2008

Accepted Date: 05 November 2008

Published Online: 05 January 2009

Abstract: The electronic structures of ladder structural compound NaV2O4F are studied by first-principles calculations with pseudo-potential plane-wave method and spin-polarized generalized gradient approximation (GGA) based on density functional theory (DFT). Four possible spin-ordered states are simulated and the calculated results reveal that the magnetic ground state of NaV2O4F is the antiferromagnetic (AFM) state with AFM interactions both inside the rungs and along the ladder legs. The insulating behavior is successfully simulated with a band gap of about 1.0eV. According to crystal-field theory, the dxy orbitals of V atoms located in the VO4F pyramids have the lowest energy and are split from other d orbitals. The covalent interaction on the rungs becomes weak with the presence of F-ions. Using the calculated total energies for the various spin-ordered states of NaV2O4F, the spin exchange coupling constants are fit out with Noodleman's broken symmetry method. The calculated results indicate that there are ferromagnetic(FM) interactions between the ladders with competitive strength to that on the rungs and thereby NaV2O4F may not be a spin-ladder material.

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