Dy在Nd2Fe14B晶格中的占位及其对Fe原子磁矩影响的第一性原理计算

郝红飞; 王静; 孙锋; 张澜庭

doi:10.7498/aps.62.117501

摘要

基于第一性原理投影缀加波和梯度矫正局域密度近似(PAW-GGA), 研究了Nd2Fe14B和Dy2Fe14B的基态晶格属性, 进而对Dy在Nd2Fe14B晶格中的掺杂进行了研究, 并采用GGA+U的方式进行了原子磁矩计算, 并与自旋轨道耦合 (SOI) 计算结果进行了对照. 置换计算表明, Dy原子倾向于置换Nd2Fe14B晶格中4f位的稀土原子. 磁矩计算表明, 在R2Fe14B (R: 稀土元素) 晶格中, 4f位的稀土元素与Fe原子作用更强, 对磁性能的影响更大. 稀土原子与Fe的作用与距离呈正相关.

关键词:

Abstract

The ground states of lattice properties, formation energy and magnetizations of R2Fe14B (R: rare-earth element) were calculated by the first-principles method based on the generalized gradient approximation (PAW-GGA). GGA+U method was applied to deal with local magnetic moments from 4f shell of rare-earth elements. Magnetic moments were calculated with and without spin-orbital interactions (SOI). Site occupation of Dy ions in Nd2Fe14B lattice is studied by partial substitution of Dy for Nd on different lattice sites. Calculated substitution energy indicates that the Dy2Fe14B is more stable than Nd2Fe14B and the Dy ions prefer to occupy the 4f sites in Nd2Fe14B lattice. It is also found that rare-earth ions occupying the 4f sites will interact more strongly with Fe ions and thus show a greater impact on the local magnetization of Fe. The interaction between rare-earth ions and Fe ions is positively correlated with distance.

Keywords:

作者及机构信息

1.
上海交通大学材料科学与工程学院, 平野真一创新研究所, 上海 200240

基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 51171111) 资助的课题.

Authors and contacts

1.
Hirano Institute for Materials Innovation, School of Materials Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51171111).

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