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合金团簇(FeCr)n中的非共线磁序和自旋轨道耦合效应

张宝龙 王东红 杨致 刘瑞萍 李秀燕

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合金团簇(FeCr)n中的非共线磁序和自旋轨道耦合效应

张宝龙, 王东红, 杨致, 刘瑞萍, 李秀燕

Noncollinear magnetic order and spin-orbit coupling effect in (FeCr)n alloying clusters

Zhang Bao-Long, Wang Dong-Hong, Yang Zhi, Liu Rui-Ping, Li Xiu-Yan
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  • 利用密度泛函理论对合金团簇(FeCr)n (n≤6)的几何结构、稳定性和磁性进行了系统的研究. 研究结果表明, 对n≤3的合金团簇, 其基态具有共线的反铁磁序; 而对于n≥4 的合金团簇, 其基态具有非共线磁序, 因此在n=4时体系发生了共线磁序向非共线磁序的“相变”. 此外, 虽然3d过渡金属原子中电子的自旋轨道耦合效应比较弱, 但计算结果表明对于某些小尺寸的合金团簇其轨道磁矩不能忽略. 对非共线磁性团簇的成键性质以及产生磁序“相变”的物理起源进行了详细讨论.
    Using density functional theory, the structures, stabilities and magnetic properties of (FeCr)n (n≤ 6) alloying clusters are systematically investigated. For smaller clusters with n≤3, the results show that the ground-state system possesses collinear antiferromagnetic order. For n≥4 cases, however, the ground-state cluster has noncollinear magnetic order. Therefore, there is a collinear-to-noncollinear magnetic transition at n=4 in (FeCr)n systems. In addition, although the spin-orbit coupling effect of 3d transition metal atom is often weak, the results indicate that the orbital magnetic moments of some certain clusters are significant and important. Finally, the chemical bond of noncollinear magnetic clusters and the physical origin of the magnetic transition are analyzed.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11104199)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-28
  • 修回日期:  2013-03-29
  • 刊出日期:  2013-07-05

合金团簇(FeCr)n中的非共线磁序和自旋轨道耦合效应

  • 1. 太原理工大学, 新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 物理与光电工程学院, 太原 030024
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11104199)资助的课题.

摘要: 利用密度泛函理论对合金团簇(FeCr)n (n≤6)的几何结构、稳定性和磁性进行了系统的研究. 研究结果表明, 对n≤3的合金团簇, 其基态具有共线的反铁磁序; 而对于n≥4 的合金团簇, 其基态具有非共线磁序, 因此在n=4时体系发生了共线磁序向非共线磁序的“相变”. 此外, 虽然3d过渡金属原子中电子的自旋轨道耦合效应比较弱, 但计算结果表明对于某些小尺寸的合金团簇其轨道磁矩不能忽略. 对非共线磁性团簇的成键性质以及产生磁序“相变”的物理起源进行了详细讨论.

English Abstract

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