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Fe/Cr超晶格电子结构和磁性的第一性原理研究

专 业: 光学
关键词: 电子结构 FLAPW方法 基态能量 Fe/Cr超晶格 铁磁耦合 反铁磁耦合
分类号: O482.5  O471.4
形 态: 共 59 页 约 38,645 个字 约 1.849 M内容
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内容摘要


应用基于第一性原理的全势线性缀加平面波方法FLAPW,本文计算了001面和110面Fe/Cr超晶格的电子结构,研究了该体系中Fe层在铁磁耦合与反铁磁耦合两种状态下的磁矩分布和能态密度。

在001面,Fe<,1>/Cr<,1>、Fe<,3>/Cr<,1>、Fe<,3>/Cr<,3>、Fe<,5>/Cr<,5>超晶格体系中Fe层间为铁磁耦合时的总能量更低,即铁磁耦合状态是基态,对于Fe<,4>/Cr<,4>,反铁磁耦合时的总能量更低,所以反铁磁耦合状态是基态。

其内禀自旋波长度为两层。

Fe层的磁矩由于Cr层的加入而有一些变化,Cr层的磁矩的方向是正负相间变化的。

相邻的Fe原子和Cr原子之间是反铁磁性耦合的,Fe原子的d轨道和Cr原子的d轨道在费米能附近有一定程度的杂化。

对于Fe<,1>/Cr<,1>、Fe<,3>/Cr<,3>、Fe<,4>/Cr<,4>、Fe<,5>/Cr<,5>超晶格来说,随着Fe/Cr超晶格中m和n的逐渐增大,所有的Fe原子和处手中间层的Cr原子,其磁矩基本上是逐渐增大的;而处于边界处的Cr原子,其磁矩没有明显的变化趋势,原因是边界处的Cr原子的磁矩依赖于Fe原子的磁矩变化、Fe原子与Cr原子之间的耦合情况和中间层Cr原子的磁矩变化,而随着m和n的逐渐增大,这几种变化没有形成一个统一的趋势。

在110面,Fe<,3>/Cr<,1>、Fe<,3>/Cr<,3>、Fe<,3>/Cr<,5>超晶格体系中Fe层间铁磁耦合时的总能量更低,即铁磁耦合状态是基态。

Fe层的磁矩由于Cr层的加入而有一些变化,Cr层的磁矩的方向是正负相间变化的。

相邻的Fe原子和Cr原子之间是反铁磁性耦合的。

因为Fe原子的d轨道和Cr原子的d轨道在费米能附近有较强的杂化,所以Cr层的磁矩受到抑制。

计算表明,Cr层上出现了很小的磁矩。

Cr层的磁矩由不同磁作用之间的微妙的平衡来决定。

比较三种超晶格Fe<,3>/Cr<,1>、Fe<,3>/Cr<,3>、Fe<,3>/Cr<,5>的磁性,就会发现,从Fe<,3>/Cr<,1>到Fe<,3>/Cr<,3>,再到Fe<,3>/Cr<,5>,随着Cr层的厚度逐渐增大,处于中间层的Cr原子磁矩逐渐增大,但是处于边界处Cr原子磁矩却逐渐减小;无论是处于中间层Fe原子,还是处于边界处的Fe原子,磁矩都逐渐减小,并且减小的趋势越来越明显。

通过对Fe/Cr超晶格在001面和110面的基态能量、电子结构、磁性等性质的研究,提供了大量有用的数据,得出了许多结论,对进一步研究其光学性质、磁光性质、磁致电阻等有重要的作用,而磁性超晶格的光学性质、磁光性质、磁致电阻等对于进一步开发和应用磁性材料有指导作用..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1磁性材料概述
1.2 Fe/Cr超晶格的研究现状
1.3本文所作的工作
第二章 第一性原理计算与FLAPW方法
2.1第一性原理
2.2体系内粒子相互作用的求解
2.3周期性超原胞近似
2.4赝势
2.5离子之间的相互作用形式
2.6总能赝势方法
2.7离子弛豫的处理
2.8 FLAPW方法
第三章 Fe/Cr超晶格001面的电子结构和磁性
3.1 Fe3/Cr3超晶格的电子结构和磁性
3.2 Fe1/Cr1、Fe3/Cr3、Fe5/Cr5超晶格的磁性
3.3Fe3/Cr1、Fe3/Cr3、Fe4/Cr4超晶格的磁性和电子结构
3.4 Fe1/Cr1、Fe3/Cr3、Fe4/Cr4、Fe5/Cr5超晶格的磁性比较
第四章 Fe/Cr超晶格110面的电子结构和磁性
4.1 Fe3/Cr1、Fe3/Cr3、Fe3/Cr5超晶格的能量
4.2Fe3/Cr1、Fe3/Cr3、Fe3/Cr5超晶格的磁性
4.3 Fe3/Cr1、Fe3/Cr3、Fe3/Cr5超晶格的电子结构
第五章 总结与展望
参考文献

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中图分类: > O482.5 > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质
其他分类: > O471.4 > 数理科学和化学 > 物理学 > 半导体物理学 > 半导体理论

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