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化合物SmCo5的电子结构、自旋和轨道磁矩及其交换作用分析

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张昌文, 李华, 董建敏, 王永娟, 潘凤春, 郭永权, 李卫. 2005: 化合物SmCo5的电子结构、自旋和轨道磁矩及其交换作用分析, 物理学报, 54(4): 1814-1820. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2005.04.062
引用本文: 张昌文, 李华, 董建敏, 王永娟, 潘凤春, 郭永权, 李卫. 2005: 化合物SmCo5的电子结构、自旋和轨道磁矩及其交换作用分析, 物理学报, 54(4): 1814-1820. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2005.04.062
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Zhang Chang-Wen, Li Hua, Dong Jian-Min, Wang Yong-Juan, Pan Feng-Chun, GUO Yong-Quan, Li Wei. 2005: Studies on the electronic structures,exchange coupling and magnetic moments of spin and orbital in the compound SmCo5, Acta Physica Sinica, 54(4): 1814-1820. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2005.04.062
Citation: Zhang Chang-Wen, Li Hua, Dong Jian-Min, Wang Yong-Juan, Pan Feng-Chun, GUO Yong-Quan, Li Wei. 2005: Studies on the electronic structures,exchange coupling and magnetic moments of spin and orbital in the compound SmCo5, Acta Physica Sinica, 54(4): 1814-1820. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2005.04.062
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化合物SmCo5的电子结构、自旋和轨道磁矩及其交换作用分析

  • 山东大学物理与微电子学院,济南,250100

  • 钢铁研究总院功能材料研究所,北京,100081

Studies on the electronic structures,exchange coupling and magnetic moments of spin and orbital in the compound SmCo5

  • 摘要: 用自旋极化的MS-Xα方法研究了稀土-过渡族化合物SmCo5的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩.研究结果显示,由于化合物中Sm-Co间的轨道杂化效应,使Sm原子原来的5d0空轨道上占据了少量5d电子.由于Co(3d)-Sm(5d)电子间的直接交换作用,导致了Sm-Co间的磁性交换耦合,这是化合物中形成Sm-Co铁磁性长程序的一个重要原因.在SmCo5化合物中存在6个能级呈现负交换耦合,导致了SmCo5化合物的居里温度(与金属钴相比)明显下降.还研究了化合物中2c和3g晶位Co的自旋磁矩和轨道磁矩,发现Co(2c)晶位的自旋磁矩、轨道磁矩及冻结部分均略大于Co(3g)晶位,所以2c晶位的L-S耦合强度应略大于3g晶位.因此,2c晶位对SmCo5磁晶各向异性的影响也应大于3g晶位.但Co(2c)未被冻结的轨道磁矩却略小于Co(3g),所以两种晶位对磁晶各向异性的贡献大小之差别不应太大.考虑到4f电子的局域性和化合物中轨道杂化效应所导致的Sm(5d0)空轨道上占据了少量5d电子,可以得到Sm原子磁矩为1.29μB,与顺磁盐中Sm3+磁矩实验值(1.32-1.63uB)及金属中Sm原子磁矩实验值(1.74μB)基本符合.
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出版历程

化合物SmCo5的电子结构、自旋和轨道磁矩及其交换作用分析

  • 山东大学物理与微电子学院,济南,250100
  • 钢铁研究总院功能材料研究所,北京,100081

摘要: 用自旋极化的MS-Xα方法研究了稀土-过渡族化合物SmCo5的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩.研究结果显示,由于化合物中Sm-Co间的轨道杂化效应,使Sm原子原来的5d0空轨道上占据了少量5d电子.由于Co(3d)-Sm(5d)电子间的直接交换作用,导致了Sm-Co间的磁性交换耦合,这是化合物中形成Sm-Co铁磁性长程序的一个重要原因.在SmCo5化合物中存在6个能级呈现负交换耦合,导致了SmCo5化合物的居里温度(与金属钴相比)明显下降.还研究了化合物中2c和3g晶位Co的自旋磁矩和轨道磁矩,发现Co(2c)晶位的自旋磁矩、轨道磁矩及冻结部分均略大于Co(3g)晶位,所以2c晶位的L-S耦合强度应略大于3g晶位.因此,2c晶位对SmCo5磁晶各向异性的影响也应大于3g晶位.但Co(2c)未被冻结的轨道磁矩却略小于Co(3g),所以两种晶位对磁晶各向异性的贡献大小之差别不应太大.考虑到4f电子的局域性和化合物中轨道杂化效应所导致的Sm(5d0)空轨道上占据了少量5d电子,可以得到Sm原子磁矩为1.29μB,与顺磁盐中Sm3+磁矩实验值(1.32-1.63uB)及金属中Sm原子磁矩实验值(1.74μB)基本符合.

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