非掺杂锐钛矿相TiO2铁磁性的第一性原理研究

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潘凤春, 徐佳楠, 杨花, 林雪玲, 陈焕铭. 2017: 非掺杂锐钛矿相TiO2铁磁性的第一性原理研究, 物理学报, 66(5): 249-256. doi: 10.7498/aps.66.056101
引用本文: 潘凤春, 徐佳楠, 杨花, 林雪玲, 陈焕铭. 2017: 非掺杂锐钛矿相TiO2铁磁性的第一性原理研究, 物理学报, 66(5): 249-256. doi: 10.7498/aps.66.056101
Pan Feng-Chun, Xu Jia-Nan, Yang Hua, Lin Xue-Ling, Chen Huan-Ming. 2017: Ferromagnetism of undoped anatase TiO2 based on the first-principles calculations, Acta Physica Sinica, 66(5): 249-256. doi: 10.7498/aps.66.056101
Citation: Pan Feng-Chun, Xu Jia-Nan, Yang Hua, Lin Xue-Ling, Chen Huan-Ming. 2017: Ferromagnetism of undoped anatase TiO2 based on the first-principles calculations, Acta Physica Sinica, 66(5): 249-256. doi: 10.7498/aps.66.056101

非掺杂锐钛矿相TiO2铁磁性的第一性原理研究

Ferromagnetism of undoped anatase TiO2 based on the first-principles calculations

  • 摘要: 运用第一性原理的方法研究了锐钛矿相TiO2中O空位(VO)和Ti空位(VTi)的电子结构和磁学性质.计算结果表明,单独的VO并不会诱发局域磁矩,VTi可以产生大小为4μB(1μB=9.274×10?21 emu,CGS)的局域磁矩,主要分布在其周围的O原子上.这两种缺陷产生局域磁矩的原因在文中做了详细的介绍.此外,由两个VTi诱发的局域磁矩之间的磁耦合相互作用为铁磁耦合,其交换耦合系数J0为88.7 meV,意味着VTi间的铁磁耦合可以持续到室温.虽然VO并不会产生局域磁矩,但是引入VO可以进一步提升两个VTi之间的耦合强度,这可以对非掺杂锐钛矿结构的TiO2体系中铁磁性的来源作出解释:VTi产生了局域磁矩,而VO增强了VTi间长程的铁磁耦合相互作用.此外,还提出了局域磁矩之间耦合的第二类直接交换作用模型.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-03-15

非掺杂锐钛矿相TiO2铁磁性的第一性原理研究

  • 宁夏大学物理与电子电气工程学院,银川,750021

摘要: 运用第一性原理的方法研究了锐钛矿相TiO2中O空位(VO)和Ti空位(VTi)的电子结构和磁学性质.计算结果表明,单独的VO并不会诱发局域磁矩,VTi可以产生大小为4μB(1μB=9.274×10?21 emu,CGS)的局域磁矩,主要分布在其周围的O原子上.这两种缺陷产生局域磁矩的原因在文中做了详细的介绍.此外,由两个VTi诱发的局域磁矩之间的磁耦合相互作用为铁磁耦合,其交换耦合系数J0为88.7 meV,意味着VTi间的铁磁耦合可以持续到室温.虽然VO并不会产生局域磁矩,但是引入VO可以进一步提升两个VTi之间的耦合强度,这可以对非掺杂锐钛矿结构的TiO2体系中铁磁性的来源作出解释:VTi产生了局域磁矩,而VO增强了VTi间长程的铁磁耦合相互作用.此外,还提出了局域磁矩之间耦合的第二类直接交换作用模型.

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