Na2Co2TeO6氧化物材料低温磁性的理论研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ychh1988
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蜂窝状磁性材料由于其层内最简约3重配位的交互关联和敏感量子涨落效应,成为研究多关联磁相互作用的热门材料。Na2Co2Te O6作为具有完美蜂窝状结构的磁性材料,自2007年制备以来,以其复杂的层内层间作用关系和丰富的取代特性,受到人们的关注。在过往磁化实验中,研究者普遍观测到在结构Néel温度点以下,其磁化率随温度并不严格递增,存在两个异常的损耗。由于实验条件所限,一般认为是由于电子自旋重定向导致磁化损耗。然而这一猜测缺少理论和实验的直接证据,无法充分揭示微观磁性的变化成因。面对此类问题在研究工作中的迫切需要,采用一种高效合理计算分析手段迫在眉睫。基于此,本文尝试并采用了以密度泛函理论为指导的第一性原理计算方法,结合分子动力学模拟和海森堡模型,对这一区间的结构磁性进行了系统分析和描述,从微观角度重新讨论了结构的磁性。具体结论如下:(1)Na2Co2Te O6在300K室温下具有良好的热力学稳定性,不存在明显的晶格畸变,同时其结构带隙和原子电荷转移也表现出稳定的电子特性。故在磁性讨论中,可以忽略温度导致晶格畸变和偶极相互作用对结构磁性的影响。(2)根据DFT+U的磁态分析,Na2Co2Te O6在27K以下表现为锯齿形反铁磁态。随着温度的升高,结构磁态在铁磁,顺磁与反铁磁态间的纠缠交替,是结构磁态由稳定反铁磁向无序顺磁态转变的表现。通过温差电荷密度图谱可以发现Na2Co2Te O6在50K后原子由有序的热振动变为无序,这是对于磁态转变(纠缠)表现直观反映。(3)本文引入电荷密度统计的方法,通过对几个近邻空间电荷密度的统计,发现在Néel温度以下,第二第三近邻区域的电荷密度出现了反常的波动,这导致区域磁矩的波动,解释了实验中测得Néel温度以下磁化曲线奇异产生的原因,为微观磁性能的讨论提供了一种新的思路。
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