双钙钛矿SrKFeWO6的电子结构与磁性

张瑜; 刘拥军; 刘先锋; 江学范

doi:10.7498/aps.59.3432

摘要

基于密度泛函理论框架下的第一性原理，采用考虑在位库仑作用的广义梯度近似（GGA＋U）下的投影缀加波（PAW）方法，研究了具有双钙钛矿结构的Sr2FeWO6和SrKFeWO6材料的晶体结构、电子结构以及磁性性质.结构优化表明，K空穴掺杂稳定了FeO6及WO6八面体结构，Fe-O-W键角更加接近180°，有利于Fe-O-W-O-Fe超交换作用；对电子结构分析发现掺杂元素本身对总态密度贡献很小，空穴（p

关键词:

电子结构 /
磁性 /
SrKFeWO6 /
双钙钛矿

Abstract

The crystal structure，electronic structure and magnetism of the double perovskite Sr2FeWO6 and SrKFeWO6 have been investigated under the framework of density functional theory (DFT) with the generalized gradient approximation taking into account the on-site Coulomb energy (GGA+U) using the projected augmented wave (PAW) method. Structure relaxation results show that K doping of Sr2FeWO6 stabilizes FeO6，WO6 octahedra and makes the Fe—O—W angles close to 180°，indicating the enhancement of superexchange interaction. From the electronic structure calculation，it was found that the contribution to the total density of states (DOS) from K itself is small. Due to the K doping，the valence and magnetic moment of B-site cation Fe are enhanced and the hybridization between Fe and O becomes stronger，as well as the band gap is enlarged. Nevertheless，it does not cause considerable change in B’-site cation W. The process of transfer of electrons is dominated by Fe-Fe in SrKFeWO6 compared with Fe-W charge transfer in Sr2FeWO6 before doping.

Keywords:

作者及机构信息

(1)常熟理工学院，江苏省新型功能材料重点建设实验室，常熟 215500; (2)扬州大学物理科学与技术学院，扬州 225002

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：10874021）和江苏省高校自然科学研究项目（批准号：05KJB14047和06KJA43014）资助的课题.

Authors and contacts

(1)常熟理工学院，江苏省新型功能材料重点建设实验室，常熟 215500; (2)扬州大学物理科学与技术学院，扬州 225002

参考文献

[1]	［1］Longo J，Word R 1961 J . Am. Chem. Soc. 83 2816
[2]	［2］Patterson F K，Moeller C W，Word R 1963 Inorg. Chem. 2 196
[3]	［3］Sleight A W，Weiher J F 1972 J. Phys. Chem. Solids 33 679
[4]	［4］Choy J H，Byeon S H，Demazeau G 1988 J. Solid State Chem. 76 97
[5]	［5］Currie R C，Vente J F，Frikkee E，Ijdo D J W 1995 J. Solid State Chem. 116 199
[6]	［6］Wang J H，Zhu H，Han H M，Ni G，Zhong W，Du Y W 2001 Acta Phys. Sin. 50 540 (in Chinese) ［王锦辉、朱浩、韩红梅、倪刚、钟伟、都有为 2001 50 540］
[7]	［7］Li Q，He Q，Wang H D，Yang J H，Du J H，Fang M H 2006 Acta Phys. Sin. 55 6113 (in Chinese) ［李琦、贺青、王杭栋、杨金虎、杜建华、方明虎 2006 55 6113］
[8]	［8］Kobayashi K I，Kimura T，Sawada H，Terakura K，Tokura Y 1998 Nature 395 677
[9]	［9］Wang J H，Yu Z，Liu G Q，Du Y W 2004 Chin. Phys. 13 90
[10]	］Kobayashi K I，Kimura T，Sawada H，Terakura K，Tokura Y 1999 Phys. Rev. B 59 11159
[11]	］Blasse G 1965 Philips Res. Rep. 20 327
[12]	］Kawanaka H，Hase I，Toyoma S，Nishihara Y 1999 J. Phys. Soc. Jpn. 68 2890
[13]	］Azad A K，Eriksson S G，Mellergard A，Ivanov S A，Eriksen J，Rundlof H 2002 Materials Research Bulletin 37 1797
[14]	］Fang Z，Terakura K，Kanamori J 2001 Phys. Rev. B 63 180407
[15]	］Huo G Y，Zhang X Y，Zang M X，Cai Y X 2008 Materials Letters 62 2033
[16]	］Blchl P E 1994 Phys. Rev. B 50 17953
[17]	］Kresse G，Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758
[18]	］Kresse G，Furthmüller J 1996 Comput. Mater. Sci. 6 15
[19]	］Kresse G，Furthmüller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169
[20]	］Perdew J P，Burke K，Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865
[21]	］Sun B，Zhang P 2008 Chin. Phys. B 17 1364
[22]	］Korotin M W，Anisimov V I，Khomskii D I，Satwatzky G A 1998 Phys. Rev. Lett. 80 4305
[23]	］Anisimov V I，Zaanen J，Andersen O K 1991 Phys. Rev. B 44 943
[24]	］Frontera C，Rubi D，Navarro J，Garcia-Munoz J L，Fontcuberta J 2003 Phys. Rev. B 68 012412
[25]	］Miao Y，Yuan H K，Chen H 2008 Acta Phys. Chim. Sin. 24 448 (in Chinese) ［苗月、袁宏宽、陈洪 2008 物理化学学报 24 448］

施引文献

[1]	［1］Longo J，Word R 1961 J . Am. Chem. Soc. 83 2816
[2]	［2］Patterson F K，Moeller C W，Word R 1963 Inorg. Chem. 2 196
[3]	［3］Sleight A W，Weiher J F 1972 J. Phys. Chem. Solids 33 679
[4]	［4］Choy J H，Byeon S H，Demazeau G 1988 J. Solid State Chem. 76 97
[5]	［5］Currie R C，Vente J F，Frikkee E，Ijdo D J W 1995 J. Solid State Chem. 116 199
[6]	［6］Wang J H，Zhu H，Han H M，Ni G，Zhong W，Du Y W 2001 Acta Phys. Sin. 50 540 (in Chinese) ［王锦辉、朱浩、韩红梅、倪刚、钟伟、都有为 2001 50 540］
[7]	［7］Li Q，He Q，Wang H D，Yang J H，Du J H，Fang M H 2006 Acta Phys. Sin. 55 6113 (in Chinese) ［李琦、贺青、王杭栋、杨金虎、杜建华、方明虎 2006 55 6113］
[8]	［8］Kobayashi K I，Kimura T，Sawada H，Terakura K，Tokura Y 1998 Nature 395 677
[9]	［9］Wang J H，Yu Z，Liu G Q，Du Y W 2004 Chin. Phys. 13 90
[10]	］Kobayashi K I，Kimura T，Sawada H，Terakura K，Tokura Y 1999 Phys. Rev. B 59 11159
[11]	］Blasse G 1965 Philips Res. Rep. 20 327
[12]	］Kawanaka H，Hase I，Toyoma S，Nishihara Y 1999 J. Phys. Soc. Jpn. 68 2890
[13]	］Azad A K，Eriksson S G，Mellergard A，Ivanov S A，Eriksen J，Rundlof H 2002 Materials Research Bulletin 37 1797
[14]	］Fang Z，Terakura K，Kanamori J 2001 Phys. Rev. B 63 180407
[15]	］Huo G Y，Zhang X Y，Zang M X，Cai Y X 2008 Materials Letters 62 2033
[16]	］Blchl P E 1994 Phys. Rev. B 50 17953
[17]	］Kresse G，Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758
[18]	］Kresse G，Furthmüller J 1996 Comput. Mater. Sci. 6 15
[19]	］Kresse G，Furthmüller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169
[20]	］Perdew J P，Burke K，Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865
[21]	］Sun B，Zhang P 2008 Chin. Phys. B 17 1364
[22]	］Korotin M W，Anisimov V I，Khomskii D I，Satwatzky G A 1998 Phys. Rev. Lett. 80 4305
[23]	］Anisimov V I，Zaanen J，Andersen O K 1991 Phys. Rev. B 44 943
[24]	］Frontera C，Rubi D，Navarro J，Garcia-Munoz J L，Fontcuberta J 2003 Phys. Rev. B 68 012412
[25]	］Miao Y，Yuan H K，Chen H 2008 Acta Phys. Chim. Sin. 24 448 (in Chinese) ［苗月、袁宏宽、陈洪 2008 物理化学学报 24 448］

[1]	王少霞, 赵旭才, 潘多桥, 庞国旺, 刘晨曦, 史蕾倩, 刘桂安, 雷博程, 黄以能, 张丽丽. 过渡金属(Cr, Mn, Fe, Co)掺杂对TiO₂磁性影响的第一性原理研究. , 2020, 69(19): 197101. doi: 10.7498/aps.69.20200644
[2]	杨艳敏, 李佳, 马洪然, 杨广, 毛秀娟, 李聪聪. Co₂-基Heusler合金Co₂FeAl_1–xSi_x(x = 0.25, x = 0.5, x = 0.75)的结构、电子结构及热电特性的第一性原理研究. , 2019, 68(4): 046101. doi: 10.7498/aps.68.20181641
[3]	王鑫, 李桦, 董正超, 仲崇贵. 二维应变作用下超导薄膜LiFeAs的磁性和电子性质. , 2019, 68(2): 027401. doi: 10.7498/aps.68.20180957
[4]	姚仲瑜, 孙丽, 潘孟美, 孙书娟. 第一性原理研究semi-Heusler合金CoCrTe和CoCrSb的半金属性和磁性. , 2016, 65(12): 127501. doi: 10.7498/aps.65.127501
[5]	何利民, 冀钰, 鲁毅, 吴鸿业, 张雪峰, 赵建军. 钙钛矿锰氧化物(La1-xEux)4/3Sr5/3Mn2O7(x=0, 0.15)的磁性和电性研究. , 2014, 63(14): 147503. doi: 10.7498/aps.63.147503
[6]	秦健萍, 梁瑞瑞, 吕瑾, 武海顺. ComAln(m+n ≤ 6)团簇的结构和磁性理论研究. , 2014, 63(13): 133102. doi: 10.7498/aps.63.133102
[7]	杨虹, 齐伟华, 纪登辉, 尚志丰, 张晓云, 徐静, 郎莉莉, 唐贵德. 钙钛矿锰氧化物La2/3Sr1/3FexMn1-xO3的结构与磁性研究. , 2014, 63(8): 087503. doi: 10.7498/aps.63.087503
[8]	魏哲, 袁健美, 李顺辉, 廖建, 毛宇亮. 含空位二维六角氮化硼电子和磁性质的密度泛函研究. , 2013, 62(20): 203101. doi: 10.7498/aps.62.203101
[9]	谭兴毅, 陈长乐, 金克新, 陈鹏. N掺杂钛酸盐的电子结构和磁性研究. , 2011, 60(12): 127102. doi: 10.7498/aps.60.127102
[10]	张富春, 张威虎, 董军堂, 张志勇. Cr掺杂ZnO纳米线的电子结构和磁性. , 2011, 60(12): 127503. doi: 10.7498/aps.60.127503
[11]	姚仲瑜, 傅军, 龚少华, 张月胜, 姚凯伦. 晶格各向同性应变对闪锌矿结构CrS和CrSe的半金属性和磁性的影响. , 2011, 60(12): 127103. doi: 10.7498/aps.60.127103
[12]	罗礼进, 仲崇贵, 方靖淮, 赵永林, 周朋霞, 江学范. Heusler合金Mn2 NiAl的电子结构和磁性对四方畸变的响应及其压力响应. , 2011, 60(12): 127502. doi: 10.7498/aps.60.127502
[13]	文黎巍, 王玉梅, 裴慧霞, 丁俊. Sb系half-Heusler合金磁性及电子结构的第一性原理研究. , 2011, 60(4): 047110. doi: 10.7498/aps.60.047110
[14]	徐本富, 杨传路, 童小菲, 王美山, 马晓光, 王德华. FenO+m(n+m=4)团簇的构型、电子结构特征和磁性. , 2010, 59(11): 7845-7849. doi: 10.7498/aps.59.7845
[15]	潘洪哲, 徐明, 陈丽, 孙媛媛, 王永龙. 单层正三角锯齿型石墨烯量子点的电子结构和磁性. , 2010, 59(9): 6443-6449. doi: 10.7498/aps.59.6443
[16]	李仁全, 潘春玲, 文玉华, 朱梓忠. Ag原子链的结构稳定性和磁性. , 2009, 58(4): 2752-2756. doi: 10.7498/aps.58.2752
[17]	雷雪玲, 祝恒江, 葛桂贤, 王先明, 罗有华. 密度泛函理论研究BnNi(n=6—12)团簇的结构和磁性. , 2008, 57(9): 5491-5499. doi: 10.7498/aps.57.5491
[18]	张加宏, 马荣, 刘甦, 刘楣. 掺杂MgCNi3超导电性和磁性的第一性原理研究. , 2006, 55(9): 4816-4821. doi: 10.7498/aps.55.4816
[19]	施一生. Fe1-xPdx合金电子结构和磁性的理论研究. , 2003, 52(4): 993-998. doi: 10.7498/aps.52.993
[20]	谭明秋, 陶向明, 何军辉. SrRuO3的电子结构与磁性研究. , 2001, 50(11): 2203-2207. doi: 10.7498/aps.50.2203

计量

文章访问数: 9662
PDF下载量: 855
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板