六角多铁性HoMnO3的电子和能带结构.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao1ActaP纫．-Chim．Sin．2011，27(2)，388—394February【Article]www．whxb．pku．edu．cn六角多铁性HoMnO。的电子和能带结构仲崇贵l。方靖淮’杨建华’董正超L。江学范(南通大学理学院，江苏南通226007；常熟理工学院先进功能材料省重点实验室，江苏常熟225500；苏州大学物理科学与技术学院，江苏苏州215006)摘要：基于密度泛函理论(DFT)结合投影缀加平面波(PAW)方法，运用广义梯度近似(GGA)，在考虑电子基态自旋阻挫非共线的磁性结构基础上，研究了具有六角钙钛矿结

2、构HoMnO。材料的磁性、电子和能带结构，并解释了相关实验结果．结果表明：当考虑Mn离子的电子自旋在平面内呈阻挫的三角非共线反铁磁(NAFM)~0时，六角HoMnO的总能降低、能隙变大、磁矩增大、各原子的位置更接近于实验值，电子态密度(DOS)分布具有与X光吸收谱测量更为一致的结果．对非共线磁性结构计算得到的电子态密度和能带结构的分析发现，实验中观察到的1．7和2．3eV两个光学吸收峰都源于Mn离子3d与平面内0(3，4)2p形成的杂化态与Mn3，r2之间的电子跃迁，而H05d空轨道与平面上的O(3，4)2p轨道之间在Z方向的强烈杂化驱动HoMnO。产生垂直于平面方向的铁电极

3、化．关键词：反铁磁：阻挫：磁电：杂化：铁电中图分类号：O641．4：0482．5ElectronicandBandStructuresofHexagonalMultiferroicHoMn03ZHONGChong—Gui’'一FANGJing—Huai’YANGJian—HuaDONGZheng—Chao，。JIANGXue-Fan(SchoolofSciences，NantongUniversity,Nantong22600ZJiangsuProvince，R．China；2JiangsuKeyLaboratoryofAdvancedFunctionalMaterials,

4、ChangshuInstituteofTechnology,Changshu,21550&JiangsuProvince,R．China；。SchoolofPhysicalSciencesandTechnology,SoochowUniversity,Suzhou21500~JiangsuProvince,P．R．China)Abstract：Weinvestigatedthemagnetsm，electronicandbandstructuresofhexagonalHoMnO3usingdensityfunctionaltheo~(DFT)withinthegeneral

5、izedgradientapproximation(GGA)andcombinedthiswiththeprojectoraugmentedwave(PAW)method．Therelativeexperimentalresultsareexplainedusingnon．collinearmagneticstructurecalculations．ThecalculationsshowthatthetotaIenergyoftheunitcelldecreasesandtheenergygapaswelIasmagneticmomentofMnincreases．Eacha

6、tomcoordinatewasclosetotheexperimentallymeasuredvaluesandtheelectronicdensitiesofstatesoftheHOMnO3qualitativelyagreedwiththeresultsfrOmX-rayabsorptionspectroscopy,whenthenoncollineartriangularantiferromagneticconfigurationsoftheMnionsintheabplaneweretakenintoaccount．Accordingtothedensitieso

7、fstatesandbandstructureanalysis，ascalculatedwithinthenoncollinearmagneticstructure，wefoundthatthetwoexperimentallydeterminedopticalabsorptionpeaksnear1。7and2．3eVwereduet0inferbandtransitionsbetweentheoxygenstatesthafhybridizestronglywithdifferenfMnorbita