بررسی خواص الکترونی و مغناطیسی بلور پایروکلر er2ti2o7

بروزخواص غیرمعمول اکسیدهای پایروکلردردماهای پایین به دلیل ساختار ناکام هندسی مغناطیسی آنھا، باعث شد این مواد موردتوجه قراربگیرند. er2ti2o7 از اکسید های پایروکلر مغناطیسی با گروه فضایی fd m می باشد. ممان های ایربیوم در صفحه های عمود بر محور های موضعی <111> قرار می گیرند و با مدل xy توصیف می شود. در این پروژه محاسبات ابتدا به ساکن، بلور er2ti2o7 در تقریب lda،lda+u و lda+u+soc به وسیله ی کد fleur با استفاده از روش fp-lapw محاسبه شد. در تقریب lda، تیتانایت ایربیوم فلز پیش بینی می شود، در حالی که این ماده عایق می باشد. پس به سراغ تقریب lda+u می رویم و با اعمال u آثار همبستگی اوربیتال های به شدت جایگزیده یf4 را تصحیح می کنیم. از آنالیز چگالی کلی حالت ها، انرژی گاف را برابر با 99/2 الکترون ولت بدست می آوریم. همچنین نتایج محاسبات، منشا مغناطش سیستم را بر هم-کنش های کولنی و اصل طرد پائولی بین الکترون های موجود در اوربیتال های f 4 و برابر مقدار های 8/8 مگنتون بوهر در تقریب lda+u+soc هم راستا با نظم های فرو و پاد فرو مغناطیس و 2/8 مگنتون بوهر در محاسبات ناهم راستا با نظم all-inنشان می دهد. در واقع بر هم کنش قوی اسپین-مدار در er2ti2o7 موجب نا هم راستا شدن مغناطش می شود.اما تعداد زیادی از حالت-های f، در کمینه های موضعی به دام می افتند و نمی توانند حالت پایه ی الکترونیکی صحیح خود راپیدا کنند و منجر به پیش بینی نادرست مغناطش و سخت همگرا شدن و حتی همگرا نشدن محاسبات برای پیکربندی های دیگری مانند حالت پایه ی حاصل از نتایج تجربی و نظری تیتانایت ایربیوم و 3in-1out می شوند. همچنین آنالیز چگالی حالات جزیی یون های ایربیوم، تیتانیوم و اکسیژن در بلور، نشان می دهند که اوربیتال-های f 4 یون ایربیوم با اوربیتال هایp2 اکسیژن به صورت ضعیف هیبرید می شوند و بنابراین این اوربیتال ها همچنان به شدت جایگزیده باقی می مانند.