Fe4N电子结构及其磁性

作者：吴云沛^*; 胡永金; 周望怀

来源：西安科技大学学报, 2018, 38(05): 860-864.

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2018.0522

• 凝聚态物理
• 电子结构
• 磁性
• 密度泛函理论
• 态密度
• Mulliken电荷分布

铁粉在高温氮化氛围下能够形成强磁性铁氮化合物Fe4N,为了研究其材料中不同占位Fe的磁性差异,文中运用基于密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势方法,通过实验上测量出的空间结构群、晶格常数和原子坐标来建立Fe4N晶体结构,然后进行几何优化。由最稳定的几何构型,计算出了电子结构和磁性的大小。结果表明:N、顶角Fe(Ⅰ)和面心Fe(Ⅱ)的磁矩大小分别为0. 06,2. 94和2. 32μB.根据Mulliken电荷分布情况,详细分析了各位置原子特别是Fe的磁矩来源情况。可以看出,面心处的Fe(Ⅱ)磁矩大小明显要弱于顶角处Fe(Ⅰ),这个数据与实验和其他人的计算结果都符合得很好,证明本计算结果是有效的。通过分析各原子的自旋劈裂态密度图,发现Fe(Ⅰ)和Fe(Ⅱ)都出现了不同程度的自旋劈裂,在费米能级附近,Fe(Ⅰ)劈裂更明显,这很好地解释了顶角Fe(Ⅰ)有较大磁矩。由于中心N和面心Fe(Ⅱ)之间存在着比较强的共价作用,远大于N和顶角Fe(Ⅰ)之间的相互作用力,从而导致不同位置Fe的磁性强弱不同。

• 单位
  湖北汽车工业学院