Electronic structure of Gd pnictides
本文报道了钆磷族化合物的电子结构和磁性的计算研究。计算是在所谓的LSDA+U方法中使用全势能线性松饼-丁轨道（LMTO）方法进行的，该方法在局域自旋密度近似（LSDA）的平均场方法中将Hubbard-U相关效应添加到指定的窄带中。在这里，Gd 4f和5d态都受到这样的修正。通过使用GdP、GdAs、GdSb和GdBi的光电发射和逆光电发射数据半经验地确定U（f）值。与代表窄带物理的U（f）相反，U（d）代表LSDA能隙低估的准粒子自能修正。U（d）值使用半导体GdN在其居里温度以上的光吸收数据进行调整。然而，在居里温度以下，在铁磁状态下，间隙几乎变为零。其他的Gd磷族化合物被发现有一个小的重叠的导带在X点和价带在γ点的多数自旋通道。GdP和GdAs的自旋少数通道中打开了一个小的间隙，因此它们是半金属的。这种自旋少数能隙在半金属GdSb和GdBi中闭合。虽然GdN被发现是铁磁性的，但其他Gd-磷属元素化物被发现是反铁磁性的，并沿着[111]排序。从不同的磁位形的计算，海森堡模型的第一和第二近邻交换参数提取。然后用海森堡模型计算了居里-外斯温度和N 'eel温度以及平均场内的临界磁场，并与实验数据进行了比较。的趋势被发现是在良好的协议与实验数据。
2006-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic Structure and Magnetic Exchange Coupling in Ferromagnetic Full Heusler Alloys
用密度泛函方法研究了一系列铁磁全Heusler合金Co $_2$ MnZ（Z = Ga，Si，Ge，Sn），Rh $_2$ MnZ（Z = Ge，Sn，Pb），Ni $_2$ MnSn，Cu $_2$ MnSn和Pd $_2$ MnSn的电子结构和交换相互作用参数，并研究了电子光谱与磁相互作用之间的关系.不同的机制有助于交换耦合被揭示。交换参数的能带依赖性，其依赖于体积和价电子浓度内的格林函数技术进行了深入的分析。
2004-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Electronic topological transition of 2D boron by the ion exchange reaction
本文系统地研究了用离子交换方法实现的非对称硼化物在化学环境中的电子演化。电子结构可以用拓扑$Z_2$不变量来表征。光谱实验和密度泛函理论计算揭示了氢化硼氢化物（borophane）的片状结构是狄拉克结环半金属（$Z_2=-1$），而YCrB $_4$的层状晶体是绝缘体（$Z_2=1$）.结果表明，非对称硼化物层上的反原子的置换导致了电子拓扑的转变。
2022-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias and interface electronic structure in Ni/Co3O4(011)
本文详细研究了Ni/Co_3O_4（011）中的交换偏置效应和界面电子结构。在低温下观察到大的交换各向异性，并且交换偏置效应持续到远高于本体Co 3 O 4的Neel温度的温度，约40 K：至约80 K的Ni膜沉积在良好有序的氧化物表面上，和约150 K的Ni膜沉积在粗糙的Co 3 O 4表面上。光电子能谱学测量作为Ni厚度的函数表明，Co还原和Ni氧化发生在扩展的界面区域。我们的结论是，在Ni/Co 3 O 4中观察到的交换偏置，并在类似的铁磁金属/Co 3 O 4系统，是不是固有的Co 3 O 4，而是由于在界面处形成CoO。
2010-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetic exchange interactions of Cr-based van der Waals ferromagnets. A comparative study between CrBr3 and Cr2Ge2Te6
低维磁性作为一种有希望的候选材料在许多应用中得到了有力的推动。长程磁序的稳定性直接取决于电子结构和竞争磁交换常数的相对强度。在这里，我们报告的电子结构和交换相互作用的二维铁磁体CrBr 3和Cr2 Ge 2 Te 6的压力相关的比较理论和实验研究。虽然CrBr 3被发现是一个Mott-Hubbard-like绝缘体，Cr2 Ge 2 Te 6显示出电荷转移字符，由于在费米能级的Te 5 p带的较宽的字符。这种不同的电子行为是负责的强大的绝缘状态的CrBr 3，其中的磁交换常数随压力单调演变，和接近的金属-绝缘体的过渡预测Cr2 Ge 2 Te 6，这导致其磁有序温度的非单调演变。我们提供了一个微观的理解的压力演化的磁性的两个系统。
2020-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid exchange-correlation functional for accurate prediction of the electronic and structural properties of ferroelectric oxides
采用原子轨道线性组合方法，系统地比较了不同的密度泛函理论和混合交换相关泛函理论对铁电氧化物电子和结构性质的预测.结果发现，没有一个可用的功能是能够提供，在同一时间，准确的电子和结构性能的立方相和四方相的BaTiO $_3$和PbTiO $_3$。一些，虽然不是全部，通常的DFT泛函预测的结构与可接受的精度，但总是低估了电子带隙。相反，常见的混合泛函产生的带隙的改进的描述，但高估的体积和原子扭曲相关的铁电性，从而导致一个不可接受的大$c/a$比率为两种化合物的四元相。发现这种超四边形性主要由对应于广义梯度近似（GGA）的交换能引起，并且在较小程度上由混合泛函的精确交换项引起。因此，我们提出了一个替代的功能，混合确切的交换与最近提出的GGA的吴和科恩[物理评论B 73，235116（2006）]，对于固体，改善了最常见的GGA的交换的处理。新的功能呈现一个准确的描述典型的铁电氧化物的结构和电子性质。
2008-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and exchange constants in magnetic semiconductors digital alloys: chemical and band-gap effects
第一性原理模拟已经进行了[001]有序Mn/Ge和Mn/GaAs“数字合金”，重点是i）更大的带隙和ii）不同的半导体主体对磁性半导体的电子结构的影响。Mn/Ge中的交换常数的计算结果表明，即使对于较长范围的耦合常数，较大的带隙也会产生较强的最近邻铁磁耦合和整体增强的面内铁磁耦合。至于交换常数的化学效应，我们发现，Mn/GaAs显示出较小的最近邻铁磁耦合比Mn/Ge，但交换常数较高的Mn-Mn距离显示出整体增加的Mn/GaAs的铁磁行为。因此，从磁耦合的角度来看，这两个系统的平均行为相当相似。
2006-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Exchange-correlation corrections for electronic properties of half-metallic Co$_2$FeSi and nonmagnetic semiconductor CoFeTiAl
我们考虑了两种钴基全Heusler化合物CoFeTiAl和Co $_2$ FeSi，库仑相关效应对它们起着重要的作用。由于标准的GGA方案不能提供费米能级附近的电子性质的精确描述，我们使用一个元GGA功能能够改善CoFeTiAl和Co $_2$ FeSi的电子性质的描述。特别是，我们发现一个更好的协议与实验的磁矩和能带隙。此外，我们的计算表明，压力增强的绝缘性能的Co $_2$ FeSi和CoTiFeAl。
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Electronic properties of cubic (GaN)$_1$/(ZnO)$_1$ superlattice: Modified Becke-Johnson exchange potential
采用全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法和局域赝原子轨道线性组合（LCPAO）方法研究了新型立方结构（GAN）$_1$ /（ZnO）$_1$超晶格的结构和电子性质.新的修正的Becke-Johnson（mBJ）交换势被用来改善超晶格的带隙和有效质量。带隙被发现是稍微间接的，从纯GAN和ZnO的那些减少。这种还原的起因是由于Zn-N界面的$p-d$排斥和O $p$电子的存在，电子有效质量是各向同性的.在两种方法之间以及与现有的理论和实验数据之间获得了良好的一致性。
2013-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Dynamics Due to Exchange Interaction with Holes in Bulk GaAs
本文研究了p型掺杂GaAs中电子-空穴交换相互作用（Bir-Aronov-Pikus机制）引起的电子自旋动力学。我们讨论在何种条件下，这种机制的自旋弛豫时间是，在原则上，访问实验技术，特别是2-光子光电发射，但也法拉第/克尔效应测量。我们给出了数值结果的自旋弛豫时间的范围内的p型掺杂密度和温度。然后，我们超越弛豫时间近似和数值计算自旋相关的电子动力学，包括自旋翻转电子空穴交换散射和自旋守恒载流子库仑散射的玻尔兹曼散射积分的水平。我们表明，电子动力学偏离简单的自旋弛豫动力学的电子激发在高能量的热化不发生快于自旋弛豫时间。我们还提出了一个推导的屏蔽的电子-空穴交换散射的影响，并得出结论，它可以被忽略的情况下的GaAs，但可能成为重要的窄隙半导体。
2010-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Improved electronic structure and magnetic exchange interactions in transition metal oxides
讨论了Agapito Curtarolo和Buongiorno Nardelli（ACBN 0）赝杂化Hubbard密度泛函在几种过渡金属氧化物中的应用。ACBN 0是传统DFT+ $U$和混合精确交换方法的快速、准确和无参数的替代方法。在ACBN 0中，DFT+ $U$的Hubbard能量是通过直接计算局部库仑积分和交换积分来计算的，其中裸库仑势的屏蔽是通过密度矩阵的重整化来计算的。我们证明了成功的ACBN 0方法的电子性能的一系列技术相关的单氧化物（MnO，CoO，NiO，FeO，在平衡和压力下）。我们还提出了两个混合价化合物，Co $_3$ O $_4$和Mn $_3$ O $_4$的结果。我们的结果，在一个标准的LDA/PBE计算的计算成本，是在很好的协议与混合泛函，GW近似和实验测量。
2017-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Uncovering Electronic Exchange Behavior: Exploring Insights from Simple Models
本研究通过基于密度泛函理论和格林函数方法的第一性原理计算，系统探索了化学结构对交换耦合的影响，揭示了Fe-掺杂剂键长及配体性质对Fe-Fe交换耦合的调控作用，为高性能磁性材料开发提供了见解。
2024-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Importance of exact exchange to the geometric and electronic structures of Cs$_2$$B$$B'$$X_6$ double perovskites
采用第一性原理计算研究了无铅卤化物双钙钛矿（HDPs）Cs $ _2BB'X_6$（$B$ =Ag，Na; $B'$ =In，Bi; $X$ =Cl，Br）.我们发现，无论是几何结构和电子结构的HDP的Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）的混合功能得到的比Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）的功能。重要的是，我们发现DHP的电子结构对其几何形状非常敏感，特别是$B$ - $X$键长。因此，使用PBE优化的几何结构通过HSE泛函计算的电子结构可能仍然显著低估了带隙，而HSE优化的几何结构的计算提供了更令人满意的结果。DHP的带隙对它们的几何形状的敏感性为通过掺杂和合金化的能带结构工程开辟了一条有希望的道路。因此，本工作为进一步改进HDPs材料提供了有用的指导。
2022-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the exchange reaction on the electronic structure of GaN/Al junctions
用从头计算方法研究了Al/GAN（100）界面的形貌，特别是交换反应对界面电子性质的影响。特别是，界面结构（即界面键长，半导体表面极性，和反应层内）上的SBH在Al/GAN（001）结的影响进行了具体处理。理论上研究了下列原子构型的电子结构：（i）突变的、弛豫的GAN/Al界面;（ii）经历了单层交换反应的界面;以及（iii）AlN和（iv）Ga $_{0.5}$ Al $_{0.5}$ N的单层厚夹层的界面。发现混杂界面钉扎界面费米能级的位置没有显着不同的突变界面。我们的计算还表明，界面带线--向上是不是强烈依赖于界面形态的变化研究。p型SBH减少小于0.1 eV，如果GAN表面是Ga-终止相比，N-终止的。此外，我们发现，无论是在界面处的一个双Ga $_x$ Al $_{1-x}$ N（$x$ = 0，0.5）intralayer和一个Ga $\leftrightarrow$ Al原子交换不显着影响肖特基势垒高度。
1998-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Nonempirical Range-Separated Hybrid Functional with Spatially Dependent Screened Exchange
本文提出介电依赖的范围分离杂化泛函SE-RSH，通过引入受COHSEX近似启发的空间依赖精确交换比例，解决了传统泛函在介电失配大的异质固体中描述不准的问题，并在多种界面、固体和纳米颗粒上验证了其准确性。
2023-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Screened-exchange density functional theory description of the electronic structure and phase stability of the chalcopyrite materials AgInSe$_2$ and AuInSe$_2$
我们提出了一个系统的评估的结构特性，电子态密度，电荷密度，和相稳定性性的AgInSe $_2$和AuInSe $_2$使用屏蔽交换混合密度泛函理论，并比较其性能的CuInSe $_2$。对于AgInSe $_2$，混合密度泛函理论适当地捕获几个实验测量的属性，包括带隙的增加和晶格畸变参数$u$的方向的变化相比，CuInSe $_2$。虽然AuInSe $_2$的电子性质尚未实验表征，但我们预测它是一种小间隙（$\approx 0.15$ eV）半导体。我们还提出了相稳定性的AgInSe $_2$和AuInSe $_2$根据屏蔽交换密度泛函理论，并比较结果的预测从传统的密度泛函理论，结果从几个在线材料数据库，和实验（如果可用）。与传统的密度泛函理论相比，混合泛函预测AgInSe $_2$的相稳定性与实验更好地吻合：在计算的形成周期的差异减少了约三分之一，从$\approx$ 0.20 eV/atom到$\approx$ 0.07 eV/atom，类似于CuInSe $_2$观察到的改善。我们进一步预测AuInSe $_2$不是一个稳定的相，并且只能在非平衡条件下存在。
2016-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, exchange interactions and Curie temperature in diluted III-V magnetic semiconductors: (GaCr)As, (GaMn)As, (GaFe)As
我们完成了我们早期（Phys. Rev. B，{ \bf 66}，134435（2002））对（GaMn）As的电子结构、交换相互作用和居里温度的研究，并将研究扩展到另外两种稀磁半导体（GaCr）As和（GaFe）As。研究了四种浓度的3d杂质：25%、12.5%、6.25%、3.125%。发现（GaCr）As和（GaMn）As具有许多相似的特征。两者都是半金属和铁磁性，具有相似的原子间交换相互作用性质和相同的居里温度范围。在这两个系统中，载流子的存在对于建立铁磁有序是至关重要的。两个系统之间的一个重要区别在于对载流子数量变化的依赖性。发现（GaMn）As中的铁磁性对施主缺陷的存在非常敏感，如As $_{\rm Ga}$反位。另一方面，居里温度的（GaCr）As依赖于这种类型的缺陷的存在，而弱，但强烈地减少与电子的数量。我们发现3d原子之间的交换相互作用，使（GaCr）As和（GaMn）As的铁磁性的主要贡献，并提出了一个负责这些相互作用的交换路径。发现（GaFe）As的性质与（GaCr）As和（GaMn）As的性质有很大不同。（GaFe）As没有显示出铁磁性的趋势，并且不是半金属的，这使得该系统不适合用于自旋电子半导体器件。
2003-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Transition metal ions in ZnO: effects of intrashell Coulomb repulsion on electronic properties
用第一性原理方法计算了ZnO中过渡金属（TM）掺杂的电子结构.分析的结果集中在壳内库仑耦合所确定的属性。分析了直接交互通道和交换交互通道的作用。这种耦合表现在TM带隙能级的强电荷态依赖性上，这导致了光激发Mn的亚稳态，并决定了TM离子的可达平衡电荷态。交换耦合的变化幅度反映在3个$d$系列的自旋分裂能量对化学身份的依赖性，以及自旋向上自旋向下交换分裂的电荷状态依赖性。
2019-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Exact-Exchange Kohn-Sham formalism applied to one-dimensional periodic electronic systems
精确交换（EXX）Kohn-Sham形式主义，它把交换相互作用完全在密度泛函理论，适用于一维周期性系统。底层实现不依赖于所考虑的系统的特定对称性，并且可以应用于一维到三维中的任何类型的周期性结构。作为一个测试系统，$trans$ -聚乙炔，无论是在一个孤立的链的形式和在散装几何进行了研究。在EXX计划，能带结构和独立的粒子响应函数的计算和比较实验数据，以及通过其他几种方法计算的数据。与局域密度近似的结果相比，EXX方法导致带隙的值增加，与三维半导体的类似观察结果一致。在局域密度近似或广义梯度近似中包含相关势，导致能带结构中的影响可以忽略不计。体$trans$ -聚乙炔的ESX带隙与实验数据吻合得很好。堆积效应的链在散装$trans$ -聚乙炔被发现降低约0.5 eV的带隙。
2006-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Ligand Substitution and Metal Node Exchange in the Electronic Properties of Scandium Terephthalate Frameworks
本研究针对scandium terephthalate MOFs，采用密度泛函理论自动化计算框架，探究金属节点（Al、Y）取代和配体功能化对其结构与电子性质的影响，揭示了不同调控方式的作用规律。
2023-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Role of semicore states in the electronic structure of group-III nitrides: An exact exchange study
采用精确交换（EXX）Kohn-Sham密度泛函理论和赝势平面波方法计算了AlN、GAN、InN的Zn掺杂相的能带结构。阳离子的半核电子既作为价态又作为核态处理。AlN和GAN的EXX带隙（用Ga 3d电子作为芯态获得）与以前的EXX结果，GW计算和实验非常一致。包含半芯电子作为价态导致GAN和InN的EXX带隙大幅减小。与通常的看法相反，通过EXX方法去除自相互作用并不能解释LDA结果与实验之间半芯电子位置的巨大差异。
2005-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spin dynamics: role of laser-induced modification of exchange parameters
本研究提出基于TD-DFT的两步方案，揭示了超短激光脉冲诱导的电子跃迁对Heisenberg交换耦合参数及自旋-晶格耦合参数的强烈影响，阐明了电子态重新占据在超快自旋动力学中的关键作用。
2024-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Frustrated Exchange Interactions and Spin-half Impurity on the Electronic Structure of Strongly Correlated NiFe$_{2}$O$_{4}$
通过自旋极化密度泛函计算、磁化强度和中子衍射测量，研究了Yb取代的反尖晶石型镍铁氧体中的磁交换作用和强关联效应.在原始形式下，发现该化合物是Zaanen-Sawtazsky-Allen分类方案下的混合绝缘体，因为它具有电荷转移和莫特绝缘体机制。磁交换耦合的估计表明，八面体-八面体和八面体-四面体自旋-自旋相互作用是反铁磁的，这是典型的自旋受抑三角晶格。然而，后者是占主导地位相比，前者导致强制平行对齐的自旋在八面体网站，这是在协议的中子衍射测量的结果。取代基Yb稳定在+3电荷态，表现为局域$f_{z(x^2-y^2)}$轨道携带的自旋半杂质.杂质$f$的自旋显著削弱了反铁磁耦合与自旋在四面体网站，这解释了居里温度下降的实验观察与Yb替代。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Investigation of Structural, Electronic Properties and Half-Metallic Ferromagnetism in Ti doped CaS
本论文研究了钛原子取代CaS岩盐结构中的钙原子后的结构、电子和磁性特征，以探索新型稀磁半导体化合物。计算采用基于自旋极化密度泛函理论的全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法，并在WIEN 2k程序中实现.广义梯度近似和Tran-Balaha修正的Becke-Johnson交换势。Ti掺杂CaS铁磁态的稳定性由优化结构释放的总能量和缺陷形成能提供。用经典的Heisenberg模型估算了这些化合物的居里温度。结果表明，室温铁磁性是在低浓度下实现的。所研究的材料表现出半金属铁磁行为。半金属带隙（GHM）是自旋电子学应用中需要考虑的极其重要的因素。杂质的引入使少子自旋带隙中的3d Ti态展宽，使GHM值显著降低。此外，为了评估交换分裂过程的影响，预测了pd交换分裂和交换常数。
2022-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Coupling Between Non-Magnetic Ions: Eu3+ in EuN and EuP
在岩盐结构化合物EuN和EuP的背景下，我们考虑了名义上的Eu^3+离子（4f^6，S=3，L=3，J=0）的电子结构和磁交换（自旋）相互作用。这两种化合物都是离子型[Eu^3+; N^3-和P^3-]半金属，类似于等价的GdN。处理4f壳层内的自旋极化，然后平均与J=0配置一致，我们估计半金属带重叠（Eu 5d与磷属元素化物2 p或3 p）为~0.1 eV（EuN）和~1.0 eV（EuP），随压力增加（变得更金属化）。EuN（EuP）的体积弹性模量为130（86）GPa。交换（自旋-自旋）耦合计算相关能带理论是小的和铁磁的符号为EuN，增加的幅度与压力。相反，交换耦合是反铁磁符号EuP和更大的幅度，但随着压缩。研究了在J= 0，1空间内具有S_1*S_2耦合的两个离子的双位模型，说明了磁关联函数对模型参数的依赖性，并指出自旋耦合足以改变Van Vleck磁化率。我们概述了一个自旋相关跃迁的情况下，在晶格中的S=3，L=3，J=0的离子。
2005-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Better band gaps for wide-gap semiconductors from a locally corrected exchange-correlation potential that nearly eliminates self-interaction errors
这项工作构成了一个全面的和改进的帐户的电子结构和力学性能的氮化硅（Si 3 N4）多晶型通过van Leeuwen和Baerends（LB）交换校正的局域密度近似（LDA），强制执行的确切交换势渐近行为。计算得到的Si 3 N4多晶型的晶格常数、体弹性模量和电子能带结构与实验结果吻合较好。我们还表明，对于氢原子、球势阱或谐振子中的单个电子，LB校正的LDA将精确总能量的（自相互作用）误差减少到~ 10%，比标准LDA低三到四倍，因为交换势的表示得到了显着改善。
2017-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and exchange interactions in altermagnetic MnGeP$_2$ in the quasiparticle-self-consistent $GW$ approach
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）；STCF Daresbury Laboratory（STCF达尔斯伯里实验室）
本研究通过QS$GW$方法揭示了交替磁体MnGeP$_2$的电子结构、交换相互作用及光学性质，确认其为反铁磁半导体，并分析了缺陷对磁性和导电性的影响。
2025-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of electronic, optical and thermoelectric properties of tellurium doped barium titanate (BTO) through modified Becke Johnson exchange potential
采用基于密度泛函理论和玻尔兹曼输运理论的第一性原理计算方法，在WIEN 2K和BoltzTraP模拟程序中对Te掺杂BaTiO 3的稳定性、电子结构、光学和热电性质进行了研究。本研究采用LDA + TB-mBJ电位进行。计算了每种掺杂结构的形成能，以考察合成的稳定性和可行性。将Te掺杂到BaTiO 3中有效地降低了电子带隙，并且可以通过改变掺杂剂的量来控制带隙降低的水平。因此，提高了对可见光的吸收能力。我们的研究结果表明，所有的掺杂结构是显着的吸收性和生产性的光学吸收，超过105 cm-1的可见光范围内。此外，BaTiO 3在零频率下的介电常数比Te掺杂的BTO小：8.3%，而光学能隙通过增加Te浓度从3.692 eV减小到1.619 eV。然后，光学电导率和Urbach的参数进行了预测。的传输特性进行评估作为温度的函数。研究发现，随着材料的Seebeck系数和品质因数的增加，材料的电导率显著提高。我们的理论结果可用于热电和可见光光电器件的应用。
2022-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced electronic mixing and enhancement of ferromagnetic ordering in EuX (X=Te, Se, S, O) magnetic semiconductors
在金刚石对顶砧装置上，用特定元素和轨道的X射线吸收光谱研究了EuX（X=Te，Se，S，O）单硫族化合物的电子结构与压力和阴离子的关系.各向同性晶格收缩通过诱导Eu 4{ \it f}和5{ \it d}电子轨道的混合而提高铁磁有序温度。阴离子取代（Te $\to$ O）通过自旋极化阴离子{ \it p}态增强竞争交换途径，抵消伴随的晶格收缩的效果。这些结果对于通过界面应变或化学取代来增强薄膜中FM交换相互作用的努力具有重要意义。
2008-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Improper magnetic ferroelectricity of nearly pure electronic nature in cycloidal spiral CaMn$_{7}$O$_{12}$
非共线的摆线磁序打破了CaMn $_{7}$ O $_{12}$的反转对称性，产生了迄今为止测得的最大的自旋轨道驱动铁电极化之一。在这封信中，微观起源的极化，包括它的方向，电荷密度重新分布，磁交换相互作用，以及它的耦合到自旋螺旋，通过第一性原理计算进行了探索。Berry相位计算的极化显示出几乎纯电子的行为，因为Mn位移可以忽略不计，$\approx$ ~0.7~m \textrm Ω。极化的大小和方向都由Mn自旋电流决定，其中\emph{p} - \emph{d}轨道混合由\emph{B} -site Mn摆线螺旋链内沿每个笛卡尔方向的不等价交换相互作用驱动。我们采用广义的自旋电流模型与海森堡交换Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的能量提供洞察到这种自旋驱动的极化的基本物理。在近反转对称的离子晶格中，由螺旋自旋序引起的持续电子极化暗示了超快磁电响应的机会。
2016-01-12 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of exchange stiffness constant of half-metallic Heusler alloys Co2MnZ (Z= Si, Al) at finite temperatures: Spin fluctuation-induced effective half metallicity
本研究通过有限温度第一性原理计算，探究半金属赫斯勒合金Co₂MnZ的磁学性质温度依赖性，发现自旋无序诱导的电子结构重整化是Co₂MnAl交换刚度鲁棒性的成因。
2024-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures and ferromagnetism in transition metals codoped ZnO
本文研究了ZnO基稀磁半导体：（Fe，Co）和（Fe，Cu）共掺杂ZnO的电子结构和磁性。铁磁性的起源被证明是不同的两个。(Fe，Co）共掺杂的ZnO不具有Fe-O-Co铁磁团簇形成的趋势，因此双交换机制将是无效的。而（Fe，Cu）共掺杂的ZnO由于Fe和Cu之间的电荷转移，有形成Fe-O-Cu铁磁团簇形成的趋势，通过双交换机制产生铁磁性。（Fe，Cu）共掺杂ZnO的基态为铁磁性，接近半金属态。
2003-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Generation of ground state structures and electronic properties of ternary Al$_x$Ti$_y$Ni$_z$ clusters (x+y+z=6) with a two-stage DFT global search approach
研究了三元AlxTiyNiz团簇的结构和电子性质，其中x，y和z为整数，x + y + z = 6. SVWN和B3LYP交换相关泛函采用两阶段密度泛函理论（DFT）计算产生这些集群。在第一阶段，通过无偏全局搜索算法与使用轻交换相关函数和小基集的DFT代码相结合来生成最小能量团簇结构。在第二阶段，得到的集群结构进一步优化的另一轮全球最小化搜索与DFT计算器使用更重的交换相关功能和更昂贵的基组。结构的电子性质以三元图的形式示出。我们的DFT计算发现，团簇的稳定性增加的组成镍原子的数量。这些结果为三元合金纳米团簇的结构、稳定性、化学有序性和电子性质提供了新的认识。
2019-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic phase transition in $Cr_{2}As$ via anisotropy of exchange interactions
研究了反铁磁$Cr_{2}As$的电子结构。确定了铬亚晶格之间交换相互作用的各向异性（$J^{X}(Cr_{I}-Cr_{II}) =4.77 meV,J^{Y}(Cr_{I}-Cr_{II}) =-6.36 meV$）。分析了磁结构对交换积分的影响。
2019-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of the exchange interactions
基于第一性原理电子结构计算方法，采用KKR格林函数方法研究了外加电场对交换耦合参数的影响。已经进行了计算的Fe膜，独立的和沉积在两个不同的基板上，具有1单层（ML）的厚度，以尽量减少屏蔽的电场典型的金属系统的影响。通过比较自支撑铁ML与不同衬底上的铁ML的结果，我们可以分析场诱导的交换相互作用的变化的起源。与自支撑的Fe ML相比，Fe/Pt（111）系统中由于Fe/Pt界面上的局域电子态而发生了显著的变化，这些局域电子态受电场的强烈影响，对Fe-Fe交换作用起着重要作用。
2021-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Ca$_{3}$Ru$_{2}$O$_{7}$: Interplay among degrees of freedom and the role of the exchange-correlation
本研究基于密度泛函理论分析Ca$_{3}$Ru$_{2}$O$_{7}$中磁性、Hubbard-U与结构自由度的相互作用，发现其电子态随Hubbard-U变化且结构转变依赖泛函，阐明了交换关联在转变中的关键作用。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, magnetic, and vibrational properties of the molecular magnet Mn4 monomer and dimer
一种新型的单分子磁体[Mn_4O_3Cl_4（O_2CEt）_3（py）_3]形成二聚体。最近对这种单分子磁体的磁滞测量揭示了有趣的现象：在零磁场下没有量子隧穿，而在磁场反转之前没有隧穿。这归因于不同单体之间的显著反铁磁交换相互作用。为了研究该体系，我们采用广义梯度近似下的密度泛函理论计算了该体系的电子结构、磁性、分子内和分子间的交换作用.我们的计算与实验相符.我们还计算了单体的振动红外吸收和拉曼散射强度，可以通过实验进行测试。
2003-07-07 cond-mat.mtrl-sci
The role of non-local exchange in the electronic structure of correlated oxides
我们提出了一个系统的电子结构的几个原型相关的过渡金属氧化物：VO 2，V2 O3，Ti 2 O3，LaTiO 3，和YTiO 3的研究。在所有这些材料中，在低温绝缘相的局部和半局部密度近似（LDA和GGA）的密度泛函理论产生金属Kohn-Sham能带结构。在这里，我们表明，没有调用强相关效应，非本地交换的作用是必不可少的治疗LDA/GGA离域误差，并提供了一个带结构的描述与实验光电发射结果定性一致的电子性质。为此，我们利用混合泛函，混合一部分的非本地Fock交换与本地LDA交换相关势。最后，我们讨论了相关过渡金属氧化物中使用杂化泛函的优点和缺点。
2012-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic exchange mechanism for electronic gap opening in graphene
我们表明，在一个本地自洽的平均场处理，随机分布的磁性吸附原子可以打开一个强大的差距在石墨烯的电子光谱。电子能隙的大小取决于载流子与局域自旋之间的交换相互作用的强度，并受温度和外加磁场的控制。此外，我们表明，外部磁场在费米能级处产生自旋向上和自旋向下载流子的不平衡，使得掺杂的石墨烯适合于自旋注入和其他自旋电子学应用。
2011-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic Structure Calculations of Magnetic Exchange Interactions in Europium Monochalcogenides
本文采用局域自旋密度和Hubbard 1近似相结合的方法，研究了EuX（X=O，S，Se和Te）中的交换相互作用机制。我们再现已知的实验结果，体积模量，结构相变的临界压力，磁有序温度，自旋波色散以及动量和温度依赖的带移。我们的数值计算结果表明，压力诱导的竞争之间的杂化增强交换相互作用和近藤-类耦合在EuO。讨论了增强T_{c}的可能方法。
2010-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles prediction of energy band gaps in 18-valence electron semiconducting half-Heusler compounds: Exploring the role of exchange and correlation
该研究通过GGA、meta-GGA、杂化泛函及GW方法计算18价电子半Heusler化合物的能带隙，发现泛函选择的影响具有材料特异性，需结合实验确定最佳方法。
2023-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of electronic and atomic structures of (MnO)n
用HF交换、VWN、PBE和B3 LYP交换关联泛函方法计算了（MnO）n（n=1-4）的电子结构和原子结构.我们还进行扩散蒙特卡罗计算，以评估更准确的能量。我们对这些结果进行了验证，并讨论了交换相关泛函的准确性。
2009-01-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural, electronic and magnetic properties of Fe doped CoCr$_{2}$O$_{4}$: insights from ab initio calculations
CoCr $_2$ O $_4$由于具有磁致伸缩、磁电等特性，近年来引起了人们的广泛关注。最近的Fe取代的CoCr $_2$ O $_4$的实验观察到了各种新的现象，如磁补偿伴随着交换偏置的发生，这反转了它的符号。了解这些现象可能会导致控制这些材料的性能，以有效的方式，以提高其多功能应用的潜力。本文通过第一性原理密度泛函方法研究了Fe掺杂对CoCr $_{2}$ O $_{4}$结构和磁性的影响.详细分析了Fe替代对晶体场和交换劈裂、磁矩和原子间交换参数的影响。随着Fe杂质浓度的增加，体系有形成“反尖晶石”结构的趋势。这种趋势是至关重要的，以了解这个系统，因为它会导致修改的磁交换相互作用与网站具有不同的对称性，最终影响磁结构和多铁性反过来。
2016-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic exchange in quantum rings
量子环可以由特定的半径和环宽来表征。对于这类丰富的物理系统，从第一性原理导出了交换空穴势和交换能的精确近似。无论环的参数，总自旋，电流，或外部磁场的精确交换的结果得到很好的协议。该描述可以作为一个密度泛函优于常用的局域自旋密度近似，这是在这里明确示出的准一维极限打破。维交叉，这是非常重要的低维系统，是完全捕获我们的功能。
2009-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio correlation approach to a ferric wheel-like molecular cluster
采用从头算方法研究了六核铁轮[LiFe 6（OCH 3）12-（dbm）6] PF 6衍生的分子团簇的电子相关效应.用全电子Hartree-Fock方法、全势密度泛函方法和多参考源二阶微扰理论研究了该团簇的电子和磁性.对于不同程度的相关性，详细研究电子相关性对交换参数的影响是可行的。作为主要的结果，我们发现，桥氧原子上的交换参数的影响是不太强烈的顶端配体基团的影响，这是由于集群的几何形状。对于团簇模型方法，肯定了交换参数的实验值。
2006-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Impact of electron--spin coupling on exchange coupling parameters: a nonperturbative approach
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本文通过非微扰方法研究了电子-自旋耦合对交换耦合参数的影响，揭示了自旋旋转对参数提取的反馈作用，并验证了其在磁性材料设计中的应用价值。
2026-11-04 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of the electronic and magnetic structures of the tetragonal and orthorhombic phases of Ca3Mn2O7
基于密度泛函理论电子能带结构的缀加球面波方法，研究了Ca 3 Mn 2 O 7正交相和四方相的电子和磁性，分析了正交相的自旋交换相互作用.计算结果表明，两种晶型Ca 3 Mn 2 O 7的磁绝缘态比非磁性金属态更稳定，正交相比四方相更稳定，正交相的基态是反铁磁的.计算的三个自旋态的正交相的Ca 3 Mn 2 O 7的总能量导致的自旋交换相互作用Jnn = -3.36 meV和Jnnn = -0.06 meV的估计。这些估计的准确性进行了测试，通过计算居里-外斯温度内的平均场近似。
2006-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Toward an all-round semi-local potential for the electronic exchange
我们测试本地和半本地密度泛函的电子交换的各种系统，包括原子，分子和原子链。特别地，我们集中在最近的普遍推广的Becke-Johnson交换势[E。Räsänen，S. Pittalis和C. R. Proetto，J.Chem.Phys.132，044112（2010）]。结果表明，当该势与对Slater势的Becke-Alessel近似一起使用时[A. D.贝克和M。R. [1989]，对于几个系统，得到了与实验和数值精确结果良好的总体一致性，并且具有适度的计算成本。因此，这种近似是一个非常有前途的候选人在寻求一个简单的和全面的半局域势。
2010-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Critical role of the exchange interaction for the electronic structure and charge-density-wave formation in TiSe2
我们表明，通过混合泛函屏蔽交换的列入提供了一个统一的描述的电子和振动性质的TiSe 2。与密度泛函理论中的局部近似相反，明确包含精确的非局部交换捕获了将Ti-d态与Se-p态分离并通过形成p-d杂化态稳定电荷密度波（CDW）（或低T）相所需的电子-电子相互作用的影响。我们进一步表明，这导致了增强的电子-声子耦合，即使在高T相打开一个小的间隙，也可以驱动过渡。最后，我们证明了混合泛函可以产生一个CDW相位的电子带，几何形状，和声子频率与实验一致。
2017-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of local Coulomb interactions on the electronic structure and exchange interactions in Mn12 magnetic molecules
采用LDA+U方法研究了局域库仑相互作用对分子磁体Mn_（12）-acetate电子结构的影响。在位排斥的帐户的结果在一个有限的能隙和整数值的分子的磁矩，这两个量是在一个很好的协议与实验结果。计算得到的非等效锰离子的磁矩和电荷态与实验结果符合得很好。分子内交换参数的计算值取决于分子的自旋构型，亚铁磁基态和完全铁磁构型之间相差25-30%。基态交换耦合参数的值是在合理的协议与最近的数据在兆高斯磁场的磁化跳变。简单的估计表明，所获得的交换参数可以应用，至少定性地，在Mn 12-乙酸的自旋激发的描述。
2001-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange Monte Carlo for Molecular Simulations with Monoelectronic Hamiltonians
我们介绍了一个通用的蒙特卡罗方案，用于实现单电子汉密尔顿的原子模拟，包括核自由度和电子自由度的热化。用动力学Monte Carlo算法计算了正则平衡态下电子能级的占位数，并与无限和有限系统中的Fermi-Dirac统计进行了比较.研究了非零电子温度对液态银团簇和液态钠团簇热力学性质的影响。
2002-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A hybrid-exchange density-functional theory study of the electronic structure of $\mathrm{MnV}_2\mathrm{O}_4$: Exotic orbital ordering in the cubic structure
用杂化交换密度泛函理论研究了立方和四元$\mathrm{MnV}_2\mathrm{O}_4$的电子结构。计算得到的四方相的电子结构显示了V位上的反铁磁轨道有序和亚铁磁基态（V和Mn上的自旋是反对齐的）。这些结果与用局域密度近似+ $U$方法[S. Sarkar，et.例如，物理修订信函102，216405（2009）]。此外，电子结构，特别是投影态密度的立方相已预测与最近的软X射线光谱实验的良好协议。类似的tetraphite相，在立方结构中的V和Mn上的自旋有利于亚铁磁配置。最有趣的是，计算出的立方相V上自旋携带轨道的电荷密度显示了一种奇异的轨道排序，即，沿着[110]的铁轨道有序，但是沿着[ $\overline{1}$ 10]的反铁轨道有序。
2015-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A non-local exchange potential for electronic structure calculations
本文基于 Hartree-Fock 理论与自由电子气模型提出一种非局域交换势计算方案，可保证正确的长程渐近行为，并通过 He 至 Xe 原子的能量基准验证其有效性。
2025-06-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electronic and magnetic properties of low dimensional system Co2TeO3Cl2
在密度泛函理论框架下，采用第一性原理计算方法研究了过渡金属卤氧化物Co2TeO3Cl2的电子和磁性.为了寻找该化合物的自旋晶格，计算了各种跳跃积分和交换相互作用。计算结果表明，主要的链间和链内相互作用是在ab平面。交换路径通过Wannier函数绘图可视化。最近邻和次最近邻交换相互作用是反铁磁的，使系统在低维时受挫。本文还研究了自旋轨道耦合在该化合物中的重要性。自旋量子化轴倾向于沿晶体学b方向。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
