我们提出了完整的固溶体的ZnCr $_2$ O $_4$和CoCr $_2$ O $_4$的磁性：两个充分研究的氧化物尖晶石具有非常不同的磁基态。ZnCr $_2$ O $_4$是一种高度受抑的反铁磁体，其中非磁性$d^{10}$阳离子占据A位，磁性$d^3$阳离子位于B位。CoCr $_2$ O $_4$在A位上也具有磁性$d^7$阳离子（三个未配对电子），表现出Néel亚铁磁性以及相称和不相称的非共线磁序。最近，CoCr $_2$ O $_4$的极性行为已被广泛研究，这是由于锥形磁有序。在ZnCr $_2$ O $_4$的A位上逐渐引入磁性导致在低浓度的Co下从受抑反铁磁性到玻璃磁性的转变，并且最终在较高浓度下到亚铁磁性和锥形基态。实空间的Monte-Carlo模拟的磁化率表明，第一个磁有序转变和跨$x$的磁化率的功能被捕获的磁性A和B原子之间的近邻自耦合和交叉耦合。作为这项研究的一部分，我们提出了一种方法，用于显示的磁化率的温度依赖性的方式，这有助于区分具有纯粹的反铁磁相互作用的化合物从化合物的其他种类的有序存在。
英文摘要：
We present the magnetic properties of complete solid solutions of ZnCr$_2$O$_4$ and CoCr$_2$O$_4$: two well-studied oxide spinels with very different magnetic ground states. ZnCr$_2$O$_4$, with non-magnetic $d^{10}$ cations occupying the A site and magnetic $d^3$ cations on the B site, is a highly frustrated antiferromagnet. CoCr$_2$O$_4$, with magnetic $d^7$ cations (three unpaired electrons) on the A site as well, exhibits both Néel ferrimagnetism as well as commensurate and incommensurate non-collinear magnetic order. More recently, CoCr$_2$O$_4$ has been studied extensively for its polar behavior which arises from conical magnetic ordering. Gradually introducing magnetism on the A site of ZnCr$_2$O$_4$ results in a transition from frustrated antiferromagnetism to glassy magnetism at low concentrations of Co, and eventually to ferrimagnetic and conical ground states at higher concentrations. Real-space Monte-Carlo simulations of the magnetic susceptibility suggest that the first magnetic ordering transition and features of the susceptibility across $x$ are captured by near-neighbor self- and cross-couplings between the magnetic A and B atoms. We present as a part of this study, a method for displaying the temperature dependence of magnetic susceptibility in a manner which helps distinguish between compounds possessing purely antiferromagnetic interactions from compounds where other kinds of ordering are present.
Insights into the structural, electronic and optical properties of X$_2$MgZ$_4$($X=$ Sc, Y; $Z=$ S, Se) spinel compounds: Materials for the future optoelectronic applications
Magnetically induced phonon splitting in ACr$_2$O$_4$ spinels from first principles
我们研究了磁致声子分裂立方ACr $_2$ O $_4$（A=Mg，Zn，Cd，Hg）尖晶石的第一性原理，并证明了分裂的符号，这是实验观察到的相反，在CdCr $_2$ O $_4$相比，ZnCr $_2$ O $_4$和MgCr $_2$ O $_4$，是完全由这些化合物中观察到的特定的磁有序模式。我们进一步表明，磁性和声子频率之间的这种相互作用可以完全描述先前提出的自旋-声子耦合模型，其中只包括最近邻交换。最后，使用这个模型与材料的具体参数计算的第一性原理，我们提供了额外的见解自旋-声子耦合的物理在这个有趣的家庭的化合物。
Ferromagnetic phase of spinel compound MgV$_2$O$_4$ and its spintronics properties
尖晶石化合物MgV $_2$ O $_4$由于其奇异的量子磁态而被广泛地研究。然而，由于它在反铁磁（AFM）基态的固有绝缘性质，它在自旋电子学中的实际应用是相当有限的。在这里，基于第一性原理计算，我们研究的铁磁（FM）相的MgV $_2$ O $_4$，这被发现主机三维平带（FB）附近的费米能级，从而产生一个大的异常霍尔效应（AHE，$σ\approx 670\,Ω^{-1}\cdot cm^{-1}$）。计算结果表明，MgV $_2$ O $_4$具有良好的晶格匹配性，即使在与MgO界面作用后仍保持半金属性，是一种很有前途的自旋电子学自旋过滤材料.最后，我们探讨了通过应变和掺杂工程来稳定该FM相的实验可行性。我们的研究表明，实验上可达到的空穴掺杂量可能会引起AFM-FM相变。
Electronic structure of normal and inverse spinel ferrites from first principles
采用自相互作用修正的局域自旋密度近似（SIC-LSD）方法研究了尖晶石铁氧体MnFe $_{2}$ O $_{4}$，Fe $_{3}$ O $_{4}$，CoFe $_{2}$ O $_{4}$，NiFe $_{2}$ O $_{4}$的电子结构和磁性.我们专注于建立过渡金属元素的名义价态和基态结构，基于对所有系统的反尖晶石结构和正常尖晶石结构的各种价态方案的研究。对于这两种结构，我们发现所有研究的化合物都是绝缘的，但在正常的尖晶石方案中具有较小的间隙。相反，计算的自旋磁矩和交换分裂的导带被认为是急剧增加时，从反尖晶石结构的正常尖晶石类型。发现NiFe $_{2}$ O $_{4}$和CoFe $_{2}$ O $_{4}$的轨道矩很大。
Strain-Induced Magnetic Anisotropy in Epitaxial Thin Films of the Spinel CoCr$_2$O$_4$
我们发现，在尖晶石结构的CoCr $_2$ O $_4$薄膜的磁各向异性表现出应变依赖性，其中压缩应变引起的面外磁易轴和拉伸应变的面内易轴，完全相反的行为报告的相关化合物CoFe $_2$ O $_4$。我们使用LSDA+U近似下的密度泛函理论计算来重现和解释观察到的行为。使用二阶微扰理论，我们分析的各向异性张量的钴$^{2+}$离子在八面体和四面体的协调，使我们能够扩展我们的结果与钴$^{2+}$离子的一般安排的尖晶石。
All-Electron GW Quasiparticle Band Structures of Group 14 Nitride Compounds
本文采用密度泛函理论和局域密度近似，研究了尖晶石相（$γ$-M $_3$ N $_4$，M= C，Si，Ge和Sn）和$β$相（$β$ -M $_3$ N $_4$，M= Si，Ge和Sn）中的14族氮化物（M $_3$ N $_4$）.这些系统的Kohn-Sham能量首先在全势线性增广平面波的框架内计算，然后使用单发G $_0$ W $_0$计算进行校正，我们已经在Elk全势LAPW代码的修改版本中实现了该计算。已经发现尖晶石型氮化物$γ$ N $_4$（M= Si、Ge和Sn）在$Γ$点处的直接带隙。相应的GW校正的带隙与实验一致。我们还发现，GW计算与等离子体磁极近似和没有给出非常相似的结果，即使当系统包含半芯$d$电子。这些尖晶石型氮化物由于其直接和可调的带隙而成为潜在的光电应用的新型材料。
用光谱法研究了ACr_2 O_4铬尖晶石氧化物磁性半导体在T=10- 335 K宽温区的晶格结构动力学性质。A位离子（A=Mn，Fe，Co，Ni和Cu）的系统变化表明，3d轨道在A位的占据对晶格动力学有很大影响。对于具有轨道简并的化合物（FeCr 2 O 4、NiCr 2 O 4和CuCr 2 O 4），在Jahn-Teller转变和随后的长程磁序开始时，观察到红外活性声子模式的清晰分裂和/或沉默振动模式的激活。虽然MnCr 2 O 4和CoCr 2 O 4显示出多铁性和磁电特性，但在没有轨道简并的尖晶石化合物中没有发现相当大的磁弹性，因为它们即使在其磁性基态也紧密地保持高温立方尖晶石结构。除了晶格振动，还研究了A $^{2+}$离子的原子内3d-3d跃迁，以确定晶体场和Racah参数以及自旋轨道耦合的强度。
Evolution of magnetic properties in the normal spinel solid solution Mg(1-x)Cu(x)Cr2O4
我们研究了普通尖晶石氧化物Mg（1-x）Cu（x）Cr2 O 4的磁性的演变，使用磁化强度和热容测量。固溶体系列的端元化合物由于其非常有趣的磁性行为而被详细研究。MgCr_2O_4是一个高阻挫体系，在反铁磁有序温度下发生一级结构转变。CuCr_2O_4在室温下是四面体结构，是Jahn-Teller活性四面体Cu^2+的结果，在135 K时发生磁转变。在组成系列Mg（1-x）Cu（x）Cr2 O 4的四面体A位上，磁性阳离子取代抗磁性Mg^2+会显著影响磁性行为。在0 < x < 0.3的组成范围内，化合物是反铁磁性的。在12.5K时观察到的MgCr_2 O_4的热容量中对应于磁驱动的一级结构转变的尖锐峰被抑制，即使对于小的x表明玻璃态无序。在x范围0.43 < x < 1的样品中，未补偿的磁性-具有开放的磁化回路-发展。在0.43 < x < 0.47的中间组成范围内出现多个磁有序温度和大的矫顽场。Neel温度随着整个系列中x的增加而增加，而Curie-Weiss Theta的值减小。给出了该固溶体系列的磁性温度-成分相图。
Evolution of optical properties of chromium spinels CdCr$_2$O$_4$, HgCr$_2$S$_4$, and ZnCr$_2$Se$_4$ under high pressure
本文报道了ZnCr $_2$ Se $_4$、HgCr $_2$ S $_4$和CdCr $_2$ O $_4$单晶在室温下200-24000 cm $^{-1}$宽光谱范围内的压力依赖反射和透射测量。声子模和高频电子激发的压力依赖性表明，所有三个化合物进行压力诱导的结构相变的临界压力为15 GPa，12 GPa，和10 GPa的CdCr $_2$ O $_4$，HgCr $_2$ S $_4$，和ZnCr $_2$ Se $_4$，分别。的电子跃迁的本征频率是非常接近铬晶体场跃迁的预期值。在硫属化物的情况下，压力引起电子激发的红移，这表明Cr d-带与硫属化物带的强杂化。
Structural ground states of ($A,A'$)Cr$_2$O$_4$($A$=Mg, Zn; $A^{\prime}$ = Co, Cu) spinel solid solutions: Spin-Jahn-Teller and Jahn-Teller effects
我们研究了少量的磁性取代基的$A$网站的挫折尖晶石MgCr $_2$ O $_4$和ZnCr $_2$ O $_4$的效果。具体来说，我们寻找自旋和晶格无序对这些化合物中伴随磁有序的结构变化的影响。在Zn $_{1-x}$ Co $_{x}$ Cr $_2$ O $_4$（其中0\，$<$ \，$x$\，$\leq$\，0.2）的非磁性Zn $^{2+}$位上取代Co $^{2+}$完全抑制了ZnCr $_2$ O $_4$的自旋Jahn-Teller畸变，尽管这些系统仍然受到抑制，并且磁有序在$T$ \，$<$\，20\，K的非常低的温度下发生。另一方面，在Mg $_{1-x}$ Cu $_{x}$ Cr $_2$ O $_4$和Zn $_{1-x}$ Cu $_{x}$ Cr $_2$ O $_4$中，Jahn-Teller活性Cu $^{2+}$取代Mg $^{2+}$和Zn $^{2+}$，其中0\，$<$\，$x$ \，$\leq$\，0.2在远高于这些固溶体的Néel温度的温度下诱导Jahn-Teller有序化，然而，自旋相互作用仍然受到在20 μ K以下发生的长程磁有序的阻碍，而没有任何进一步的晶格畸变。Jahn-Teller畸变固溶体Mg $_{1-x}$ Cu $_{x}$ Cr $_2$ O $_4$和Zn $_{1-x}$ Cu $_{x}$ Cr $_2$ …
First-principles study of the inversion thermodynamics and electronic structure of Fe$M_2X_4$ (thio)spinels ($M=$ Cr, Mn, Co, Ni; $X=$ O, S)
Fe $M_2X_4$尖晶石（其中$M$是过渡金属，$X$是氧或硫）是自旋过滤器的候选材料，自旋过滤器是自旋电子学中的关键器件之一。在这里，我们提出了一个计算研究的反演热力学和电子结构的这些（硫）尖晶石$M=$铬，锰，钴，镍，使用基于密度泛函理论与现场Hubbard校正（DFT+ $U$）的计算。构型自由能的分析表明，不同的行为是预期的平衡阳离子分布在这些结构：FeCr $_2X_4$和FeMn $_2$ S $_4$是完全正常的，FeNi $_2X_4$和FeCo $_2$ S $_4$是中间，和FeCo $_2$ O $_4$和FeMn $_2$ O $_4$是完全倒置。我们分析了离子的大小和晶体场稳定效应在确定平衡反转度中所起的作用。我们还讨论了这些尖晶石的电子和磁性结构是如何修改的反转程度，假设这可以从平衡值变化。我们已经获得了电子态密度的完全正常和完全逆阳离子分布的每个化合物。当Fe处于四面体位置时，FeCr $_2X_4$、FeMn $_2X_4$、FeCo $_2$ O $_4$和FeNi $_2$ O $_4$是亚铁磁态的半金属。当$M$填充四面体位置时，含Cr化合物和FeMn $_2$ O $_4$是半金属体系，而Co和Ni尖晶石是绝缘体。Co和Ni硫化物对应物对于任何反型度都是金属的，与反型FeMn $_2$ S $_4$一起。我们的计算表明，自旋过滤性能的Fe…
Long-range magnetic ordering and structural phase transition in disordered high-entropy spinel chromites
Thapar Institute of Engineering and Technology（塔帕尔工程技术学院）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research（UGC-DAE科学研究联盟）；Bhabha Atomic Research Centre（巴哈原子研究中心）
Multiferroicity in the Presence of Exchange Bias: The Case of Spinel CoMn2O4
School of Physical Science, Jawaharlal Nehru University（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学物理科学学院）；Special Centre for Nanoscience, Jawaharlal Nehru University（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学纳米科学特别中心）
Unraveling the Origin of Ferrimagnetic Signatures in (Fe,Mn,Ga)2O3 Bixbyites: The Role of Structurally-Undetectable Spinel Impurities
Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS（基连斯基物理研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心）；Siberian Federal University（西伯利亚联邦大学）；Far Eastern State Transport University（远东国立交通大学）；National Research Centre “Kurchatov Institute”（库尔恰托夫国家研究中心）；Professor V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University（V.F.沃伊诺-亚涅茨基克拉斯诺亚尔斯克国立医科大学）；Institute of Physics, Kazan Federal University（喀山联邦大学物理研究所）；Siberian State University of Science and Technologies（西伯利亚国立科学技术大学）；Federal Research Center "Krasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences"（俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心联邦研究中心）；Synchrotron Radiation Facility - Siberian Circular Photon Source "SKlF" Boreskov Institute of Catalysis of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (SRF "SKIF")（俄罗斯科学院西伯利亚分院博列斯科夫催化研究所同步辐射设施——西伯利亚环形光子源“SKIF”）
Site occupancies and their effects on the physical properties of spinel $Co\left(Cr_{1-x}Fe_{x} \right)_{2}O_{4}$: an {\it ab initio} study
最近的实验研究Fe取代的尖晶石CoCr $_{2}$ O $_{4}$系统中发现了多种功能特性，如温度和成分依赖的磁补偿，可调交换偏置和磁致伸缩。这些性质归因于由于系统中磁性阳离子的非规则占位而产生的原子间磁交换相互作用的重正化。本文采用密度泛函理论（DFT）+U方法对\it从头算进行了电子结构计算，并结合广义热力学模型计算了Co $\left(Cr_{1-x}Fe_{x} \right)_{2}$ O $_{4}$在整个组成范围$0<x<1$内的磁性阳离子占位模式、结构性质和磁交换作用.我们发现，取代的Fe原子更喜欢占据的尖晶石结构的四面体网站的整个范围的$x$，与实验推断一致。结构参数随组成的变化规律与实验结果符合得很好。通过计算不同原子间磁交换相互作用的变化，我们提供了Fe取代CoCr $_{2}$ O $_{4}$后共线结构从非共线结构演化的微观图像.根据晶体场论的基本原理，以及原子和轨道投影态密度的特征，对计算结果进行了分析。这项工作中提出的结果和分析是对该系统的第一次全面研究，这将有助于理解与该多功能材料中的位置占据，电子结构和磁相互作用相关的复杂性。
Entropy engineering and tunable magnetic order in the spinel high entropy oxide
尖晶石氧化物是一个理想的设置，以探讨之间的相互作用的构型熵，网站的选择性，和高熵氧化物的磁性。在这项工作中，我们表征的尖晶石（Cr，Mn，Fe，Co，Ni）$_3$ O $_4$的磁性和研究其磁性的演变作为一个功能的非磁性镓取代。在这里研究的组合物的范围内，从0%至40%的Ga，磁化率和粉末中子衍射测量表明，亚铁磁秩序是强大的尖晶石HEO。然而，我们也发现，亚铁磁秩序是高度可调的，与有序温度，饱和和亚晶格的时刻，和磁硬度都显着变化的Ga浓度的函数。通过X-射线吸收和磁性圆二色性，我们能够将这种磁性可调性与尖晶石结构中的各种阳离子和四面体和八面体位点之间的强位点选择性相关联。特别是，我们发现，虽然镍和铬在很大程度上不受影响的替代与Ga，锰，钴和铁的占位率分别显着重新分配。Ga取代还需要过渡金属价态的总体降低，并且这完全由Mn容纳。最后，我们表明，虽然网站的选择性有一个整体的抑制作用的构型熵，在一定范围内的组合物，Ga取代产生了显着的构型熵增加，并可能赋予额外的稳定。尖晶石氧化物可以从低熵到高熵状态无缝调整，使其成为熵工程的理想平台。
在这封信中，我们报告的应力诱导的Mn电荷有序过程中的LiMn 2 O 4尖晶石，证明了由于Jahn-Teller效应的晶格应变演变。原位中子衍射，揭示了这个过程的初始阶段在低应力下，表明在早期的相变，作为一个潜在的电荷有序机制，在电荷受挫的LiMn 2 O 4的优先Mn网站的EG电子本地化。这种转变的初始阶段表现为渐进的晶格和电荷演化，而不显示一级行为。
From Chemical Complexity to Tunable Magnetic Ordering in Highly Disordered High-Entropy Spinel Oxides
Thapar Institute of Engineering and Technology（塔帕尔工程技术学院）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research（UGC-DAE科学研究联盟）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Helmholtz Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）；Normandie University（诺曼底大学）
