Magnetic properties and structural phase transition in ultrathin fcc Fe (111) and bcc Fe (111) films: first-principles study
本研究通过基于全势局域轨道（FPLO）代码的密度泛函理论（DFT），探究了超薄fcc Fe(111)和bcc Fe(111)薄膜的结构与磁学特性，发现厚度超23原子单层时fcc向bcc相变，解释了实验现象并为衬底选择提供参考。
2023-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and Characterization of Fe100-xNix Nanoparticles in the Invar Region
本工作采用化学共沉淀法制备了不胀钢区域（x = 29，32和37）的Fe 100-xNix纳米颗粒体系。X射线衍射（XRD）图案证实了对于x = 29和32，bcc和fcc相共存。然而，对于x = 37，仅观察到fcc相。扫描电子显微镜（SEM）图像表明，颗粒尺寸为~ 120-500 nm，并且几乎与x无关。穆斯堡尔谱（MS）对制备的纳米粒子表明的顺磁相的低自旋（antitaenite）fcc相的特性的发展，除了bcc相和高自旋fcc相的磁性成分的特性。由于在XRD图中不可能分辨低自旋fcc相和高自旋fcc相，因此MS被证明是用于研究所制备的纳米颗粒系统的有效工具。
2017-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Heat-conserving three-temperature model for ultrafast demagnetization of 3d ferromagnets
本研究采用保热三温度模型结合原子模拟，研究3d铁磁体的超快退磁动力学，验证了模型对多种铁磁元素的适用性，发现最大退磁程度与激光通量呈线性关系，与实验一致。
2023-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of temperature-dependent shape anisotropy on coercivity with aligned Stoner-Wohlfarth soft ferromagnets
在Neel-Brown（N-B）分析的框架下，研究了形状各向异性对定向Stoner-Wohlfarth（SW）软磁合金（fcc Ni，fcc Co和bcc Fe）矫顽力HC（T）的温度效应.通过引入单一的无量纲修正函数，提出了一个扩展的N-B方程：m（\tao）= MS（T）/MS（0），其中\tao = T/TC为约化温度，MS（T）为饱和磁化强度，TC为居里温度。因子m（\tao）说明形状各向异性的温度依赖效应。常数H 0和E0分别用于零温度下的开关场和零场下的势垒。根据这个新推导出的方程，当阻断温度高于这个温度时，超顺磁性就显现出来，这个温度可以用表达式TB = E0 m^2（\tao）/[kBln（t/t0）]来描述，并加上额外的修正因子m^2（\tao）。还讨论了有限尺寸效应导致TC下移对HC（T）和阻塞温度TB的可能影响。
2007-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio studies of magnetic properties of cobalt and tetracobalt nitride Co$_{4}$N
利用密度泛函理论，采用赝势和全电子方法研究了钙钛矿结构Co $_{4}$ N氮化物的磁性和成键分析.同时，对六方密排（HCP）、面心立方（FCC）和体心立方（BCC）结构的纯钴的结构和磁稳定性进行了综述。在平衡时，非自旋极化（NSP）和自旋极化（SP）的能量与体积的计算表明，在这两种材料的基态是铁磁的。发现HCP-Co比立方的更稳定。本文在较宽的立方晶格常数范围内研究了Co $_4$ N氮化物中两种不同晶位的Co原子的磁矩，并与FCC-Co氮化物的磁矩进行了比较。氮化物中的体积膨胀表明，角落Co $^{I}$原子显示出局域磁性，而面心Co $^{II}$原子显示出巡游行为。与FCC-Fe/Fe $_{4}$ N类似，FCC-Co/Co $_4$ N观察到“低体积-低矩”和“大体积-高矩”行为。用刚性带模型解释了Co $_{4}$ N铁磁基态的态密度。借助电子局域化函数ELF图和自旋分辨化学键判据，显示了Co $^I$ -N和Co $^{II}$ -N的不同成键特征。
2015-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism of small V clusters embedded in a Cu fcc matrix: an ab initio study
我们提出了广泛的第一性原理密度泛函理论（DFT）计算致力于分析嵌入在Cu fcc矩阵中的小V $_{n}$团簇（n= 1，2，3，4，5，6）的磁性和电子性质。我们考虑不同的集群结构，如：i）单个V杂质，ii）具有不同原子间距离和变化的局部原子环境的几种V $_{2}$二聚体，iii）V $_{3}$和iv）V $_{4}$簇，对于它们，我们假设紧凑以及2维和1维原子构型，最后，在v）V $_{5}$和vi）V $_{6}$结构的情况下，我们分别考虑正方形金字塔和正方形双金字塔以及线性阵列。在所有情况下，V原子作为替代杂质嵌入Cu网络中。在一般情况下，在自由站立的情况下，我们已经发现，V团簇往往形成紧凑的原子阵列内的库珀矩阵。我们计算的非自旋极化态密度在V网站显示了一个复杂的峰值结构周围的费米能级，强烈的变化作为一个函数的原子间距离和局部原子环境，一个结果，预期一个非平凡的磁性行为。事实上，我们的DFT计算揭示了，在我们的每个团簇系统中，存在不同的磁性溶液（铁磁，亚铁磁和反铁磁），它们之间的能量差非常小，这一结果可能导致复杂的有限温度磁性的存在。最后，我们比较我们的结果与最近的实验测量。
2010-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The growth of metastable fcc Fe78Ni22 thin films on H-Si(100) substrates suitable for focused ion beam direct magnetic patterning
本文研究了在硅衬底上生长亚稳面心立方非磁性Fe_（78）Ni_（22）薄膜。这些膜在离子束照射时经历磁性（顺磁性到铁磁性）和结构（面心立方到体心立方）相变，因此可以用作通过聚焦离子束直接写入磁性纳米结构的模板。到目前为止，这些薄膜仅在单晶Cu（100）衬底上制备。我们发现，可变形的Fe 78 Ni 22薄膜也可以制备在氢终止的Si（100）与130 nm厚的Cu（100）缓冲层。H-Si（100）衬底可以通过氢氟酸蚀刻或通过在1200°C下退火然后吸附原子氢来制备。采用超高真空热蒸发法制备了Cu（100）缓冲层和Fe 78 Ni 22 fcc亚稳薄膜。采用4keV Ar+离子辐照原位转变和30 keV Ga+聚焦离子束异位转变，利用磁光Kerr效应磁强计研究了薄膜的磁性能。用标准硅晶片代替昂贵的铜单晶衬底极大地扩展了亚稳顺磁薄膜在聚焦离子束直接磁图案化中的应用可能性。
2018-07-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of high Curie temperature for ferromagnetic bcc-Co and bcc-FeCo alloys and its relevance to tunneling magnetoresistance
我们确定从第一性原理的居里温度Tc为散装钴的hcp，面心立方，体心立方，四方化的bct相，FeCo合金，体心立方和bct铁。对于bcc-Co，Tc=1420 K。这将是Co相中的最高居里温度，表明bcc-Co/MgO/bcc-Co隧道结即使在室温下也提供高的磁阻比。居里温度的计算是通过映射从头计算结果的海森堡模型，这是通过蒙特卡罗方法求解。
2006-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Magnetochemical effects on phase stability and vacancy formation in fcc Fe-Ni alloys
本研究通过密度泛函理论参数化模型和蒙特卡洛模拟，揭示了fcc Fe-Ni合金中磁化学效应对相稳定性和空位形成的关键影响，成功预测了相图及磁自由能变化。
2022-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Structural properties of Fe-Ni/Cu/Fe-Ni trilayers on Si (100)
采用超高真空直流磁控溅射技术，以高纯Fe、Ni和Cu为原料，Cu层厚度分别为4、6和8 nm，研究了室温下在Si~（100）~+上沉积的Fe $_{1-x}$ Ni $_x$ /Cu/Fe $_{1-x}$ Ni $_x$（$x=0.5$，non Invar和$x=0.36$，Invar）三层合金的结构特性。用x射线衍射仪研究了三层合金膜的结构，用x射线反射率测量了三层合金膜的厚度和粗糙度。所制备的和退火的三层膜都表现出层状结构。在非因瓦合金三层膜中，沉积态的Fe-Ni合金只有fcc结构，而在因瓦合金中，沉积态的Fe-Ni合金为fcc和bcc的混合相。有趣的是，在超高真空中在425 $^0$ C退火后，对于所有Cu厚度，Invar合金完全转变为fcc结构。在因瓦和非因瓦三层膜中，退火后对应于Fe-Ni合金层的布拉格反射变得尖锐。用Fe和Ni原子在高温下的增强扩散解释了因瓦三层中的诱导结构转变。
2020-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Permutation invariant neural network prediction of vacancy formation under deformation and varying chemical environment in FCC high entropy alloys
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本研究开发了一种排列不变性机器学习框架，可高效预测面心立方高熵合金中不同变形及化学环境下的空位形成能，为多尺度合金模型提供了高效途径。
2026-08-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magneto-electric and thermo-magneto-electric effects in ferromagnetic transition-metal alloys from first-principles
基于Kubo线性响应理论，研究了典型铁磁过渡金属合金fcc-Co $_x$ Pd $_{1-x}$的电输运和热磁电输运.全电导张量的结果允许讨论自旋-轨道诱导的各向异性磁电阻（AMR）和反常霍尔效应（AHE）。这些是补充相应的热磁电输运性质的Seebeck效应（ASE）和反常能斯特效应（ANE）的各向异性的结果。相应的响应系数之间的关系进行了讨论与基础的电子结构计算内的Korringa-Kohn-Rostoker相干势近似（KKR-CPA）的能带结构方法无序合金的相对论。
2013-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Crystalline Ni nanoparticles as the origin of ferromagnetism in Ni implanted ZnO crystals
本文报道了在623 K下注入10原子的ZnO单晶的结构和磁性。%的Ni。X射线衍射分析表明，在ZnO内部形成了晶态fcc-Ni纳米粒子。所有样品的磁性行为（磁场反转和不同的温度协议磁化）很好地解释了磁性镍纳米颗粒系统。虽然不能排除Ni：ZnO基稀磁半导体的形成，但对磁性能的主要贡献源于在这些注入条件下合成的结晶纳米颗粒。
2006-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Magnetoresistance Effects in Fe, Co, Ni, Fe_4N, and Half-Metallic Ferromagnet: A Systematic Analysis
理论分析了bcc结构Fe（+）、fcc结构Co（+）、fcc结构Ni（+）、Fe $_4$ N（-）和半金属铁磁体（-）的各向异性磁电阻效应。每个（）中的符号表示实验观察到的AMR比率的符号。在这里，我们使用的两个电流模型的系统组成的自旋极化的导电状态和本地化的d态与自旋轨道相互作用。从该模型中，我们首先推导出AMR比率的一般表达式。该表达式由$σ$自旋（$σ=\uparrow$或$\downarrow$）的导电状态的电阻率、$ρ_{s σ}$和由于从导电状态到局部d状态的s-d散射过程而引起的电阻率组成。在这个表达式的基础上，我们接下来找到AMR比的符号和s-d散射过程之间的关系。此外，我们得到的AMR比的表达式适合于各自的材料。使用表达式，我们评估它们的AMR比，其中表达式考虑了相应材料的$ρ_{s \downarrow}/ρ_{s \uparrow}$值。评价AMR比符合实验结果。
2011-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantum Critical Behavior in a Concentrated Ternary Solid Solution
量子临界行为与一些最奇特的物质涌现态有关，包括高温超导。许多对量子临界点（QCP）物理的研究一直受到缺乏足够简单的理论分析模型系统的阻碍。在这里，我们表明，集中固溶体fcc合金，包括所谓的高熵合金，是理想的模型系统来研究在量子临界区附近的涌现特性的化学无序的影响。面心立方（fcc）合金NiCoCrx与x接近1被发现是接近的Cr浓度的铁磁转变温度，Tc，去0。在该组合物附近，这些合金表现出在温度下线性至2K的电阻率、线性磁阻、对低温热容的过量-TlnT贡献和过量低温熵。所有的低温电，磁和热力学性质的合金与组成接近1附近的x不是典型的费米液体，并建议与量子临界区强磁波动。这些简单的面心立方材料中极端化学无序的极限因此提供了一个新颖而独特的平台来研究高度可调系统中的量子临界行为。
2016-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic diffuse scattering of the $S$ = 5/2 fcc antiferromagnets Ba$_2$MnTeO$_6$ and Ba$_2$MnWO$_6$
本研究利用极化中子和反向蒙特卡洛、Onsager反应场理论，分析两种S=5/2面心立方反铁磁体的短程自旋关联与磁相互作用，验证了Onsager方法的分析潜力。
2024-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Scattering-Independent Anomalous Nernst Effect in Ferromagnets
利用密度泛函理论中的全势线性缀加平面波方法，计算了热电传导张量中与散射无关部分的所有贡献，即本征贡献和侧跳贡献.对于铁磁材料bcc Fe，hcp Co，fcc Ni和L1_0有序合金FePd和FePt，我们对本征和侧跳贡献的能量和温度依赖性的研究表明，它们是同等重要的。总的来说，我们的计算能够正确地再现的数量级和实验测量的信号的符号，这表明散射独立的部分起着重要的作用，在铁磁体的反常能斯特效应。
2013-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-lattice couplings in $3d$ ferromagnets: analysis from first-principles
本文基于第一性原理和改进的嵌入式簇方法，分析了$3d$铁磁体中交换介导的自旋-晶格耦合参数，揭示了自旋温度与压力对Fe、Co、Ni耦合特性的影响，并探讨了原子学参数与唯象理论的转换。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetization relaxation of Fe_{2}Cr_{1-x}Co_{x}Si half-metallic Heusler alloys by band structure engineering
本文采用宽带角分辨铁磁共振技术对铁基半金属Heusler合金Fe、$_{2}$、Cr、$_{1-x}$、Co_ ${x}$、Si（FCCS）薄膜的磁化弛豫特性进行了系统的研究。通过由第一性原理计算证明的Co掺杂（x）的能带结构工程被示出为在一个数量级（即0.01-0.0008）上调谐固有磁阻尼。值得注意的是，具有高Co浓度的样品的固有阻尼常数是Heusler合金中报道的最低的，甚至与磁性绝缘体钇铁石榴石相当。此外，在x=0.5-0.75的FCCS膜中发现FCCS合金的各向同性和各向异性贡献的非本征阻尼的显著降低，这对于应用是特别重要的。这些结果证明了在室温下为基于Heusler合金的自旋电子学定制功能磁化的实用配方
2017-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Non-collinear magnetism in iron at high pressures
使用基于第一性原理的磁紧束缚总能量模型，计算了铁（fcc或$γ$ -Fe，和hcp或$ε$-Fe）以及铁磁bcc铁（$α$ -Fe）中各种有序自旋构型的磁化能和磁矩。对于hcp，最小化不利的铁磁最近邻排序的非共线反铁磁自旋配置是最低能量状态，并且在高达约75 GPa时比非磁性$ε$铁更稳定。考虑非共线磁性产生更好的协议与实验的状态方程，相比之下，非磁性状态方程，这是在50 GPa以下的实验较差的协议。
2003-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-Accurate Spectral Neighbor Analysis Potential Models for Ni-Mo Binary Alloys and FCC Metals
近年来，已经开发了接近密度泛函理论（DFT）计算精度的有效原子间势，其使用满足严格不变性的严格原子描述符，例如，对于同质原子的平移、旋转、排列等。本文将光谱近邻分析势（SNAP）模型推广到bcc-fcc二元合金体系。我们证明，机器学习的SNAP模型可以产生显着的改善，甚至超过完善的，高性能的嵌入原子方法（EAM）和改进的EAM（MEAM）的fcc铜和镍的潜力。我们还报告了一个SNAP模型的fcc Ni-bcc Mo二元系统的机器学习精心构造的元素和金属间化合物的大型计算数据集的发展。我们证明了该二元Ni-Mo SNAP模型在预测Ni-Mo相图时可以达到与实验非常好的一致性，并且在预测许多关键性质如弹性常数、形成能、熔点等时可以达到接近DFT的精度，在整个二进制组成范围内。相比之下，现有的Ni-Mo EAM在相图的预测中具有显著的误差，并且在二元化合物中完全失败。这项工作为多组分合金系统提供了一个系统的模型开发过程，包括一个有效的程序来优化模型拟合中的超参数，并为此类系统的长时间，大规模模拟铺平了道路。
2018-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetic enhancement in Fe/Pd films and its influence on the magnetic interlayer coupling
用第一性原理密度泛函理论研究了Fe单分子层嵌入Pd fcc（001）薄膜的磁性。从Fe/Pd/Fe双层膜系统的量子干涉角度计算和分析了Pd中的诱导自旋极化。自旋极化的磁增强效应的调查进行了讨论，其后果的磁性层间耦合。与{ \it e.g.}相反，在Co/Cu fcc（001）系统中，我们发现由于间隔材料中的磁性增强，对磁性层间耦合有很大的影响。在单层Fe嵌入的情况下，我们发现Pd的感生磁化强度随着距离$n$的增加而衰减，衰减形式为~ $n^{-α}$与$α\approx 2.4$。对于双层系统，我们发现了一个巨大的磁增强（GME），由于干涉效应强烈振荡。这导致了在相位和幅度上的强烈修改的磁性层间耦合，这可能在纯Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida（RKKY）图片中无法描述。没有反铁磁耦合被发现，并通过与磁约束的计算比较，我们表明，整体铁磁耦合可以理解从强极化的Pd间隔。
2004-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Coherent description of the intrinsic and extrinsic anomalous Hall effect in disordered alloys on an $ab$ $initio$ level
本文对反常霍尔效应（AHE）作了一个统一的描述，它适用于纯合金和无序合金系统，对所有的AHE源一视同仁。这是通过使用完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker（KKR）格林函数方法结合相干势近似（CPA）合金理论来实现Kubo-Stencheda方程。应用纯元素铁磁体bcc-Fe和fcc-Ni导致的结果完全符合以前的工作。对于fcc-Fe $_x$ Pd $_{1-x}$和fcc-Ni $_x$ Pd $_{1-x}$合金体系，在整个浓度范围内的反常霍尔电导率（AHC）都能达到与实验非常满意的一致。为了解释这些结果的内在AHC的定义的扩展建议。绘制相应的非本征AHC与纵向电导率的线性关系被发现在稀释制度，允许详细讨论的歪斜和侧跳散射过程的作用。
2010-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the SCAN functional for itinerant electron ferromagnets
密度泛函理论是凝聚态理论和计算材料科学的标准模型。密度泛函理论的精确度受到交换相关泛函近似的精确度的限制。最近，所谓的强约束适当赋范（SCAN）功能已收到了很多关注，由于有前途的结果共价，金属，离子，以及氢和范德华力键合系统一样。在这项工作中，我们专注于评估的性能的扫描功能巡回磁铁通过计算的基本结构和磁性的过渡金属铁，钴和镍。我们发现，虽然bcc-Fe的结构特性似乎是在很好的协议与实验，SCAN执行差于标准的本地和半本地的fcc-Ni和hcp-Co的泛函。在所有三种情况下，磁矩是显着高估了SCAN，和$3d$状态转移到较低的能量，与实验相比。
2018-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Searching for high magnetization density in bulk Fe: the new metastable Fe$_6$ phase
本文报道用第一性原理计算发现的一种新的铁的同素异形体。该相具有$Pmn2_1$对称性、六原子晶胞（因此称为Fe $_6$）和在所有已知的铁晶相中最高的磁化密度（M $_s$）。从结构优化的Fe $_3$ C-Al 2 O3晶体后，碳去除，$Pmn2_1$ Fe $_6$显示从铁磁FCC相的稳定，进一步沿Bain path. Although从0到50 GPa亚稳，新的阶段是更稳定的，在低压下，比其他众所周知的HCP和FCC同素异形体和顺利地转变成FCC相压缩。如果稳定到室温，例如，通过间隙杂质，Fe $_{6}$可以成为高M $_s$无稀土永磁体和高冲击应用如轻质电机转子或高密度记录介质的基础材料。新相也可能是解释Fe $_{16}$ N $_2$的神秘的高M $_s$的关键，这是目前吸引了激烈的研究活动。
2014-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Beyond the random phase approximation for calculating Curie temperatures in ferromagnets: application to Fe, Ni, Co and monolayer CrI3
本文比较了RPA、Callen解耦和HP磁振子平均场解耦在计算3D和2D铁磁体居里温度时的性能，发现Callen方法适用于3D经典系统，低自旋系统适用HP和RPA，而2D单离子各向异性系统需结合RPA与Callen解耦才最准确。
2024-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism of two-dimensional defects in Pd: stacking faults, twin boundaries and surfaces
仔细的第一性原理密度泛函计算揭示的重要性，六方与立方堆积的封闭包装平面的Pd至于当地的磁性关注。我们发现，相反，稳定的面心立方相，这是顺磁性，六方密堆积相的Pd是铁磁性的磁矩为0.35 $μ_{B}$ /原子。我们的研究结果表明，二维缺陷与局部hcp堆叠，如孪晶界和堆垛层错，否则fcc Pd结构，增加磁化率。（111）面也增加了磁化率，并与靠近它的单个堆垛层错或孪晶界结合而成为铁磁性。相反，我们发现（100）面降低了铁磁性的倾向。结果与最近在小Pd纳米颗粒中观察到的磁矩一致，具有大的表面积和高浓度的二维堆叠缺陷。
2006-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect in ferromagnets with Gaussian disorder
利用Kubo形式，推导出了由完整晶体的第一性原理电子结构直接计算短程高斯无序铁磁体反常霍尔电导率的表达式，并实现了该方法。我们用这种方法计算了bcc结构的Fe、fcc结构的Co、L1 o-FePd、L1 o-FePt以及bcc结构的Fe（001）薄膜的AHC。在我们的方法中，我们可以透明地将电导率分解为本征（IC），侧跳（SJ）和本征斜散射（ISK）的贡献。Sinitsyn等人[Phys.Rev.B75，045315（2007）]指出了ISK的存在，ISK源于非对称Mott散射，但与传统的偏斜散射明显不同，因为它在干净极限下收敛于有限值。在这里，我们收集了所有的贡献，导致“散射无关”的AHE在干净的限制铁磁体中的AHC，并分析它们的相对大小从第一性原理计算。通过将我们的结果与现有的实验进行比较，我们表明高斯无序非常适合于模拟真实材料中存在的各种类型的无序，在一定程度上包括温度的影响。特别是，我们表明，除了内在的和侧跳AHE，内在的斜散射可以是一个主要的球员在确定铁磁体的AHE的大小。
2013-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
"Cold Melting" of Invar Alloys
在因瓦合金中，异常强的体积磁致伸缩可能导致在低温下位错自由能变为负值并且多代位错成为可能的情况。该生成引起从FCC结晶到非晶态的一级相变，并且可以被称为“冷熔融”。在因瓦合金中冷熔化的可能性与这样一个事实有关，即与传统的铁磁体相比，因瓦合金中的位错自能的交换能贡献强烈增强，这是由于非常强的体积磁致伸缩。可以观察到这种效应的可能的候选者是FePt无序因瓦合金，其中体积磁致伸缩特别大。
2000-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulations of magnetovolume instabilities in anti-Invar systems
我们进行恒压蒙特卡罗模拟的自旋模拟模型，该模型描述了耦合的空间和磁自由度的面心立方晶格。我们的计算定性再现了在一些稀土锰化合物中观察到的磁体积效应，特别是在抗因瓦材料YMn 2中。这些是与巨大的体积变化和大大增强的热膨胀系数相关的磁矩的突然崩溃。
1997-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Exploring a novel class of Janus MXenes by first principles calculations: structural, electronic and magnetic properties of Sc2CXT, X=O, F, OH; T=C, S, N
MXene Sc 2C家族已经有趣的电子和光学性质可以通过广泛的可能官能化进一步调整。在这里，通过密度泛函理论，我们表明，36个可能的元素的Janus MXT（M：Sc 2 C，X：O，F，OH，T：C，N，S）家庭，建立了考虑四种可能的结构模型（i）FCC，（ii）HCP，（iii）FCC + HCP，（iv）HCP + FCC，都是潜在稳定的。对它们的机械性能的分析表明，官能化MXenes（f-MXenes）在大应变下具有优异的机械柔性，使它们更适合于应力可能成为问题的应用。有趣的是，虽然Sc 2C呈现出金属特性，但发现Sc2 COS，Sc2 CFN和Sc2 COHN是带隙分别为2.5 eV（间接），1.67 eV（间接）和1.1 eV（直接）的半导体，这为纳米和光电子学提供了有前途的应用。此外，Sc2 CFC呈现铁磁基态，具有3.99 μ B的2 × 2 × 1超晶胞磁矩，而Sc2 COHC的基态可能是反铁磁的，具有3.98 μ B的磁矩，这取决于环境。值得注意的是，Sc2 CFC和Sc2 COHC的能带结构呈现半金属特征，分别具有0.60 eV和0.48 eV的HSE 06基本带隙。我们的研究结果证实了Janus MXT（M：Sc 2C，X：O，F，OH，T：C，N，S）家族在2D纳米，光学和自旋电子学中的新应用的非凡潜力。
2022-12-21 cond-mat.mtrl-sci
An ab initio effective Hamiltonian for magnetism including longitudinal spin fluctuations
我们讨论了使用的磁力定理（MFT）使用不同的参考状态后，微扰的方法是基于。使用无序局域矩（DLM）状态，人们发现在3d磁体Fe、Co（fcc）、Mn、Cr中的平面自旋螺旋具有良好的居里（或Neel）温度和良好的能量学。另一方面，铁磁参考态为Fe，Co和Ni中的小$θ$自旋螺旋提供了极好的能量，并在磁容假设下扩展了磁振子能量。然而，平面自旋螺旋能量和转变温度为镍，铁，锰，铬显示较差的协议。这是因为，并为fcc公司的情况下，当两种方法都工作得很好进行了讨论。我们进一步提供了一个扩展的映射的量子问题，包括纵向波动，并讨论它们将在磁相变中发挥的作用。使用平面自旋螺旋测试这种力矩，其中${\bf q}$是固定的，但允许力矩释放。结果表明，从磁力定理的方法和直接计算的{ \it ab initio}值的结果非常一致。
2005-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Stacking-Fault Energy and Anti-Invar Effect in FeMn Alloys
基于最新的密度泛函理论方法，我们计算了顺磁随机Fe-22.5at.% Mn合金在300-800 K之间。我们估计磁热激发考虑纵向自旋涨落。我们的研究结果表明，磁激发和热晶格膨胀之间的相互作用是决定反因瓦效应，hcp-fcc转变温度，和层错能，这是在很好的协议与测量的主要因素。
2012-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Composite Self-Arrangement in Iron-Implanted Epitaxial Palladium Thin Films
我们报告的稀$Pd_{1-x}Fe_x$组合物的形成下的离子束注入外延钯薄膜的可调磁性能。通过将$40 keV$和$3.0\cdot10^{16}$离子分别注入到MgO（001）衬底上的钯膜中，获得了平均铁含量为$0.025$、$0.035$或$0.075$的$ions/cm^2$二元合金。结构和磁性研究表明，铁原子占据规则的fcc-晶格Pd-网站没有任何二次结晶相的形成。所有铁离子注入的Pd薄膜在低温下（低于$200 K$）都表现出铁磁性，居里温度和饱和磁化强度都由注入的铁离子剂量决定。与Fe含量相近的分子束外延生长的$Pd_{1-x}Fe_x$合金薄膜的磁性能相比，Fe离子注入的Pd薄膜具有较弱的面内磁晶各向异性，从而具有较低的矫顽力。在注入的$Pd_{1-x}Fe_x$膜中观察到的多个铁磁共振表明由于旋节分解成具有相同晶体对称性但不同铁含量的区域（推测为层）而形成磁不均匀状态。多相磁结构相对于在$770 K$的真空退火是稳健的，尽管朝向定义明确的局部$Pd-Fe$组合物发展。
2021-03-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Numerical Simulations of the Invar Effect in Fe-Ni, Fe-Pt, and Fe-Pd Ferromagnets
本文用一种计算效率高的方法对铁磁Fe-Ni、Fe-Pt和Fe-Pd合金的因瓦效应进行了理论研究。该过程可分为两个阶段：磁性研究和结构性质计算。在第一阶段，考虑了一个伊辛模型，并确定了Fe矩的分数，作为温度的函数。在第二阶段，进行密度泛函理论计算，以评估不同温度下部分无序局部矩态合金的自由能与晶格常数的函数关系。通过对Fe_（1-x）Ni_x（x = 0.35，0.4，.）的热膨胀系数的模拟结果进行比较，对该方案进行了广泛的验证，0.8、Fe 0.72Pt 0.28和Fe 0.68Pd 0.32的测量值。发现该方案在整个供试化合物谱中至少在定性上表现良好。例如，由Guillaume发现的Fe 1-xNix的热膨胀系数在室温附近随着x从0.55减小到0.35而显著减小，这被可靠地再现。由于理论和实验之间的整体定性协议的结果，它出现在Fe-Ni合金的因瓦效应可以在相同的计算框架内的Fe-Pt和Fe-Pd的研究。
2012-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic structure map for face-centered tetragonal iron: appearance of a new collinear spin structure
利用密度泛函理论研究了面心立方（fcc）和四面体（fct）铁的大量磁组态随晶体结构参数的变化。磁重取向能$Δ{E}^i_\text{reor}$定义了磁结构的稳定性，它是$i$组态的总能量与面心立方铁磁态的总能量之差。将簇扩展技术应用于多个卷，为每个卷导出超过90.000个共线自旋结构的$Δ{E}_\text{reor}$。根据由每个原子的体积和畸变的$c/a$比率定义的二维网格，具有有希望的低$Δ{E}_\text{reor}$的各种结构被四边形畸变。在该网格上的每个点处，将所有共线结构的$ΔE_\text{reor}$与针对传播方向网格计算的非共线自旋螺旋（SS）的结果进行比较。所有研究的自旋结构的最低的$Δ{E}_\text{reor}$然后定义由每个原子的体积和$c/a$比率跨越的磁结构图。确定了三个局部最小值，并在传播矢量的细网格上计算每个最小值的SS。对于10.6 μ $^3$的每原子体积和$0.94 \le c/a \le 1.01$的畸变范围，我们发现了一种新的，令人惊讶的简单的共线自旋结构，每个fct晶胞中有四个原子是最稳定的。这种结构被称为AFM/NM，因为它由两个具有反铁磁有序局域矩$\pm 1.8 μ_\text{B}$的原子和两个局域矩为零的双原子组成。新发现的AFM/NM结构似乎解释了各种令人困惑的实验结果。
2013-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Theory of tunnel magnetoresistance in magnetic tunnel junctions with hexagonal boron nitride barriers: mechanism and application to ferromagnetic alloy electrodes
National Institute for Materials Science (NIMS)（物质材料研究机构）；Kyoto Institute of Technology（京都工艺纤维大学）
研究揭示了六方氮化硼屏障磁隧道结中自旋依赖隧穿机制，通过镍掺杂调控费米能级，提升隧道磁电阻比，为自旋电子器件界面工程提供新思路。
2025-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Phase transformation in steel alloys for magnetocaloric applications; Fe$_{85-x}$Cr$_{15}$Ni$_{x}$ and Fe$_{85-x}$Cr$_{15}$Mn$_{x}$ as prototypes
我们在这里表明，通过与Ni或Mn合金化，可以在常见的钢合金如Fe $_{85}$ Cr $_{15}$中实现结构和磁性相变。预测的相变是从铁磁体心立方（bcc）相到顺磁面心立方（fcc）相。在转变时预测的相对高的$\sim1.4μ_{B}$ /原子的平均磁矩表明不锈钢潜在地可以呈现足够强的磁热效应，以使这些合金成为在室温和室温附近操作的制冷应用的良好候选者。
2012-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Elastic and magnetic properties of cubic Fe$_{4}$C from first-principles
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了立方（c）-Fe $_4$ C的相稳定性、弹性、磁性和电子性质。结果表明，c-Fe $_{4}$ C具有铁磁（FM）基态结构，而反铁磁（AFM）和反铁磁（NM）结构的c-Fe C具有铁磁（FM）结构.为了研究c-Fe $_4$ C的相稳定性，还考虑了BCC Fe $_4$ C、FCC Fe $_4$ C和BCC Fe $_{16}$ C，其中C被认为位于四面体和八面体间隙位置。虽然c-Fe $_4$ C的形成能小于BCC Fe $_4$ C，但c-Fe $_4$ C在FM和AFM状态下的剪切模量为负，表明c-Fe $_4$ C在磁性（FM/AFM）状态下动态不稳定。然而，NM态具有正的剪切模量，这说明c-Fe $_4$ C中的不稳定性是由于磁性，并且可以导致软声子模。计算的形成能还表明，c-Fe $_4$ C的形成能高于FCC Fe $_4$ C，表明低温下低碳钢中不可能存在c-Fe $_4$ C。在c-Fe $_4$ C中Fe的磁矩也对晶格变形敏感。电子结构揭示了c-Fe $_4$ C金属行为的电子巡游本质。
2014-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Intriguing magnetism of Fe monolayers on hexagonal transition-metal surfaces
利用第一性原理计算，我们证明了Fe单层膜在4d-和5d-过渡金属的六方hcp（0001）和fcc（111）表面上可以呈现非常不同的磁相。由于衬底的d带填充，Fe的最近邻交换耦合从Tc、Re、Ru和Os上的反铁磁性（AFM）逐渐转变为Rh、Ir、Pd和Pt上的铁磁性。结合这些表面的三角形晶格上的拓扑挫折，AFM耦合导致Re和Ru上的Fe的120度Neel结构和Rh上的意想不到的双行AFM结构，这是左旋转和右旋转90度自旋螺旋的叠加。
2008-11-06 cond-mat.mtrl-sci
First principles theoretical studies of half-metallic ferromagnetism in CrTe
采用全势能线性缀加平面波方法（FP-LAPW）和密度泛函理论，系统地研究了CrTe硫族化合物在岩盐（RS）、锌盐（ZB）和NiAs型（NA）三种竞争结构下的电子、磁性和内聚性质.虽然基态是NA结构，但RS和ZB是有趣的，因为这些基于fcc的结构（其可能生长在许多半导体衬底上）在晶格参数的某些临界值以上表现出半金属相。我们发现NA结构在其平衡体积下不是半金属的，而ZB和RS结构都是。RS结构比ZB更稳定，能量低0.25 eV/原子。虽然证实了以前的结果在ZB结构的半金属相，我们提供了迄今未报道的半金属RS相的结果，在少数通道的间隙和磁矩为4.0 $μ_{B}$每公式单位。铁磁（FM），非磁性（NM），和反铁磁（AFM）配置的总能量的比较表明，最低的能量配置是FM的CrTe在所有三种结构。用局域密度近似（LDA）和LDA+U方法对线性松饼丁轨道（LMTO）进行了补充计算。交换相互作用和居里温度计算通过线性响应方法在ZB和RS的CrTe进行了比较，在很宽的范围内的晶格参数。RS相的居里温度计算值始终高于ZB相。
2010-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic topological transition and non-collinear magnetism in compressed hcp Co
最近的实验表明，Co在100 GPa附近经历了从铁磁hcp相到非磁性fcc相的相变。由于过渡是一阶的，存在两相共存的某个区域。通过\textit{ab initio}计算，我们发现hcp相本身经历了一系列的电子拓扑跃迁（ETTs），这影响了材料的弹性和磁性。最重要的是，我们建议，序列的ETTs导致的非共线自旋排列在高度压缩的六方晶系公司的稳定。这种非共线的磁状态和原子间的交换参数，连接到它的细节，在这里提出。
2015-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Fluctuations in Magnetic Phase Transition: Invar as a Prototype
我们提出了自旋涨落系统的第一性原理公式，并将其应用于有序Fe3Pt，揭示了因瓦异常，包括负热膨胀和自发磁化.该理论一致地预测了完全铁磁组态和自旋翻转组态之间的有限温度混合。我们还发现了一个三临界点，在高温下的二阶相变，完全铁磁配置和自旋翻转配置之间，成为一阶在低温下。
2009-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Atomic, electronic and magnetic structure of graphene/iron and nickel interfaces: theory and experiment
第一性原理计算的碳覆盖的镍和铁基板上的原子，电子和磁性结构的影响表明，在金属基板的原子上的原子间距离和磁矩的变化微不足道。单层和少层石墨烯对铁表面的覆盖引起层之间的轨道占据和交换相互作用的显著变化，而镍基板的情况下，轨道有序和交换相互作用的变化要小得多。实验测量表明Fe@C纳米颗粒中存在铁磁性fcc-铁和Ni@C纳米颗粒的超顺磁性行为。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
