Magnetism in Transition metal doped Cubic SiC
本文采用第一性原理密度泛函理论对过渡金属掺杂SiC进行了研究。我们考虑了立方SiC与3d过渡金属作为替代杂质的Si和C位分别。掺杂Cr、Mn的立方SiC表现出铁磁性，而掺杂Sc、Ti、V和Co的立方SiC表现出磁性能的位置依赖性。其余的杂质被发现是非磁性的。
2011-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Poisoning of magnetism in silicon doped with Re, caused by a charge transfer from interstitials to substitutionals, by means of the self-interaction corrected density-functional approach
用自相互作用修正的密度泛函方法计算了硅中的Re杂质及其对。铼离子在主晶体中形成不太紧密的对，杂质被一个Si原子或接近两个硅键的距离分开。比较各种对的替代品的形成能，mixed-site杂质，mixed-site杂质有利于最后一种类型。电子从间隙向替代杂质的转移使两个Re位都恢复磁性，但p型和n型共掺杂再次恢复磁性，后者更有效。
2012-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structure and Magnetism in Mn Doped Zirconia: Density-functional Theory Studies
采用第一性原理密度泛函理论平面波赝势方法，系统地研究了25% Mn替代和间隙掺杂单斜、四斜和立方ZrO 2的结构和磁性.我们的研究表明，Mn杂质的引入不仅稳定了ZrO 2的高温相，而且赋予了ZrO 2磁性。基于简单晶体场论（CFT），讨论了Mn掺杂ZrO_2的磁性起源。此外，我们还讨论了电子给体对磁性半导体的影响，以及作为电子结构调制器的可能性。
2009-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic States and Magnetism of Mn Impurities and Dimers in Narrow-Gap and Wide-Gap III-V Semiconductors
本文系统地研究了窄禁带和宽禁带$III$ - $V$半导体中单个$Mn$杂质和二聚体的电子态和磁性。已经发现，在单个$Mn$杂质的基态下，当$p$-$d$杂化$V_{pd}$大并且空穴能级$E_{v}$和杂质能级$E_{d}$都接近中间带隙时，$Mn$-$As(N)$复合物是反铁磁（AFM）耦合;或者当$V_{pd}$小并且$E_{v}$和$E_d$都在价带深处时，是非常弱的铁磁（FM）耦合。在$Mn$二聚体的情况下，$Mn$自旋是AFM耦合的半填充或充满$p$轨道;相反，Mn自旋是双交换的FM耦合的任何$p$ -轨道远离半填充。我们认为，稀释的$III$ - $V$半导体中的FM有序是由强的{ \it p-d}杂化双交换机制引起的.
2004-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Understanding the $sp$ magnetism in substitutional doped graphene
在石墨烯中的缺陷诱导磁性已被理论预测和实验观察。然而，当考虑具有$sp$电子的替代杂质时，关于磁性行为的起源存在公开的问题。这项工作的目的是有助于掺杂石墨烯系统中杂质诱导的自旋磁性的理解。因此，在密度泛函理论的框架下，得到了周期表中IIIA族（B，Al，Ga）和VA族（N，P，As，Sb，Bi）杂质置换掺杂石墨烯的电子结构和自旋磁矩.磁性基态的性质是从计算的总能量作为自旋磁矩的函数，使用固定的自旋矩方法确定的。我们表明，在所研究的系统中的自发磁化产生的电子不稳定性的存在下，在费米能级的一个狭窄的杂质带。此外，我们发现自旋极化的出现需要杂质引入额外的电子到石墨烯晶格，并且杂质-碳杂化接近于$sp^3$几何形状。这些特征揭示了电荷掺杂符号和杂化程度在取代掺杂石墨烯中$sp$磁性的起源中起着根本性的作用。
2022-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Electrically controllable surface magnetism on the surface of topological insulator
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体表面磁性杂质之间以螺旋狄拉克电子为媒介的RKKY相互作用。精确的解析表达式表明，RKKY相互作用由类海森堡项、类伊辛项和类DM项组成。这为我们提供了一种新的表面磁性电调控方法。掺杂磁性离子打开的能隙可以导致短程Bloembergen-Rowland相互作用。海森堡项、伊辛项和DM项之间的竞争导致了不同晶格上丰富的自旋组态和反常的霍尔效应。
2010-10-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of magnetism and electronic structures of substitutional $3d$ transition-metal impurities in bcc Fe
采用基于广义梯度近似（GGA）的全电子全势线性缀加平面波方法，研究了铁磁体心立方铁中Sc到Zn的$3d$杂质原子的磁性和电子结构.我们发现，一般来说，GGA的结果比局域自旋密度近似更接近实验值。计算的生成焓数据表明，在钢设计中，对三元Fe-C- $X$系统而不是二元Fe- $X$系统进行系统研究的重要性。根据局域Stoner模型，对晶格参数进行了优化，并讨论了杂质位自旋极化的条件。我们的计算与以前的工作一致，意味着Sc、Ti、V、Cu和Zn的局域自旋极化是由宿主Fe原子引起的。前过渡金属原子与宿主Fe原子反铁磁耦合，而后过渡金属原子与宿主Fe原子铁磁耦合。计算出的bcc Fe的总磁化强度（$M$）被从Sc到Cr的杂质元素作为反铁磁相互作用的结果而降低，对于铁磁耦合的溶质具有相反的效果。$M$的变化归因于最近邻相互作用，主要是杂质和主体原子之间的相互作用。原子平均磁矩一般遵循著名的Slater-Pauling曲线，但我们的结果不遵循Slater-Pauling曲线的线性。我们将这种差异归因于体心立方铁的弱铁磁性。计算得到的费米接触超精细场遵循局域磁矩的变化趋势。自旋轨道耦合的影响被发现是不显着的，虽然它在远离杂质网站的位置变得突出。
2010-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Multiband tight-binding model of local magnetism in GaMnAs
我们给出了GaAs中单个锰杂质和两个附近锰杂质的自旋和轨道分辨局域态密度（LDOS）。GaAs基质用sp^3紧束缚哈密顿量描述，Mn杂质用局域p-d杂化和在位势描述。价带内的局部自旋极化共振显著增强了带边附近的LDOS。对于两个附近的平行Mn时刻的受体状态杂交和分裂的能量。因此，扫描隧道光谱可以直接测量Mn-Mn相互作用作为距离的函数。
2004-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism of Ru and Rh thin films on Ag(001) substrate
在最近的X射线磁圆二色性实验中，我们对Ag（001）衬底上的Ru和Rh杂质以及金属膜进行了研究，没有发现与以前的理论工作相矛盾的局域磁矩。据认为，这种不一致性可能有三个主要原因：弛豫，合金化和多体效应。用第一性原理方法研究了上述体系中的一些，在考虑弛豫和合金化的情况下，仍然得到了磁性。对于低覆盖度的体系，Ru（$\sim$ 2.49 $μ_{B}$）和Rh（$\sim$ 2.00 $μ_{B}$）的磁矩都很高.自然地，随着覆盖范围的增加，磁矩接近于零。另外，还发现磁性使弛豫距离增大，而合金化使弛豫距离减小。用Stoner模型解释了磁性的行为。
2008-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Is N-doped SrO magnetic? A first-principles view
N掺杂的SrO似乎是d^0磁性的模型系统之一，其中磁性（或理想的铁磁性）归因于由离域O 2 p空穴介导的定域N 2 p自旋。在这里，我们提供了一个不同的观点，使用密度泛函计算。我们发现，N掺杂的SrO与单独的替代N杂质广泛假设在文献中是不稳定的，而不是替代和间隙N杂质的配对状态是显着更稳定，并具有比前者低得多的形成能6.7 eV。稳定的（N_{sub} - N_{int}）^{2-}二聚体的行为类似于带电荷的（N_2）^{2-}分子，并且每个分子的自旋=1。然而，它们的自旋极化的分子水平位于SrO的宽带隙内，因此交换相互作用弱到可以忽略不计。因此，N掺杂的SrO不能是铁磁性的，而是顺磁性的。
2012-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Proximity-induced magnetism in transition-metal substituted graphene
我们研究了两个相同的磁性杂质取代到石墨烯超晶格之间的相互作用。使用第一性原理方法，我们计算了不同空间间距的过渡金属取代石墨烯系统的电子和磁性。这些计算进行了比较，为三种不同的磁性杂质，锰，铬，钒。我们确定的电子能带结构，态密度，和密立根人口（磁矩）为每个原子，以及计算作为空间分离的函数的两个磁性原子之间的交换参数。我们发现磁性杂质的存在在石墨烯晶格中建立了明显的磁矩，其中的相互作用高度依赖于磁性原子和碳原子之间的空间和磁性特性，这导致铁磁或反铁磁行为。通过对交换能和偏态密度的分析，确定磁性原子间的相互作用属于RKKY相互作用。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Role of electronic excitation on the anomalous magnetism of elemental Copper
元素铜（Cu）的磁化率在低温下叠加在预期的非典型抗磁响应上显示出异常上升。这种温度依赖的磁化率，这也被称为居里尾，不能解释的基础上，拉莫尔抗磁性和泡利顺磁性的贡献预期在铜。利用价带共振光电子能谱和密度泛函理论计算结果，我们发现Cu 3d带的磁异常是由于空穴的存在，它来源于热激发的电子组态.因此，我们的研究强调了居里尾，这是通常被忽视的假设它无论是由于顺磁性杂质或缺陷，实际上可以是固有的材料，甚至简单的系统，如元素铜是容易受到电子激发引起异常磁状态。
2021-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics of carrier-mediated magnetism in semiconductors
我们提出了一个模型的载流子介导的铁磁性半导体，占载流子的温度依赖性。该模型允许竞争的磁状态的热力学稳定性分析，打开大门的建设磁相图。作为一个例子，我们分析了一个可能的可重入铁磁半导体的稳定性，其中温度的升高导致载流子密度的增加，使得磁性杂质之间的交换耦合增强，从而导致铁磁性的发生，随着温度的升高。
2007-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
On the magnetism of Ln{2/3}Cu{3}Ti{4}O{12} (Ln = lanthanide)
研究了Ln $_{2/3}$ Cu $_3$ Ti $_4$ O $_{12}$系列化合物的磁性和热力学性质。这里$Ln$代表镧系元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb。%大多数化合物被制备为单相多晶粉末%，没有任何痕量的杂质。通过$Ln=$ Gd、Er和Tm检测到杂质$(< 2%)$ %的边缘量。对于$Ln=$ Ce和Yb，发现了显著量的杂质相。研究的所有样品都在空间群$Im\bar{3}$中结晶，晶格常数遵循镧系收缩。Ce化合物的晶格常数揭示了Ce $^{4+}$的存在，导致组成Ce $_{1/2}$ Cu $_3$ Ti $_4$ O $_{12}$。从磁化率和电子自旋共振实验可以得出结论，铜离子总是携带一个自旋$S=1/2$和反铁磁秩序接近25\，K。Curie-Weiss温度可以近似地计算，假设两个亚晶格模型分别对应于铜和镧系离子。似乎重稀土的磁矩弱耦合到铜自旋，而对于轻镧系元素没有这样的耦合被发现。$4f$矩保持顺磁性下降到最低温度，与Tm化合物，这表明增强的Van-Vleck磁性由于非磁性单重基态的晶体场分裂$4f$歧管的例外。从比热测量，我们准确地确定了反铁磁有序温度，并获得有关稀土离子的晶体场状态的信息。热容量的结果还揭示了存在一小部分的Ce $^{3+}$的磁性$4f^1$状态。
2010-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Localization and magnetism of the resonant impurity states in Ti doped PbTe
以掺钛碲化铅为例，讨论了共振杂质态的局域化问题。用第一性原理方法研究了PbTe：Ti的电子结构，分析了态密度和Bloch谱函数。我们发现，钛创建的PbTe的导带中的共振态，然而，系统的光谱函数强烈建议这些状态的本地化，并显示与PbTe的电子结构差的杂交。本文给出的结果与先前报道的PbTe：Tl的光谱函数之间的对比与这些杂质对PbTe的热电势（S）的不同影响非常好地相关，对于PbTe：Tl，S大幅增加，而对于PbTe：Ti，S几乎没有影响。此外，系统的磁性进行了研究，并形成磁矩的Ti原子被发现，无论是有序（铁磁）和无序（顺磁性）相，表明PbTe：Ti可以是一个磁性半导体。
2014-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in Closed-shell Quantum Dots: Emergence of Magnetic Bipolarons
类似于原子和原子核，半导体量子点表现出壳的形成。对量子点磁性行为的预测通常是基于壳层的占位性。因此，假设闭壳量子点是固有的。在这里，我们提出了一种可能性的磁性掺杂磁性杂质的点。在两个相互作用的费米子系统的例子中，闭壳层结构的最简单的体现，我们证明了一个新的破缺对称基态的出现，既不是自旋单线态，也不是自旋三线态。我们提出了我们的预测和磁点结构来执行它们的实验测试。
2011-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of Magnetism and Superconductivity in 3d Transition-Metal- MgB_2 Alloys
在原子球近似下，用KKR-CPA方法研究了3d过渡金属-MgB_{2}合金Mg_{0.97} TM_{0.03} B_{2}，（TM \equiv Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn）的电子结构.对于非极化计算，我们对Mg_{0.97} TM_{0.03} B_{2}合金的结果与其它s和s-p金属中3d杂质的结果相似。特别是，与3d杂质的局域态密度（DOS）是相似的，我们以前的工作3d杂质在体铝。自旋极化计算，我们发现只有合金的V，Cr，Mn，Fe和Co与MgB_{2}是磁性的所有3d元素。我们还发现MgB_{2}中的Cr和Mn具有较大的局部磁矩，分别为2.43 μ B和2.87 μ B。我们利用相干势近似下得到的Mg_{0.97} TM_{0.03} B_{2}合金的非极化自洽势，用Gaspari-Georffy公式计算了电子-声子耦合常数λ，用Allen-Dynes方程计算了超导转变温度T_{c}。我们发现，计算的T_{c}是最低的Mg_{0.97} Cr_{0.03} B_{2}和最高的Mg_{0.97} Zn_{0.03} B_{2}，在定性与实验一致。计算的T_{c}从Mn到Zn的变化趋势也与可用的实验数据相似。我们对T_{c}的变化的分析表明，这种变化是费米能处的总DOS与沿Γ到A方向的态的产生/去除之间的相互作用[P. P. Singh，cond…
2002-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Square-lattice magnetism of diaboleite Pb2Cu(OH)4Cl2
我们报告的准二维磁性的天然矿物diaboleite Pb 2Cu（OH）4Cl 2与tetraxylate晶体结构，这是密切相关的受抑自旋1/2磁铁PbVO 3。在最近邻交换为J~35 K，非磁性杂质约占5%的稀正方晶格上，用Heisenberg自旋模型很好地描述了蓝闪石的磁化率。自旋晶格的稀释反映了铜空位的形成，这是由diaboleite的晶体结构所容忍的。在TN~11 K以下，磁面间的弱耦合触发了长程反铁磁有序。我们还分析了热容数据中的长程序特征，并讨论了用热容测量识别磁相变的能力。
2013-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism in Cr-doped ZnS: Density-functional theory studies
采用密度泛函理论计算了立方结构Zn 1-xCrxS的磁性和聚集趋势，结果表明：所有研究的构型都表现出基态半金属铁磁性（HMF），Cr杂质在能量上有利于平面团簇形成δ掺杂结构. Zn0.75Cr0.25S和Zn0.875Cr0.125S的单层δ掺杂结构的铁磁稳定能（Δ EAF）分别为0.551和0.561 eV/Cr-Cr对。Zn0.875Cr0.125S的半层δ掺杂结构和Zn0.75Cr0.25S的双层δ掺杂结构的Δ EAF分别为0.394和0.166 eV/Cr-Cr对。此外，我们的研究表明，立方ZnS/CrS异质结构，一个极端的情况下，δ掺杂结构，也显示出基态HMF。HMF的起源进行了讨论，使用一个简单的晶体场模型。最后，我们展望了Zn_（1-x）Cr_xS在自旋电子学方面的潜在应用。
2009-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin-orbit quantum impurity in a topological kagome magnet
单原子杂质诱导的量子态是当前材料科学和信息科学的前沿课题。自旋轨道耦合关联kagome磁体是近年来出现的一类新型拓扑量子材料，尽管单原子杂质的影响还没有得到研究。在这里，我们使用国家的最先进的扫描隧道显微镜/光谱（STM/S）研究原子铟杂质的拓扑kagome磁铁Co 3Sn 2S 2，这是设计来支持自旋轨道量子态。我们发现每个杂质都有一个强定域束缚态。我们的系统磁化极化隧道探测揭示了它的自旋向下极化的性质与一个不寻常的时刻-5uB，指示额外的轨道磁化。当两个杂质之间的距离逐渐缩小时，它们各自的束缚态相互作用并形成量子化的分子轨道态。三个相邻杂质的分子轨道由于几何、磁性和自旋轨道耦合的结合而进一步表现出有趣的分裂，类似于拓扑外尔费米子线的分裂12，19。我们的工作证明了单个原子杂质的磁性和自旋轨道耦合之间的量子级相互作用，这为拓扑kagome磁体中的涌现杂质行为以及自旋轨道量子杂质在信息科学中的潜力提供了见解。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic properties of nanosized diluted magnetic semiconductors with band splitting
本文考虑了稀磁半导体薄膜和线的非均匀磁性的连续模型，并考虑了导致磁性杂质间接相互作用（例如通过RKKY机制）的载流子有限自旋极化。不同自旋取向的磁化强度和载流子浓度的空间分布（跨膜厚或线半径）以及平均磁化强度的温度依赖性被确定为非线性积分方程的解。
2009-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the Intrinsic Magnetism of Non-Magnetic Glasses
普通的多组分硅酸盐玻璃属于一类无定形绝缘体，通常不显示特殊形式的磁性，除了来自组成原子的芯电子的拉莫尔主导抗磁性和由于无处不在的Fe族稀顺磁性杂质的非本征朗之万顺磁性。在这里，我们表明，在SQUID磁强计测量的三个案例研究玻璃类型的宏观磁化强度不能仅仅通过Larmor-Langevin的贡献来解释。特别是，我们揭示了一种新的{ \em内在}的贡献，由于非晶结构本身的体积磁化强度，一个贡献，这是奇特的温度和磁场的依赖性，并代表了第一个真正的磁效应在名义上的非磁性玻璃。对于这种效应，我们所知道的唯一理论解释，以及能够始终如一地解释实验数据的理论解释，需要重新思考纳米尺度下玻璃的原子组织。
2021-10-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring epitaxial growth and magnetism in La1-xSrxMnO3 / SrTiO3 heterostructures via temperature-driven defect engineering
在一类强相关氧化物中，La 1-xSrxMnO 3 $-$是一种居里温度高于室温的半金属铁磁体，$-$作为存储器存储和自旋电子学应用的功能构建块引起了巨大的兴趣。在这方面，缺陷工程一直是长期追求的焦点，以制造在结构和磁性能方面具有最高质量的LSMO薄膜。在这里，我们讨论的结构缺陷，如氧空位和杂质岛，和磁性之间的相关性在La0.74Sr0.26MnO3/SrTiO 3（LSMO/STO）外延异质结构的生长温度和沉积后退火条件的系统控制。当在500 $-$ 700 $^{\circ}$ C范围内增加生长温度时，外延LSMO膜经历氧化学计量的逐步改善，导致增强的磁特性。然而，同时，高生长温度的使用触发杂质从STO的本体的扩散，这导致在膜/衬底界面处产生非化学计量的、树枝状的SrMoOx岛。作为一种有价值的解决方法，在约500 $^{\circ}$ C的相对低的温度下生长的LSMO膜的沉积后退火允许获得高质量的外延、原子级平坦的表面以及高于室温的急剧的磁转变和鲁棒的铁磁性。此外，在这种优化的制造条件下，作为LSMO膜厚度的函数的磁死层的形成的可能方案进行了讨论。我们的研究结果提供了有效的路线，通过温度控制的缺陷工程，精细定制LSMO薄膜的结构和磁性能之间的复杂的相互作用。
2022-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Surface magnetism of strontium titanate
SrTiO 3在氧化物电子学中起着核心作用。它是基于钙钛矿结构薄膜叠层的功能氧化物异质结构的选择衬底，并且其表面或与极性氧化物（例如LaAlO3）的界面可以由于电子重构或氧缺陷的存在而成为二维导体。在文献中有大量关于SrTiO 3的磁序的不一致的报道。在这里，我们报告了一个系统的实验研究，旨在建立如何以及何时SrTiO 3可以开发一个磁矩在室温下。来自四家不同供应商的抛光100、110或111晶体切片在750 °C真空退火前后进行了表征，无论是单晶还是粉末形式。在表面和本体中分析杂质含量。除了潜在的内在抗磁性的SrTiO 3，磁信号是三种类型的居里定律的敏感性，由于稀释磁性杂质在ppm水平，滞后，温度依赖性的铁磁杂质的贡献，和实际无滞后，缺陷相关的温度无关的组件，饱和在约200 mT。后一种成分是内在的。它通常是最大的，达到每平方纳米表面积10个玻尔磁子或更多，并在室温下的低场中主导磁响应。它与表面附近的缺陷有关，并且可以通过用Tiron（C6H4Na2O8S2）处理来破坏，Tiron是一种电子供体分子，在表面与钛形成强络合物。这种不寻常的高温铁磁响应的起源进行了讨论。
2016-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Single crystal growth of iridates without platinum impurities
铱酸盐由于其在强自旋轨道耦合极限下的独特磁性和可能的非常规超导性，在过去的十年里引起了人们的极大兴趣。生长铱酸盐单晶的标准方法是使用铂坩埚的助熔剂法。在这里，我们表明，这种广泛使用的方法妥协的铂杂质包括样品质量。我们发现，在铱坩埚中生长的Sr 2 IrO 4单晶显示出显着的差异，从铂坩埚中生长的样品表征，使用拉曼光谱，电阻率，磁化强度，光学三次谐波产生，共振X射线衍射和共振非弹性X射线散射测量。特别是，我们表明，几个相当大的强度的峰值消失在拉曼光谱的样品中不含铂杂质，和一个显着更大的活化能提取的电阻率数据相比，以前报道的值。此外，我们没有发现以前报道的滑移对称性破缺的结构扭曲的证据，并确认I41/acd空间群的晶格对称性。虽然铂杂质在磁性能中不明显，因此在化学计量绝缘相中很长一段时间都没有被注意到，但它们的影响对化学掺杂化合物的输运性能更加有害。因此，我们的研究结果表明，使用的生长方法，避免铂杂质的固有的物理性质的铱酸盐的调查，和可能的超导相。
2022-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetic properties of undoped Cu2O fine powders with magnetic impurities and/or cation vacancies
采用不同的化学方法合成了三种不同尺寸和形貌的微米和亚微米级未掺杂的Cu_2 O半导体粉末。这些样品包括直径为200 nm的纳米球、尺寸为1微米的八面体和尺寸为800 nm的多面体。它们表现出广泛的磁性。在低温（T = 5 K）下，八面体样品是抗磁性的.纳米球是顺磁性的。另外两个多面体样品在不同的运行通过相同的过程中合成的发现，显示出不同的磁性。其中一种样品具有弱铁磁性，T_C = 455 K，饱和磁化强度在T = 5 K时为0.19 emu/g，另一种样品具有顺磁性。根据检测到的Fe、Co和Ni的杂质浓度估计的总磁矩太小，无法解释观测到的一到两个数量级的磁性。通过密度泛函理论（DFT）计算表明，Cu 2 O晶格中的阳离子空位是产生感应磁矩的可能原因之一.结果进一步预言，当n_C超过12.5%时，缺陷引起的磁矩有利于铁磁耦合的基态。这为解释观测到的磁性提供了一个可能的方案。在目前的工作中，特别是在理论计算的调查的局限性，进行了讨论，并提出了进一步研究的可能领域。
2008-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Signature of gate-tunable magnetism in graphene grafted with Pt-porphyrins
在石墨烯中诱导磁性有很大的希望，例如控制与栅电极的交换相互作用和产生奇异的磁相。迄今为止，用磁性分子或原子涂覆石墨烯主要导致石墨烯迁移率降低。在目前的工作中，我们表明，铂卟啉吸附在石墨烯上导致增强的流动性和栅极依赖的磁性。我们报道了卟啉可以是供体或受体，这取决于石墨烯的初始掺杂。卟啉在石墨烯上的带电杂质周围转移电荷和电荷，减少石墨烯掺杂并增加其迁移率。此外，电离的卟啉带有磁矩。利用介观输运对磁性的敏感性，特别是超导邻近效应和电导涨落，我们探讨了电离卟啉的相互作用磁矩在石墨烯中诱导的磁序。在磁性的签名中，我们发现了具有奇数分量的两端磁阻波动，这是零场时反对称性破缺的一个标志，在未涂覆的石墨烯样品中不存在。当石墨烯连接到超导电极时，感应的磁性导致超电流的栅极电压依赖性抑制、修改的磁干涉图案和栅极电压依赖性磁滞。对于长超导体石墨烯超导体结和具有最高初始掺杂的样品，磁性特征是最大的，与更大数量的电离的并且因此磁性的卟啉相容。我们的研究结果表明，长程磁性通过电离的卟啉磁矩通过石墨烯诱导。这种磁相互作用由石墨烯中载流子的密度控制，这种可调谐性可以在自旋电子学应用中加以利用。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable magnetic coupling in ultrathin topological insulator films due to impurity resonances
我们从理论上研究了磁性杂质之间的交换相互作用，考虑到低能量的杂质产生的拓扑绝缘体薄膜。我们发现局域感生杂质共振强烈影响磁矩之间的交换相互作用。特别是，我们发现一个非共线的对齐是更有利的比共线的铁磁对齐时，杂质状态被忽略，只考虑原始的拓扑绝缘体能带结构。此外，我们表明，通过施加一个电场垂直于薄膜，交换相互作用可以大大增强。这为通过电场实现高度可调的磁性开辟了可能性。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic CuMnAs: Ab initio description of finite temperature magnetism and resistivity
反铁磁体（AFM）中的非共线磁矩导致电输运的复杂行为，甚至导致电阻率因温度升高而降低。正确处理这种现象是需要了解原子力显微镜系统在有限的温度，但这些影响的第一原理描述是复杂的。用从头算技术，我们研究了三种模型的自旋涨落（磁振子）影响AFM CuMnAs中的输运，该模型是数值上可行的，易于实施的其他研究。我们在数值上证明了一个完全相对论共线无序局部矩的方法，我们提出了它的无补偿推广。由磁振子、声子及其组合引起的电阻率饱和或降低（高于约100 Ω）。400 K）的电子结构的变化进行了观察和解释。在相干势近似下，我们的有限温度方法也可以应用到系统中的杂质，这被发现有一个很大的影响，不仅对剩余电阻率，但也对倾斜的磁矩从AFM铁磁（FM）状态。
2020-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Connection between Bandgap Evolution and Strains of Octahedron in non-Perovskite \b{eta}-MnO2 under pressure: A First Principle Study
由于八面体的旋转和畸变引起的晶格畸变是一个高度集中的现象，它对材料的带隙、磁性和光学性质等产生深刻的影响。金红石型\b{eta} -MnO 2是一种广泛应用的八面体非永磁材料。我们采用密度泛函理论（DFT）系统地研究了它的稳定性、电子结构、磁性结构以及0-100 GPa范围内的光学性质。研究发现，由于Mn-d态和O-p态的相互作用，Pnnm相的禁带宽度随着压力的增加而增大或缩小，这是由于键长和键角之间的竞争.在SiO_2，GeO_2，SnO_2和PbO_2的Pnnm相中也发现了相同的压力引起的带隙演化。Pnnm相和Pa-3相的八面体连接方式不同导致了有趣的压力诱导带隙扩大。在Pa-3相，禁带宽度可以通过压力调节到1.34eV，满足Shockley-Queisser极限。此外，两个高压相可以淬火到环境压力。加上其机械、光学和反铁磁特性，它确保了MnO 2作为光伏材料的应用，适用于所有工作条件和多用途。本研究拓展了MnO 2的应用范围，并提出了一些新的压致禁带扩大机理。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling hidden charge density waves in single-layer NbSe$_2$ by impurities
我们采用{ \it{ab-initio} }方法研究了单层NbSe $_2$中的电荷密度波，并探讨了过渡金属原子对电荷密度波的影响.我们的计算再现所观察到的斜方晶相在单层NbSe $_2$在清洁的限制，建立三个不同的扭曲结构之间的能量顺序，两个三角形的Nb-Nb簇和第三个，积极不利的，由六角Nb-Nb簇组成。这种能量顺序，与已知的实验工作一致，被Co和Mn的吸附所逆转，这有利于形成六角Nb-Nb簇;这种CDW结构从对称性的角度来看确实是允许的，但隐藏在纯单层中，因为它处于更高的能量。其他吸附物，K和Ga，仍然有利于三角形Nb-Nb簇中的一个，而抑制另一个。我们报告如何扭曲的结构之间的能量差与这些吸附物的变化。此外，过渡金属诱导磁性并有利于降低电荷密度分布的对称性。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-Principles Study of the Electronic and Magnetic Properties of Defects in Carbon Nanostructures
理解石墨烯纳米结构的磁性有助于未来的自旋电子学应用。已知这些磁特性主要取决于缺陷的存在。在这里，我们回顾了我们最近的理论研究，使用密度泛函计算的两种类型的缺陷在碳纳米结构：取代掺杂与过渡金属，和sp $^3$型缺陷与有机和无机分子的共价官能化。我们专注于这些缺陷，因为它们可以用来在石墨烯基材料中产生和控制磁性。我们的主要结果总结如下：i）取代金属杂质是完全理解使用的模型的基础上的金属原子的$d$状态和与未重构的D $_{3h}$碳空位的缺陷能级之间的杂化。我们确定了三种不同的制度，与占领不同的杂交水平，这决定了这种类型的掺杂获得的磁性能; ii）1.0 $μ_B$的自旋矩总是诱导化学功能化时，一个分子化学吸附在石墨烯层通过一个单一的C-C（或其他弱极性）共价键。吸附物之间的磁耦合显示了一个关键的依赖于亚晶格吸附网站。这种效应类似于H吸附，然而，具有普遍性; iii）可以使用应变来控制替代金属杂质的自旋矩。特别是，我们表明，虽然镍替代是非磁性的平面和无应变的石墨烯，这些缺陷的磁性可以通过施加单轴应变或曲率的石墨烯层激活。这些结果为石墨烯及相关材料中缺陷诱导磁性的形成和控制提供了关键信息。
2013-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of magnetic field and magnetic impurities in Ising superconductors
本文研究Ising超导体中磁场与磁性杂质的耦合，提出以沉积$3d$磁性原子的NbSe$_2$单层为实验体系，并预测Cr掺杂时面内磁场可通过改变散射类型提升临界温度。
2024-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Intrinsic Quantum Clusters in Kagome Weyl Semimetal Co3Sn2S2
本研究利用多种显微与能谱技术，揭示了磁性Weyl半金属Co3Sn2S2表面内禀氧缺陷形成的量子团簇，阐明了其在不同表面端接下对电子态、对称性及磁响应的差异化调控机制，为关联与拓扑系统中的杂质驱动现象提供了可调谐研究平台。
2025-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Superexchange dominates in magnetic topological insulators
有人认为，在拓扑绝缘体中增大的自旋磁化率（由Van Vleck的形式主义描述）解释了掺杂过渡金属杂质的铋-锑拓扑硫属化物的铁磁性。相反，早期对碲化汞和相关拓扑系统的研究指出，Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用（布隆贝格根-罗兰机制）的带间模拟导致局域自旋对之间的反铁磁耦合。在这里，我们批判性地重新审视这两种方法，显示它们的缺点，并阐明为什么带间贡献的大小是小的，即使在拓扑系统。从所提出的理论方法和我们的计算研究Mn掺杂碲化汞和碲化镉的磁性，我们得出结论，在没有带载流子，超交换占主导地位，其符号取决于磁性杂质的协调和电荷状态，而不是在拓扑类的主机材料。
2022-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First Principles Calculations of Defects in Unstable Crystals: Austenitic Iron
第一性原理计算对许多不同材料中点缺陷的能量有了新的认识，这些信息不能从实验中容易地获得。大多数这样的计算是在零开尔文下进行的，假设有限温度对缺陷能量和势垒的影响很小。然而，在某些材料中，感兴趣的稳定晶体结构在0 K下是机械不稳定的。在这种情况下，需要采用替代方法。在这里，我们介绍了使用VASP代码对奥氏体铁进行的第一性原理计算的结果。我们确定了一个合适的参考状态的共线磁性是反铁磁双层（AFM-d），这是稳定的和较低的能量比其他可能的模型的低温极限的顺磁性fcc铁。然后，我们考虑溶解典型的合金杂质（镍，铬）在材料中的能量，和它们的相互作用与点缺陷典型的辐照环境。我们表明，使用标准的方法，有一个非常强的依赖于所选择的参考状态上的计算缺陷形成能。此外，局部自由体积磁性和能量学之间存在相关性。替代Ni和Cr对缺陷性质的影响很弱，很少超过十分之一eV，因此少量Ni和Cr不太可能对高温下奥氏体铁的辐射损伤产生显著影响。
2011-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Robust superconductivity and fragile magnetism induced by the strong Cu impurity scattering in the high-pressure phase of FeSe
FeSe的超导电性在外加压力下强烈增强，并提出从结构和磁相的非线性耦合中产生。Fe平面内的小杂质可以在环境压力下强烈破坏FeSe中的对形成，并且还可以揭示正常相和超导相之间的相互作用。在这里，我们研究如何在Fe平面内的杂质引起的Cu替代可以改变竞争的电子相的FeSe在高压之间的平衡。在没有外加磁场的情况下，在低压下，超导相和超导相受到类似因素的抑制。另一方面，在高压下，10千巴以上，超导性保持不变，尽管在零磁场中没有任何与磁相相关的传输特征。然而，通过施加磁场，电阻率在温度的激活行为之前显示异常，被分配给磁异常。我们发现，高压超导相的FeSe是强大的，并保持增强的Cu杂质的存在下，而磁性相不是。这可能表明，高- $T_{\rm c}$超导性有一个符号保持序参量在一个相当玻璃化的磁相的存在。
2022-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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 iridium double perovskite Sr2YIrO6 revisited: A combined structural and specific heat study
最近，铱酸盐双钙钛矿Sr $_2$ YIrO $_6$由于在该Ir $^{5+}$（5d $^4$）材料中的意外磁性的报道而引起了相当大的关注，其中根据J $_{eff}$模型，预期非磁性基态。然而，在最近的工作系列Ba $_{2-x}$ Sr $_x$ YIrO $_6$的多晶样品没有磁转变的迹象已被发现。我们提出了一个结构，磁性和热力学特性的Sr $_2$ YIrO $_6$单晶，强调的比热温度和磁场的依赖性。在这里，我们证明了线索的作用，单晶X-射线衍射的结构表征的Sr $_2$ YIrO $_6$双钙钛矿晶体的报告检测的$\sqrt{2}a \times \sqrt{2}a \times 1c$超级电池，其中$a$，$b$和$c$的单斜晶系子电池的晶胞尺寸。与Sr $_2$ YIrO $_6$中Ir $^{5+}$（5d $^4$）的非磁性基态相一致，在430 mK以下没有观察到磁性跃迁.此外，我们的研究结果表明，低温异常中观察到的比热是不相关的长程磁序的开始。相反，它被确定为由样品中存在的顺磁性杂质引起的肖特基异常，其数量级为$n \sim 0.5(2)$ \%。这些杂质导致不可忽略的自旋相关性，尽管如此，与长程磁有序无关。
2016-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Emergence and Frustration of Magnetic Order with Variable-Range Interactions in a Trapped Ion Quantum Simulator
挫折感，或者说网络中相互作用的成分之间的竞争，通常是导致许多身体系统复杂性的原因，从社会和神经网络到蛋白质折叠和磁性。在量子磁系统中，阻挫自然产生于自旋晶格的几何形状或长程反铁磁耦合的存在所产生的自旋-自旋相互作用的竞争。阻挫磁性是诸如量子自旋液体、自旋玻璃和自旋冰等知之甚少的系统的标志，这些系统的基态是大规模简并的，并且可以携带高度的量子纠缠。材料中阻挫磁性的受控研究受到短动力学时间尺度和杂质存在的阻碍，而数值模拟在处理N~30粒子以上的动力学时通常是棘手的。或者，可以利用量子模拟器来直接设计受控量子系统之间的预定挫折相互作用，并且一些小规模实验已经朝着这个方向发展。在这篇文章中，我们对一个具有横场的长程反铁磁量子伊辛模型进行了量子模拟。我们通过不断调整相互作用的范围来直接控制挫折的量，并通过空间分辨的自旋检测来直接测量自旋关联函数及其动力学。我们发现了一个明显的依赖性的挫折的量的磁顺序，并提取签名的量子相干性在由此产生的阶段。
2012-09-29 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Origin of magnetic interactions and their influence on the structural properties of Ni2MnGa and related compounds
在这项工作中，我们进行第一性原理DFT计算，研究磁性和结构性能之间的相互作用在Ni2MnGa。我们表明，奥氏体（立方）和非调制马氏体（四相）相的相对稳定性取决于锰原子之间的磁相互作用。虽然标准的近似DFT泛函稳定后一阶段，更准确的处理电子本地化和磁性，得到DFT+U，抑制非调制tetraphite结构的化学计量的化合物，更好地符合实验。我们表明，安德森杂质模型，与锰原子作为磁性杂质处理，可以解释这一观察和超交换RKKY型相互作用之间的平衡，由Ni d和Ga p轨道介导的确定晶体的平衡结构。安德森模型也被证明捕获的结构性能上的每单位电池的价电子的数量的效果，通常被用作经验参数来调整的Ni2MnGa基合金的行为。最后，我们表明，过量的Mn的非化学计量组成促进过渡到非调制的四元结构，与实验一致。
2012-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized imaging of the antiferromagnetic structure and field-tunable bound states in kagome magnet FeSn
戈薇金属是一个令人兴奋的游乐场，探索拓扑学，电子相关性和磁性交叉的新现象。特别是FeSn基可果美磁体家族因其简单的层状晶体结构和可调拓扑电子能带结构而吸引了大量的关注。尽管在理解它们的体性质方面取得了重大进展，但在许多这些系统中，表面电子和磁性结构尚未得到充分探索。在这项工作中，我们专注于一个原型kagome金属FeSn。使用自旋平均和自旋极化扫描隧道显微镜的组合，我们提供了第一个原子尺度的可视化的层状反铁磁结构在FeSn的表面。与铁磁体Fe3Sn2的场可调电子结构相比，FeSn的电子态密度对外加磁场的影响很强.有趣的是，尽管场不敏感的电子能带结构，FeSn表现出绑定状态绑定到特定的杂质与大的有效力矩，强烈耦合到磁场。我们的实验提供了必要的FeSn的理论建模微观的见解，并作为一般的拓扑磁体的自旋极化测量的弹簧板。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Reversible room-temperature ferromagnetism in Nb-doped SrTiO3 single crystals
氧化物室温铁磁性的研究一直是凝聚态物理的圣杯之一。室温下观察到的铌掺杂钛酸锶单晶铁磁性报道在这个快速通信。铁磁性可以通过空气退火（使样品主要是抗磁性的）消除，并可以通过随后的真空退火恢复。磁矩的温度依赖性与载流子密度的温度依赖性相似，表明磁性与自由载流子密切相关。结果表明，铁磁性是由氧空位引起的。此外，在平行于电流的磁场下，观察到滞后磁阻，表明磁矩在样品的平面内。进行了X射线光电子能谱、静态飞行时间和动态二次离子质谱以及质子诱导X射线发射测量来检查磁性杂质，表明观察到的铁磁性不太可能是由于任何磁性污染物造成的。
2013-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ubiquitous impact of localised impurity states on the exchange coupling mechanism in magnetic topological insulators
自从在磁性掺杂拓扑绝缘体（MTI）Cr：（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$和V：（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$中发现量子反常霍尔效应以来，寻找铁磁性发生的交换耦合机制一直是一个中心问题，并提出了各种不同的方案。结合共振光电子能谱、X射线磁二向色性和多重配位场论，我们确定了（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$中V和Cr杂质的局域电子和磁性组态。虽然强的pd杂化被发现这两种掺杂剂类型，其三维态密度显示出显着的差异。最先进的第一性原理计算显示了这些杂质状态如何介导特征短程pd交换相互作用，其强度敏感地随3d状态相对于费米能级的位置而变化。不同的主机化学计量的薄膜上的测量支持这一趋势。我们的研究结果建立了必不可少的作用，杂质状态介导的交换相互作用的磁性MTI。
2020-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering the electronic and magnetic properties of monolayer TiS$_2$ through systematic transition-metal doping
本研究利用第一性原理计算探讨了3$d$过渡金属掺杂对单层TiS$_2$电子和磁性质的影响，发现掺杂后出现多种电子和磁相，铬在1T和1H结构中均表现出最大磁矩，表明该材料在磁性应用中具有高度可调性。
2024-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Quantum paramagnetism in a non-Kramers rare-earth oxide: Monoclinic $\rm Pr_2Ti_2O_7$
本研究通过实验证实单斜Pr$_2$Ti$_2$O$_7$单晶在低至1.8 K下呈现单重态基态量子顺磁性，归因于低对称晶体场将Pr$^{3+}$多重态分裂为36个单重态，并报道了TSFZ法生长高质量单晶的方法。
2023-06-17 cond-mat.mtrl-sci
