尖晶石结构的锂锰氧化物（LiMn $_2$ O $_4$）是目前用作二次锂离子电池的阴极的材料，但其性质尚未完全了解。在这里，我们报告的计算调查的反转热力学和电子行为的锂锰$_2$ O $_4$来自自旋极化密度泛函理论计算与哈伯德哈密顿量和远程色散修正（DFT+ $U-$ D3）。通过对LiMn $_2$ O $_4$的构型自由能的分析，阐明了LiMn尖晶石的部分逆平衡阳离子分布。这种平衡程度的反转是合理化的晶体场的稳定效果和阳离子的大小之间的差异。我们比较了原子的电荷与氧化数为每个程度的反转。我们发现，一旦这些离子占据的尖晶石的四面体和八面体网站的Mn电荷的偏析。我们得到了电子能带结构和态密度的原子投影，表明正常的LiMn $_2$ O $_4$具有半金属性质，而完全反尖晶石是绝缘体。这种材料是在亚铁磁状态的反和部分反阳离子的安排。优化的晶格和氧的参数，以及反转的平衡程度，是与现有的实验数据。部分逆平衡反转度在解释锂离子迁移和LiMn $_2$ O $_4$尖晶石的表面性质方面是重要的。
英文摘要：
The spinel-structured lithium manganese oxide (LiMn$_2$O$_4$) is a material currently used as cathode for secondary lithium-ion batteries, but whose properties are not yet fully understood. Here, we report a computational investigation of the inversion thermodynamics and electronic behaviour of LiMn$_2$O$_4$ derived from spin-polarised density functional theory calculations with a Hubbard Hamiltonian and long-range dispersion corrections (DFT+$U-$D3). Based on the analysis of the configurational free energy, we have elucidated a partially inverse equilibrium cation distribution for the LiMn$_2$O$_4$ spinel. This equilibrium degree of inversion is rationalised in terms of the crystal field stabilisation effects and the difference between the size of the cations. We compare the atomic charges with the oxidation numbers for each degree of inversion. We found segregation of the Mn charge once these ions occupy the tetrahedral and octahedral sites of the spinel. We have obtained the atomic projections of the electronic band structure and density of states, showing that the normal LiMn$_2$O$_4$ has half-metallic properties, while the fully inverse spinel is an insulator. This material is in the ferrimagnetic state for the inverse and partially inverse cation arrangement. The optimised lattice and oxygen parameters, as well as the equilibrium degree of inversion, are in agreement with the available experimental data. The partially inverse equilibrium degree of inversion is important in the interpretation of the lithium ion migration and surface properties of the LiMn$_2$O$_4$ spinel.
Understanding the electronic and ionic conduction and lithium over-stoichiometry in LiMn$_2$O$_4$ spinel
采用密度泛函理论和Heyd-Scuseria-Ernzerhof屏蔽杂化泛函，对尖晶石型锂锰氧化物LiMn $_2$ O $_4$中的缺陷热力学和输运进行了第一性原理研究.我们发现，本征点缺陷的LiMn $_2$ O $_4$具有低的形成能，因此可以发生与高浓度。电子传导通过小极化子的跳跃进行，并且离子传导通过锂空位和/或非线性迁移机制发生。总电导率主要由电子贡献决定。发现LiMn $_2$ O $_4$倾向于锂过化学计量，即，锰位锂过量，以及Mn $^{3+}$ /Mn $^{4+}$无序。在LiMn $_2$ O $_4$样品中也可能出现其他缺陷，例如锰反位和空位以及锂杂质。根据我们的研究结果，我们讨论了可能的影响的电化学性能的缺陷，并提供解释的实验观察和缺陷控制的合成和缺陷表征的指导方针。
Phase stability of cation-doped LiMnO$_{2}$]{Phase stability of cation-doped LiMnO$_{2}$ within the GGA+U approximation
对锂离子电池的候选阴极材料LiMn $_{1-x}$ M $_x$ O $_{2}$（其中（$x=0.25$，M=Ni，Fe，Co，Mg））进行GGA+U近似内的第一原理密度泛函理论计算，以研究掺杂对单斜结构相对于层状菱面体结构的不稳定性的影响。这项工作的主要动机是确定在何种程度上的预测电子更现实的GGA+U治疗将不同于GGA内获得的。发现了一些显著的质的变化：对于菱形结构的原始体系，Mn离子在GGA+U中表现出高自旋态，而不是GGA中的低自旋（金属）态。掺杂的菱面体结构在GGA+U中是不稳定的，而不是像在GGA中那样是亚稳定的。在单斜结构中，GGA+U和GGA中的掺杂剂氧化态相同（三价Fe，二价Co，Ni）。Co和Ni离子在GGA+U中的自旋态比在GGA中的自旋态高。二价掺杂剂在GGA+U内比三价掺杂剂更大程度上使单斜结构不稳定，如从先前GGA计算所预期。总的来说，我们的研究结果表明，GGA和GGA+U中计算的性质之间的相对接近的协议有时可能是误导，因为潜在的电子行为可能是深刻的不同。
Cation-ordered A$'_{1/2}$A$''_{1/2}$B$_2$X$_4$ magnetic spinels as magnetoelectrics
结果表明，在APDMATHABMO A $''_{1/2}$ B $_2$ X $_4$磁性尖晶石中，$'$和$''$阳离子的1：1有序排列导致了磁电性能的出现.磁感应电极化的可能值计算使用最近提出的微观模型，它考虑到自旋相关的电偶极矩的磁性离子位于非中心对称的晶体位置。我们建立了阳离子有序尖晶石中磁相变的唯象模型，描述了B阳离子自旋的铁磁和反铁磁有序模式，并计算了各自的磁电响应。我们发现有序尖晶石的磁电系数在铁磁相变或弱铁磁相变时出现发散。
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…
First-principles calculation of magnetoelastic coefficients and magnetostriction in the spinel ferrites CoFe2O4 and NiFe2O4
采用GGA+U方法，利用密度泛函理论计算了尖晶石型铁氧体CoFe_2 O_4和NiFe_2 O_4的磁致伸缩常数.特别强调的是致力于不同的可能的阳离子分布上的B位亚晶格的反尖晶石结构上计算的弹性和磁弹性常数的影响。我们发现，所产生的diely-lowering只有一个可以忽略不计的影响，这两个系统的弹性常数以及NiFe 2 O 4的磁弹性响应，而CoFe 2 O 4的磁弹性响应更强烈地依赖于特定的阳离子的安排。在所有情况下，我们计算的磁致伸缩常数与现有的实验数据吻合良好。因此，我们的工作铺平了道路，更详细的第一性原理研究的化学计量和阳离子反转的尖晶石铁氧体的磁致伸缩性能的影响。
First-principles investigations into the thermodynamics of cation disorder and it's impact on electronic structure and magnetic properties of spinel $Co\left(Cr_{1-x}Mn_{x} \right)_{2}O_{4}$
Magneto-Structural Coupling Enables Cryogenic Cation Redistribution in a Spinel Oxide
Hainan University（海南大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Spallation Neutron Source Science Center（散裂中子源科学中心）；University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室）
Disentangling the contributions of individual cations to magnetic order in a spinel high entropy oxide
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；Canadian Light Source（加拿大光源）
First principles electronic structure of spinel LiCr2O4: A possible half-metal?
我们采用第一性原理电子结构计算来研究假设的（但似乎合理的）氧化物尖晶石，LiCr 2 O 4与d^{2.5}电子配置。在第一性原理框架下，通过结构弛豫得到了该化合物的晶胞（立方）和内部（氧位）结构参数。在单电子能带图中，我们发现LiCr_2 O_4是磁性的，是一种候选的半金属。电子结构是从密切相关的和众所周知的金红石半金属氧化铬有很大的不同。特别是，我们发现一个较小的导带宽度的尖晶石化合物，也许是由于不同的拓扑结构的尖晶石晶体结构，和降低的氧化态。在LiCr_2 O_4立方晶体结构的参数空间中映射了其磁性和半金属性。与超导LiTi 2 O 4（d^{0.5}）、重费米子LiV 2 O 4（d^{1.5}）和电荷有序LiMn 2 O 4（d^{3.5}）的比较表明，在这些非常不同的材料中，几乎刚性的能带图像涉及E_F位置的简单移动。比较还与ZnV 2 O 4（d^{2}），相关绝缘体，经历了结构和反铁磁相变的电子结构。
Ultra-Soft Ferrimagnetism in a High-Entropy Spinel Oxide Driven by Site-Selective Cation Disorder
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）；Univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ICMCB, UMR 5026（波尔多大学、法国国家科学研究中心、波尔多国立理工学院、材料与化学研究组合中心）；Laboratory Crismat, UMR6508 CNRS, Normandie University, ENSICAEN, UNICAEN（Crismat实验室、法国国家科学研究中心联合研究实验室6508、诺曼底大学、恩西辛高等学院、卡昂大学）
Enhanced Magnetization and Conductivity in NiFe2O4
利用密度泛函方法研究了NiFe 2 O 4的不同磁序和阳离子分布的组态，并考虑了在位库仑相互作用U的影响。其最低能态为反尖晶石结构，四面体空间群P4322，Ni位于八面体位（B位），Fe均匀分布在四面体位（A位）和八面体位，A位和B位阳离子间存在反平行磁矩。然而，四重增强的磁化强度获得的结构具有相同的阳离子分布的最低能量状态，即仍然是一个反尖晶石结构，但与Ni和Fe阳离子之间的反平行的时刻。它的能量比基态高约0.4eV/式。两相都是绝缘的。另一种具有增强磁化强度的相是正常尖晶石结构，Ni和Fe分别位于A和B位，即对应于阳离子反转结构。它的电子结构显示出导电性和接近半金属的行为。这两个相可能是实验观察到的NiFe 2 O 4薄膜具有显著增强的磁化强度，但不同的电性能，即一个绝缘和另一个导电的自旋极化电流的可能的候选人。
Magnetic phase evolution in the spinel compounds Zn$_{1-x}$Co$_x$Cr$_2$O$_4$
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。
Comparative Study of Optical and Magneto-Optical Properties of Normal, Disordered and Inverse Spinel Type Oxides
采用脉冲激光沉积法在高温和低温下制备了Co $_3$ O $_4$、ZnFe $_2$ O $_4$、CoFe $_2$ O $_4$、ZnCo $_2$ O $_4$和Fe $_3$ O $_4$薄膜，得到了具有光滑表面形貌的正、反以及无序的单相尖晶石氧化物薄膜。在0.5 ~ 8.5 eV的宽光谱范围内用椭圆偏振光谱法测定了介电函数，并与在1.7 T的磁场下用磁光克尔效应（MOKE）光谱法在1.7 ~ 5.5 eV的光谱范围内测定的介电张量的磁光响应进行了比较。晶场，价间和亚晶格间电荷转移跃迁，从O $_{2p}$过渡到金属阳离子3d或4s带被确定在主对角线元素和磁光活性非对角线元素的介电张量。取决于阳离子无序的程度，导致局部对称性畸变，磁光响应被认为是最强的高晶体质量的反尖晶石和无序的正常尖晶石结构，相反的第一原理研究的CoFe $_2$ O $_4$和ZnFe $_2$ O $_4$。研究结果为更深入地理解这种材料系统中的光-物质相互作用提供了基础，这种材料系统对与器件相关的现象和工程至关重要。
Enhanced magnetic moment and conductive behavior in NiFe2O4 spinel ultrathin films
块状NiFe 2 O 4是一种绝缘亚铁磁体。在这里，我们报告的尖晶石NiFe 2 O 4薄膜上SrTiO 3单晶的外延生长。我们将表明，在适当的生长条件下，外延稳定导致形成的尖晶石相的磁性和电学性质，从根本上不同的散装材料：增强的磁矩（Ms）-约250%以上-和金属字符。的厚度依赖性的MS的系统研究允许得出结论，其增强的值是由于一个异常分布的Fe和Ni阳离子之间的尖晶石结构的A和B网站导致从非平衡生长条件和界面效应。尖晶石，更一般地说，氧化物为基础的异质结构的这些发现的相关性进行了讨论。我们认为，这种新材料可能是一种替代铁磁金属电极在磁性隧道结。
Orientation-dependent stabilization of MgCr$_2$O$_4$ spinel thin films
具有磁性B位的AB $_2$ O $_4$正常尖晶石可以具有各种磁性和轨道挫折，导致自旋液相和场诱导的相变。本文首次报道了（111）取向MgCr $_2$ O $_4$薄膜的外延生长。通过对沿（001）和（111）方向生长的薄膜的结构和电子性质的表征，研究了生长取向对薄膜结构和电子性质的影响。尽管在沉积过程中观察到明显不同的生长模式，但综合表征揭示了在阳离子分布中没有可测量的紊乱，也没有Cr离子在任一方向上的多价性问题。与天真的预期相反，（111）稳定的膜比（001）取向的膜表现出更光滑的表面和更高的结晶度。在异质外延稳定化的框架内解释了生长取向的偏好与显著较低的（111）表面能有关。这些发现打开了广阔的机会，在制造2D kagome三角形异质结构与新兴的磁行为无法在大块晶体。
Influence of inversion on Mg mobility and electrochemistry in spinels
镁氧化物和硫化物尖晶石作为能量密度镁电池的阴极和电解质材料最近引起了人们的兴趣，但它们观察到的电化学性能强烈依赖于合成条件。利用第一性原理计算和逾渗理论，我们探索在何种程度上尖晶石反转影响Mg $^{2+}$离子迁移率在MgMn $_2$ O $_4$作为原型阴极，和MgIn $_2$ S $_4$作为潜在的固体电解质。我们发现，尖晶石反转和由此产生的局部阳离子有序的变化引起的增加和减少Mg $^{2+}$迁移障碍，沿特定的迁移途径，在氧化物以及硫化物。为了量化尖晶石反转对宏观Mg $^{2+}$传输的影响，我们确定了MgMn $_2$ O $_4$和MgIn $_2$ S $_4$中的逾渗阈值。此外，我们分析的电化学性能的MgMn $_2$ O $_4$阴极通过相行为的变化，平均Mg插入电压和可提取的容量，在不同程度的反转的反转的影响。我们的研究结果证实，反转是镁尖晶石的主要性能限制因素，并且稳定有序尖晶石结构的合成技术或组合物对于镁尖晶石在多价电池中的成功至关重要。
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。
Electronic structure and optical band gap of CoFe2O4 thin films
研究了在（001）取向LaAlO 3上生长的CoFe 2 O 4薄膜的电子结构和光学带隙。令人惊讶的是，这些薄膜显示额外的拉曼模式在室温下相比，散装尖晶石结构。拉曼模式的分裂被解释为考虑的短程有序的钴和铁阳离子的尖晶石结构的八面体位置。另外，随着薄膜厚度的减小，禁带宽度增大，这可以用量子尺寸效应和失配位错解释。这些结果为尖晶石相的生长提供了有趣的见解。
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）
Complete crystallographic, spin-electronic and magnetic structure of (Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)3O4: Unraveling the suppression of entropy in high entropy oxides
高熵氧化物（HEO）是近年来迅速发展起来的一类由多个主阳离子组成的功能材料。HEO的原始范例假设阳离子占据具有由组成和晶体学结构所允许的最高可能构型熵。然而，基本的问题仍然是在HEO中，特别是在具有低焓障碍的阳离子反位混合的系统中，构型紊乱的实际程度。考虑到HEO中存在多个主要阳离子导致的实验限制，在这里，我们利用了一种稳健的交叉参考表征方法，使用软X射线磁性圆二色性，硬X射线吸收光谱，穆斯堡尔光谱，用中子粉末衍射和SQUID磁测量研究了尖晶石HEO（S-）中控制阳离子占位的晶场稳定能和构型熵之间的竞争。HEO），（Co $_{0.2}$ Cr $_{0.2}$ Fe $_{0.2}$ Mn $_{0.2}$ Ni $_{0.2}$）$_3$ O $_4$。与以前的研究相比，推导出的完整的结构和自旋电子模型，（Co $_{0.6}$ Fe $_{0.4}$）（Cr $_{0.3}$ Fe $_{0.1}$ Mn $_{0.3}$ Ni $_{0.3}$）$_2$ O $_4$，突出了显着偏离迄今为止假设的范式的熵驱动的非优先分布的阳离子在HEO。这一结果的直接相关性，可以绘制与散装以及本地元素的特定的磁性，这是本质上由阳离子在尖晶石职业。这里提出的真正的本地晶格图片提供了一个替代的观点，在HEO的离子排列，这是预测和设计其结构依赖的功能的根本利益。
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 $_2$ …
Tuning magnetic frustration on the diamond lattice of the A-site magnetic spinels CoAl$_{2-x}$Ga$_x$O$_4$: Lattice expansion and site disorder
在金刚石晶格A位上具有磁性Co $^{2+}$离子的尖晶石CoB $_2$ O $_4$可能由于竞争的近邻（$J_1$）和次近邻（$J_2$）相互作用而受到阻碍。在这里，我们描述了尝试调整这些相互作用的相对强度的非磁性B-网站上的取代。我们采用的系统是CoAl $_{2-x}$ Ga $_x$ O $_4$，其中Al被较大的Ga系统地取代，表面上在B位点上。正如预期的那样，Ga取代使晶格膨胀，导致A位上的Co原子彼此被推得更远，从而削弱了磁相互作用。此外，Ga以浓度依赖性方式分布在B和A位点之间，随着$x$的增加，从A位点置换越来越多的Co。这种增加的反转，这是在室温下进行的中子衍射研究证实，影响磁有序非常显着，并改变了基态的性质。磁耦合的建模说明了由阳离子位点无序引起的复杂性。
Effect of Zn substitution on morphology and magnetic properties of copper ferrite nanofibers
采用静电纺丝结合溶胶-凝胶法制备了0 < x < 1的尖晶石型Cu 1-xZn xFe 2 O 4铁氧体纳米纤维。研究了锌离子取代对铜铁氧体形貌、结构和磁性能的影响。结果表明，CuFe 2 O 4纳米纤维表面具有较小的开孔，而掺杂后的纳米纤维表面光滑致密。随着Zn取代量的增加，饱和磁化强度先增大后减小，在x = 0.4时达到最大值58.4emu/g，矫顽力和平方比均减小。取代对磁性能的影响与尖晶石晶格间的阳离子交换作用有关。
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。
Structure and soft magnetic properties of single-domain Mg$_{1-x}$Ni$_x$Fe$_2$O$_4$ ($0 \le x \le 1.0$) nanocrystals
采用X射线衍射Rietveld精修、透射电子显微镜、穆斯堡尔谱和磁化强度测量等方法研究了Ni $^{2+}$取代对Mg $_{1-x}$ Ni $_x$ Fe $_2$ O $_4$（$0 \le x \le 1.0$）纳米晶的结构（晶格参数、阳离子分布、平均阳离子半径、阳离子-阳离子/阴离子键长和键角）和软磁性能的影响。在MgFe $_2$ O $_4$纳米颗粒中发现了主要的反尖晶石结构，并且通过Ni取代进一步增加了反转因子，直到在NiFe $_2$ O $_4$中完全反转。合成的铁氧体具有小的颗粒尺寸（20 - 30 nm），表现出单畴行为的软磁性能，临界畴尺寸约为30 - 40 nm。所观察到的单调增加的磁化强度和急剧下降的矫顽力在5 K的Ni取代的结果在最低的各向异性常数Ku（2.8 kJ/m3）为x = 0.5。我们讨论了磁性的演变与随后的阳离子之间的重新分配的两个子晶格和相应的结构变化的离子间距离的相关性由Ni取代。
Enhanced magnetization of ultrathin NiFe$_2$O$_4$ films on SrTiO$_3$(001) related to cation disorder and anomalous strain
采用反应分子束外延技术在SrTiO $_3$（001）衬底上生长了不同厚度的NiFe $_2$ O $_4$薄膜。软X射线和硬X射线光电子能谱学测量揭示了一个均匀的阳离子分布在整个膜与化学计量的Ni：Fe的比例为1：2的膜厚度的独立。低能电子衍射和高分辨率（掠入射）的X射线衍射除了X射线反射率实验进行，以获得信息的薄膜表面和体结构，分别。对于高达7.3 nm的NiFe薄膜，观察到横向拉伸和垂直压缩应变，矛盾的适配在界面处的NiFe $_2$ O $_4$膜和衬底晶格。所施加的应变是伴随着增加的横向缺陷密度，这是衰减松弛的较厚的膜，并归因于横向晶粒的生长。通过对位置敏感衍射峰的分析，确定了反尖晶石结构中的阳离子位置占据率，揭示了薄的、应变的NiFe $_2$ O $_4$膜的低四面体占据率，导致部分存在缺乏的岩盐样结构。这些结构被认为是负责的增强的磁化强度高达$\sim$ 250\%的NiFe $_2$ O $_4$体磁化强度的超导量子干涉装置磁强计观察到的厚度低于7.3 nm的NiFe薄膜。
Effects of Fe substitution on the electronic, transport, and magnetic properties of ZnGa$_2$O$_4$: A systematic ab-initio study
采用密度泛函方法研究了Fe掺杂到宽禁带尖晶石ZnGa $_2$ O $_4$的四面体和八面体阳离子位的结构.我们计算了不同的取代的电子结构，并讨论了考虑不同近似的交换相关势的每种情况下的磁性和输运性质。我们表明，对于某些掺杂的情况下，获得的预测行为的显着差异取决于所采用的交换相关电位。概述了掺杂系统作为磁性半导体的可能应用。
Enhanced ferrimagnetism in auxetic NiFe2O4 in the crossover to the ultrathin film limit
我们研究了亚铁磁性氧化物NiFe 2 O 4的磁性，电子和结构性质之间的敏感相互作用。重点是放在从散装的交叉降维的影响，以减少薄膜。我们观察到Nb-SrTiO 3（001）衬底上的NiFe_2 O_4薄膜在面内外延压缩应变下的饱和磁化强度$M_S$的增强与面外晶格常数的降低同时发生。我们发现了一个大容量的阳离子配位的反尖晶石晶格独立的NiFe 2 O 4膜厚度-从而排除了阳离子反转，名义上可以占增强的$M_S$。相反，我们的研究揭示了单位晶胞体积的减少，即拉胀行为在NiFe 2 O 4薄膜，这可能会导致增强的磁交换所造成的原子间电子本地化的增加。
