多重強秩序性を示すアモルファス酸化物の創製

表现出多重强有序性的非晶氧化物的产生

• 批准号: 10J01280
• 负责人: 赤松 寛文
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J01280/
• 关键词: アモルファス; 磁気的性質; 誘電的性質; 希土類元素; 希土類金属

本研究で着目しているEuMO3(M=Ti,Zr,Hf)の電子構造と磁性の関係について、第一原理計算を用いて調査した結果、Eu 4fスピンに働くM nd状態(それぞれMTi,Zr,Hf,n=3,4,5)を介した反強磁性的超交換相互作用がMO6八面体の回転に伴い強くなるという新奇なスピン―格子相互作用の存在を明らかにした。具体的な結果を以下に示す.計算は、HSEO6ハイブリッド汎関数を用いて、平面波基底PAW法(VASP code)により行った。立方晶EuZrO3において、考慮した格子体積の範囲では第一近接相互作用J1は正の値(強磁性的)を示し、磁気基底状態は強磁性である。一方で、斜方晶EuZrO3においては、Jlは負の値(反強磁性的)を示し、磁気基底状態は反強磁性である。この結果は、立方晶EuZrO3ではEu 5d状態を介したEu 4fスピン間の間接強磁性的相互作用が支配的であるが、斜方晶EuZrO3においてはZr4d状態を介した反強磁性的超交換相互作用が支配的であることを示唆している.3次の摂動論によると、この超交換相互作用はJ∝σdf4/△E2と表現される。立方晶および斜方晶EuZrO3の電子状態密度を調べた結果、△Eはほとんど変わらないことがわかった。そこでσdfの格子依存性を調べるために、立方晶および斜方晶EuZrO3のEu 4fバンドの電荷密度を調べた。Eu原子周りだけでなくZrおよびO原子周りにも電荷密度が現れることから、Eu 4f状態はZr 4dおよびO 2p状態と相互作用していることがわかった。Zr 4d状態に注目すると、立方晶EuZrO3ではZr原子周りに電荷密度が観察できないが、斜方晶EuZrO3ではZr 4d軌道がEu原子に向かって広がっていることがわかった。この結果は、斜方晶EuZrO3ではZrO6八面体の回転により、Zr 4d軌道がEu原子の方に向けられるためにσdfが大きくなり、Eu 4f状態とZr 4d状態の相互作用が強くなることを示唆している。

In this study, we investigate the electronic structure and magnetic properties of EuMO3 (M=Ti,Zr,Hf), investigate the results of first-principles calculations, and investigate the existence of antiferromagnetic superexchange interactions between Eu4f and Mo6 octahedra. Specific results are shown below. The calculation of HSEO6 is based on PAW method (VASP code). Cubic EuZrO3 is a crystal with a lattice volume of about 100% and a first proximity interaction of about 100%(ferromagnetic). On the one hand, the orthorhombic EuZrO3, the negative value of Jl (antiferromagnetic) are indicated, and the magnetic base state is antiferromagnetic. As a result, the indirect ferromagnetic interaction between cubic EuZrO3 and Eu 5d states is dominated by the antiferromagnetic superexchange interaction between cubic EuZrO3 and orthorhombic EuZrO3 and Zr4d states. The electronic density of cubic crystal EuZrO3 is adjusted. The lattice dependence of σdf is modulated by the charge density of EuZrO3 and Eu4f. Eu atomic cycle Zr O atomic cycle Zr4d states are observed in cubic EuZrO3 orbitals of Zr atoms and charge densities are observed in orbitals of orbitals of Zr atoms and Eu atoms. The results show that the interaction between the orbitals EuZrO3 and ZrO6 octahedra is stronger than that between the orbitals Zr 4d and Eu 4f states.

项目成果

Magneto-optical properties of Eu2+-containing aluminoborosilicate glasses with ferromagnetic interactions

• DOI: 10.1016/j.optmat.2012.10.029
• 发表时间: 2013-09
• 期刊: Optical Materials
• 影响因子: 3.9
• 作者: H. Akamatsu;K. Fujita;Yuko Nakatsuka;S. Murai;Katsuhisa Tanaka

Magnetic properties of oxide glasses containing iron and rare-earth ions

含铁和稀土离子的氧化物玻璃的磁性

• DOI: 10.1103/physrevb.84.144408
• 发表时间: 2011
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: H.Akamatsu;J.Kawabata;K.Fujita;S.Murai;K.
• 通讯作者: K.

Magnetism and Electronic Structure of Eu2+ Perovskite Oxides

Eu2+钙钛矿氧化物的磁性和电子结构

• 发表时间: 2011
• 作者: 赤松寛文;熊谷悠;大場史康;藤田晃司;田中勝久;田中功;H.Akamatsu
• 通讯作者: H.Akamatsu

Theoretical Study on Electronic Structure and Magnetism of Eu^<2+> Perovskite Oxides

Eu^<2>钙钛矿氧化物电子结构和磁性的理论研究

• 发表时间: 2010
• 作者: H.Akamatsu;Y.Kumagai;F.Oba;K.Fujita;K.Tanaka;I.Tanaka
• 通讯作者: I.Tanaka

Antiferromagnetic superexchange via 3d states of titanium in EuTiO3 as seen from hybrid Hartree-Fock density functional calculations

• DOI: 10.1103/physrevb.83.214421
• 发表时间: 2011-06-15
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Akamatsu, Hirofumi;Kumagai, Yu;Tanaka, Isao
• 通讯作者: Tanaka, Isao