بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله با استفاده از محاسبات اصول اولیه بر پایه نظریه تابعی چگالی، خواص الکترونی و مغناطیسی ترکیبات MS - M=Li, Na & K - در ساختار بلندروي مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان میدهند که هر سه ترکیب LiS، NaS و KS فرومغناطیسهاي نیمفلزي با مغناطش 1 بهازاي هر مولکول هستند. همچنین نشان داده شده است که هر سه ترکیب LiS، NaS و KS به ترتیب داراي گاف نیمفلزي برابر 0/1، 0/52 و 0/71 الکترونولت هستند که نتایج حاصل توافق خوبی با محاسبات گائو[3] دارند.
اثر افزایش فشار و تنش بر مغناطش و گاف نیمفلزي نیز بررسی شده است. در ضمن نتایج محاسبات نشان دادند که ترکیبات MS تحت تاثیر انقباض و همچنین در گذار به حالت تتراگونال خاصیت نیم فلزي خود را حفظ می کنند؛ و گاف نیم فلزي 0/1، 0/5 و 0/6 الکترونولت بهترتیب براي LiS، NaS و KS به دست میآید. با توجه به استحکام خاصیت نیمفلزي این ترکیبات نسبت به انقباض شبکه و گذار به حالت تتراگونال، این ترکیبات انتخابهاي مناسبی براي تزریق جریان اسپین قطبیده در صنعت اسپینترونیک هستند.
مقدمه
ترکیبات نیم فلزي در یک کانال اسپینی نیم رسانا یا عایق و در کانال دیگر فلز هستند، لذا یک جریاناملاًک اسپین قطبیده ایجاد میکنند و از این رو در صنعت اسپینترونیک، مورد توجه بسیاري قرار گرفته اند. از سال 1983، که براي اولین بار خاصیت نیمفلزي در آلیاژ نیمهویسلر NiMnSb توسط گروت [1] پیشگویی شد، فرومغناطیس هاي نیم فلز مختلفی بهطور نظري یا آزمایشگاهی پیشبینیاندشده . در سال 2004 گروه جدیدي از نیمفلزهاي مغناطیسی توسط گشی و همکارانش [2] پیشبینی شدند که به علت نداشتن اتم هاي فلزات واسطه، شک لگیري خاصیت
فرومغناطیسی در آ نها از تبادلی دوگانه و تبادلی p-d متفاوت است .
رو ش محاسباتی
اثرات نسبیتی با تقریب عدد در نظر گرفته شده اند، اما از جفت شدگی اسپین مدار به خاطر اثر کمی که بر خاص یت فرومغناطی س این ترکیبات دارد، صرف نظر شده است در ترکیب LiS، شبهپتانسیل pw9 1 با اوربیتال هاي ظرفیت بهترتیب 1s,2s,2p و 3s,3p، براي اتمهاي Li و S، در ترکیب NaS، شبه پتانسیل pw91 با اوربیتالهاي ظرفیت 3s,3p,3d بر اي هر دو اتم، و در ترکیب KS، شبه پتانسیل PBE با اوربیتالهاي ظرفیت بهترتیب 4s,4 p و 3s,3p براي اتمها ي K و S به کار رفته اند.
نتایج
با توجه به م حاسبات گائو و همکارانش ]٣[ که به روش تمام پتانسیل انجام شده اند، انرژي حالت فرومغناطیس براي ه ه ساختارهاي بلند ر ي MS نسبت به حالت پارام غناطیس، پایداري بیش تري دارند. بنابراین در این مقاله هم حالت فرومغناطیسی این ترکیبات در ساختار بلند روي را مطالعه کرده ایم. ابتدا، ثابت شبکه تعادلی هر ترکیب ا از طریق برازش با معادله حالت مورناگان به دس ت آوردهایم و س پس به بررسی خواص الکترونی و مغناطیسی آن ها پرداخته ایم. براي به دست آوردن انرژي قطع بهینه، مقادیر مختل فی را به ان رژي قطع نسبت میدهیم و از طریق حل خودسازگار معادلا ت کوهنشم انرژي کل را به دست میآوریم.
بهمنظور مطالعه پایداري خاصیت نیمفلزي تحت تنش، ابتدا باید این ترکیبات را تحت تأثیر تغییر پارامتر شبکه در محدوده ثابت شبکه نیم رساناها، و سپس، در انحراف از ح الت مکعبی به حالت تتراگونال بر رسی کنیم. چنان که از شکل 2 برمی آید، در LiS مغناطش کل تحت تأثیر تغییر پارامتر شبکه از 5/59 تا 6/ 40 آنگس تروم، همچنان عدد صحیح 1 mB باقی می ماند - یعنی خاصیت
نیم فلزي حفظ میشود - اما در ازاي انقباض ثابت شبکه، مغناطش کل رفته رفته کاهش می یاید تا در 5/3 آنگستروم به 0/9 mB برسد.
