RCo-,5-合金磁晶各向異性的第一性原理研究.pdf

1、我們應(yīng)用密度泛函理論，用全勢的線性綴加平面波(FLAPW)計(jì)算了YCo<,5>，SmCo<,5>和NdCo<,5>的磁晶各向異性能，其中Sm，Nd的交換關(guān)聯(lián)采用了LDA+U方法。根據(jù)力場原理，由沿不同晶向磁化時(shí)，體系費(fèi)米面以下占據(jù)態(tài)本征值和的差異，即ΔE=ΣE<'axis><,i>-ΣE<'plane><,i>來計(jì)算體系的磁晶各向異性能。結(jié)果表明YCo<,5>、SmCo<,5>和NdCo<,5>的磁晶各向異性能(MAE)分別是-2.2m

2、eV/f.u.，-17.27meV/f.u.，以及33.79meW/f.u.。計(jì)算的MAE值以及易磁化方向都與實(shí)驗(yàn)值符合得很好。通過系統(tǒng)研究NdCos基面內(nèi)沿不同晶向磁化的MAE，我們發(fā)現(xiàn)在NdCo<,5>的基面內(nèi)存在兩個(gè)互相垂直的易磁化方向[110]和[110]。對NdCo<,5>進(jìn)行晶格畸變(拉伸或壓縮a軸，拉伸或壓縮c軸)以及做等體積的晶格畸變后，發(fā)現(xiàn)MAE有顯著減小，當(dāng)拉伸c軸超過6.8﹪，易磁化方向由面內(nèi)轉(zhuǎn)向平行于c軸。通過對

3、單胞中各原子的電子態(tài)密度分布與自旋密度分布的計(jì)算研究，我們發(fā)現(xiàn)4f電子以及4f-3d電子的耦合對磁晶各向異性起主要的作用。對各原子磁矩的計(jì)算表明，晶格畸變主要是通過影響稀土原子的晶體場來改變原子軌道磁矩，并通過自旋．軌道耦合來影響MAE。而自旋磁矩在畸變中的變化非常小。我們進(jìn)一步用Fe原子替代NdCo<,5>中不同位置的Co。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e原子替代可以顯著提高晶胞的總磁矩，并且顯著改變體系的MAE。如NdCo<,2>Fe<,3>的面內(nèi)磁