خواص ساختاری و الکترونی بلور سریم حاصل از محاسبات LDA + U

چکیده ویژگیهای ساختاری، الکترونی و مغناطیسی بلور سریم در دو فاز همساختار آلفا و گاما بر مبنای نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار گرفته اند. حجم تعادلی و گشتاور مغناطیسی فاز آلفا با استفاده از تقریب شیب تعمیم یافته (GGA) به ترتیب برابر با 27 / 64 و 18 000/ه محاسبه شدهاند. سازگاری نتایج تقریب GGA با داده های تجربی نشان می دهد که الکترونهای 4f در فاز آلفا غیر جایگزیده می باشند. چگالی حالتها، حجم تعادلی و گشتاور مغناطیسی فاز آلفا با در نظر گرفتن همبستگی قوى بین الکترونهای 4f با استفاده از رهیافت GGA + U و انتخاب U = 6 / 1 eV محاسبه شدهاند. مقایسه چگالی حالتهای 4f حاصل از تقریبهای GGA و GGA + U نشان می دهد که در نظر گرفتن همبستگی بین الکترونهای 4f تاثیر قابل توجهی بر ساختار الکترونی فاز آلفا ندارد و سبب عقب نشینی چگالی حالتهای الکترونهای 4f در فاز آلفا نمی شود. این نتیجه با تجربه که نشان دهنده غیر جایگزیده بودن الکترونهای 44 در فاز آلفاست سازگار است. حجم تعادلی در فاز گاما با استفاده از تقریبهای LDA و GGA قابل محاسبه نمی باشد و کمینه منحنی انرژی بر حسب حجم، به سمت حجم تعادلی فاز همساختار آلفا که دور از مقدار تجربی فاز گاماست میل می کند. حجم تعادلی فاز گاما با در نظر گرفتن همبستگی قوی بین الکترونهای 4f و با استفاده از روش LDA + U و به کار بردن پارامتر هابارد U = 4 / 4 eV سازگار با تجربه محاسبه شده است. نتایج ما در فاز گاما نشان می دهند که چگالی حالتهای الکترونهای 44، برخلاف فاز آلفا پس از اعمال LDAHU به دو شاخه پر و خالی شکافته می شوند و شاخه مربوط به اربیتالهای پر از سطح فرمی دور می گردد. گشتاور مغناطیسی فاز گاما و فشار گذار فاز آلفا - گاما محاسبه و با مقادیر تجربی مقایسه شده اند.

Keywords:

دستگاه های همبسته قوی , محاسبات ابتدا به ساکن , روش LDA + U بلور سریم , الکترونهای 44 , فاز آلفا و فاز گاما