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표제지

Abstract

초록

목차

1. Introduction 10

2. Theoretical Background 14

2.1. Hamiltonian of Solids 14

2.1.1. Born-Oppenheimer Approximation 15

2.1.2. Hartree and Hartree-Fock approximation 16

2.2. Density Functional Theory 18

2.2.1. Approximations for Exchange-Correlation Effect= 19

2.2.2. Self-consistent method for the Kohn-Sham Equations 21

2.3. WIEN2k 23

2.3.1. Augmented Plane Wave (APW) Method 23

3. Structure and Calculation 25

4. Results 28

4.1. Underlying Electronic Structure 28

4.2. Ferrimagnetic state 32

4.2.1. Uncorrelated regime: GGA level 34

4.2.2. Correlated regime: fully charge-ordered state 36

5. Discussion 42

5.1. Experimental indications 42

5.2. Evaluation of the magnetic ground state 43

5.3. Fixed spin moment studies 44

6. Summary 47

References 49

초록보기

 V₂OPO₄는 최근 실험 연구 결과에서 Ts＝ 605K에서 정방 구조에서 단사 구조로 구조적 전이가 일어나며, Tc＝165K 에서 준강자성 정렬이 나타난다고 밝혀졌다. 이 구조 전이는 면 공유 VO6 팔면체에서 두 개의 서로 다른 V-O 결합 길이를 갖도록 하며, 준일차원 V-V 체인을 따라 V2+/V3+ 전하 정렬을 동반한다. 중성자 파우더 회절 실험 결과는 준일차원 준강자성 스핀 정렬이 관측되었다.

ab initio 계산을 통해 전하 정렬과 스핀 정렬을 보이는 준일차원 준강자성 부도체 β-V₂O(PO₄)를 연구했다. 상관효과를 고려하지 않았을 때도, 자기적 정렬에 상관없이 순수한 정방-단사 구조 전이가 두 개의 V 이온 사이에서 큰 전하 차이를 만든다. 준강자성 상태에서 Ueffc ≈ 3.5 eV 이상을 고려했을 때 V1(t2g3↑, S ＝ 3/2)과 V2(a1g1↓e'g1↓, S ＝ 1)의 궤도가 완전히 편극되며, 이때 국소 스핀 모멘트가 V1과 V2 원자에서 각각 2.30, -1.54 µB이며 ≈ 10-2 µB 단위의 작은 궤도 모멘트를 보인다. 따라서, 총 모멘트는 화학식 단위당 거의 1 µB이며, 이는 실험값에 비해 두세배 큰 값이다. 우리의 결과는 Ueff의 세기에 의존적으로 여러 자기 상태 사이의 에너지 차이가 상당히 달라짐을 보여준다. 이러한 결과는 자기 모멘트의 실험값과 계산값의 상당한 불일치가 약하게 연결된 파이로클로어 구조와 유사한 V₄ 사면체 구조의 양자 요동에 의한 것임을 보여준다. 우리 연구는 전하, 스핀, 살창 자유도, 기하학적 쩔쩔맴 사이의 상호작용을 연구하기 위한 좋은 발판을 제공할 것이라고 기대된다.

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