بررسي خواص الكتروني و مغناطيسي (A2Ti2O7(A=Er,Tb

(Study of the electronic and magnetic properties of A2Ti2O7 (A=Er, Tb

پديده ناكامي هندسي در اكسيدهاي پايروكلر مغناطيسي موجب بروز خواص جالب در اين مواد در دماهاي پايين مي‌شود. از اين رو دو ماده چالش‌بر‌انگيز، و را از اكسيدهاي پايروكلر انتخاب كرديم و اين دو ماده را با استفاده از روش ابتدا به ساكن بر پايه نظريه تابعي چگالي مورد بررسي قرار داديم. براي اعمال صحيح برهم‌كنش‌هاي كولمبي الكترون‌هاي f، رهيافت DFT+U را با استفاده از روش تصحيح هابارد را به كار گرفتيم. در اين مواد برهم‌كنش اسپين- مدار بسيار مؤثر است. بنابراين برهم‌كنش اسپين- مدار را به محاسبات DFT+U، افزوديم (DFT+U+SOC). همچنين با استفاده از DFT+U+SOC ، اثر مغناطش ناهم‌راستا را در نظر گرفتيم. نتايج محاسبات DFT+U+SOC، گشتاور‌هاي مغناطيسي 8/2 و 7/1 مگنتون بوهر را به ترتيب براي و به دست مي‌دهند. مقادير مغناطش به دست آمده از محاسبات فوق با نتايج تجربي همخواني ندارند. در واقع محاسبات DFT در كمينه‌هاي موضعي به دام مي‌افتند و در نتيجه در محاسبات ساختار الكتروني براي پيدا كردن كمينه مطلق نياز به روش‌هايي با پيچيدگي بيشتري داريم. اگر چه براي به دست آوردن مقادير صحيح‌تر گشتاورهاي مغناطيسي، نياز به بهينه‌سازي ساختاري نيز داريم ولي متاسفانه تا زماني كه بهينه‌سازي الكتروني، به منظور يافتن كمينه مطلق، براي اين مواد صورت نگيرد بهينه‌سازي ساختاري نيز ممكن است به جواب‌هاي نادرست منجر شود

The geometrical frustration in the magnetic pyrochlore oxides causes interesting properties at low temperatures in these materials. Therefore, we studied two challenging materials, Er2Ti2O7 and Tb2Ti2O7, using an ab intio method, based on Density Functional Theory (DFT). To take into account the f electrons coulomb interactions correctly, we employed DFT+U, a Hubbard method correction. As spin-orbit coupling (SOC) is very effective in these materials, we added SOC to the DFT+U calculations (DFT+U+SOC). Using DFT+U+SOC, we examined the effect of non-collinear magnetism. The DFT+U+SOC calculations give rise to the magnetic moments 8.2 and 7.1 for Er2Ti2O7 and Tb2Ti2O7, respectively. These values deviate from the experimental results. The reason is that the DFT calculations are trapped in the local minima, indicatinglhat we need more sophisticated methods to find the global minimum in our electronic structure calculations. Although we need structural optimization to find better magnetic moment values, unfortunately it is possible to reach incorrect structural optimization if the electronic structural optimization for finding global minima is not performed correctly .