بررسي اثر پارامتر هابارد بر ويژگي‌هاي ساختاري، مغناطيسي و الكتروني مونوفريت استرانسيوم

Investigation of Hubbard parameter on structural, magnetic and electronic properties of mono ferrite strontium

در اين كار برخي از ويژگي‌هاي ساختاري، مغناطيسي و الكتروني تركيبSrFe2O4 بررسي مي‌شود. محاسبات با استفاده از روش امواج تخت تقويت‌شده خطي با پتانسيل كامل (FP-LAPW)، در چارچوب نظريه تابعي چگالي با تقريب‌هاي مختلف براي انرژي تبادلي-‌همبستگي و با استفاده از نرم‌افزار Wien2k صورت گرفته است. نتايج نشان مي‌دهند كه براي تركيب SrFe2O4 نظم فري‌مغناطيس، پايدارترين حالت مغناطيسي است كه براي نظم فري‌مغناطيس، 6 نوع نظم اسپيني مختلف وجود دارد. تقريب‌هاي شيب تعميم‌يافته و چگالي اسپيني موضعي براي توصيف گاف نواري و گشتاور مغناطيسي مورد انتظار اين تركيب، مناسب نبوده‌اند و بنابراين تقريب ديگري نظير تقريب GGA+U مورد استفاده قرار گرفت كه با استفاده از آن مقادير گاف نواري و پارامترهاي شبكه بهبود يافتند. در تقريب هابارد مقادير مختلف U مورد بررسي قرار گرفتند و مقدار 5/4 U= الكترون‌ولت براي محاسبات بعدي انتخاب گرديد. تاثير فشار بر گاف نواري محاسبه و بر طبق آن با افزايش فشار گاف نواري در هر دو حالت اسپين بالا و پايين كاهش مي‌يابد. نتايج ثابت‌هاي شبكه در توافق با نتايج تجربي است اما كميت‌هاي مدول حجمي‌، گشتاور مغناطيسي و گاف نواري به‌صورت تجربي گزارش نشده‌اند.

In this work, the effect of Hubbard parameter on structural, magnetic and electronic properties of SrFe2O4 has been investigated. The calculations have been performed by Full-Potential-Linearized Augmented Plane Wave (FP-LAPW) method in the framework of density functional theory with different approximations about exchange-correlations energy by WIEN2k package. The results indicated that for SrFe2O4, ferrimagnetic is the most stable state and there are six different spin configurations for ferromagnetic. "Generalized Gradient" and "Local Spin Density" Approximations were not appropriate for explaining the expected band gap and magnetic moment of the compound. Therefore, other approximations like GGA+U were used. Band gap and lattice constants improved by using this approximation. In Hubbard approximation, band gap and magnetic moment were calculated per different U parameters and U=4.5 eV was chosen for future calculations. The effect of pressure on the band gap was calculated and it was found that by increasing pressure, band gap for both spin up and down states increases. Lattice constants results are in consistent with experimental studies. However, the amount for bulk modulus, magnetic moment and band gap have not been reported experimentally.