Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Shahbazi,Mojtaba Alaei
فرهاد شهبازی دستجرده (استاد مشاور) مجتبی اعلائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Najme Deilynazar
نجمه دیلی نظر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Study of the electronic and magnetic properties of Tb2Ti2O7 Pyrochlore
In this thesis we investigated the electronic and magnetic properties of Tb 2 Ti 2 O 7 , which is a frustrated cubic pyrochlore oxide with spin liquid phase. We used Density Functional Theory (DFT) to explore the electronic and magnetic properties of this system. All DFT calculations have been done with FP-LAPW method by use of Fleur code. We approached exchange-correlation energy of electrons with GGA and GGA+U functionals. The GGA calculations predict a magnetic metallic state for Tb 2 Ti 2 O 7 which is in conflict with the experiment. Using GGA+U, we could correct coulomb interactions between f electrons therefore Tb 2 Ti 2 O 7 is converted to a magnetic insulator. The analysis of electronic density of state (DOS) shows 4f electrons of Tb atoms as the source of magnetism. This analysis also indicates a weak hybridization between Tb f orbitals and O ? p orbitals. Because of existence of strong spin-orbit coupling (SOC) in f electrons we repeated the calculations with GGA+U+SOC for noncollinear configurations in addition to the collinear ones. The magnetic moment of Tb obtained 7 .3 and 7 .1 from collinear and noncollinear calculations, respectively. But in the experiment the magnetic moment of Tb was measured about 5 . In fact the DFT calculations are trapped in the local minima and in order to improve the magnetic moment of Tb we need a more sophisticated methods to find the global minimum in our electronic structure calculations. To investigate the ground state of Tb 2 Ti 2 O 7 , we compared total energies in two configurations, all-in (long-rang order) and two-in/two-out (spin-ice order). We found that the all-in is more stable than two-in/two-out.
در این پایان نامه به بررسی خواص الکترونی و مغناطیسی Tb 2 Ti 2 O 7 ، که یک اکسید پایروکلر مکعبی ناکام با فاز مایع اسپینی است، پرداختیم. ما برای بررسی خواص الکترونی و مغناطیسی این سیستم از نظریه ی تابعی چگالی (DFT) استفاده کردیم. تمام محاسبات در نظریه ی تابعی چگالی با روش موج تخت بهبود یافته ی خطی شده ی تمام پتانسیل (FP-LAPW) و به کمک کد Fleur ، انجام شدند. از تابعی های GGA و GGA+U برای انرژی تبادلی-همبستگی الکترون ها استفاده کردیم. محاسبات در تقریب GGA، اکسید تیتانایت تربیوم را برخلاف تجربه فلز مغناطیسی نشان دادند. با استفاده از تقریب GGA+U توانستیم برهمکنش های کولنی بین الکترون های f را تصحیح کنیم و Tb 2 Ti 2 O 7 در این محاسبات عایق مغناطیسی پیش بینی شد. آنالیزهای چگالی حالات الکترونی، الکترون های 4f اتم های تربیوم را به عنوان منشأ مغناطش ماده نشان دادند. همچنین این آنالیزها هیبریدشدگی ضعیفی بین اربیتال های f Tb و اربیتال های p O’ را نشان دادند. به دلیل وجود برهمکنش قوی اسپین-مدار بین الکترون های f، محاسبات GGA+U+SOC را با پیکربندی های هم راستا و ناهم راستا نیز انجام دادیم. گشتاور مغناطیسی Tb از محاسبات هم راستا و ناهم راستا به ترتیب 7.3 و 7.1 بدست آمد. اما مقدار گشتاور مغناطیسی در تجربه 5 اندازه گیری شده است. در واقع محاسبات نظریه ی تابعی چگالی در کمینه های موضعی به دام می افتند و برای بدست آوردن گشتاور مغناطیسی صحیح تربیوم نیاز به روش های پیچیده تری برای پیدا کردن کمینه ی سراسری در محاسبات ساختار الکترونی داریم. برای بدست آوردن حالت پایه ی Tb 2 Ti 2 O 7 ، انرژی های دو پیکربندی all-in (نظم بلند برد) و two-in/two-out (نظم یخ اسپینی) را با هم مقایسه کردیم. پیکربندی all-in پایدارتر از پیکربندی two-in/two-out بدست آمد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی