Skip to main content
SUPERVISOR
Mojtaba Alaei,Ismaeil Abdolhosseini Sarsari
مجتبی اعلائی (استاد راهنما) اسماعیل عبدالحسینی سارسری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Shoosh
علی شوش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Calculation of Heisenberg and biquadratic exchange interaction coefficients in NiO crystal using LAPW method and Hubbard correction
Localization of electrons in Mott insulators, makes an interesting challenge in DFT calculation on these crystals. Many calculations have been done to obtain Heisenberg exchange interaction coefficients in these crystals. In NiO crystal, Heisenberg exchange coefficient for second neighbors is significant, that reduces the influence of first neighbors Heisenberg energy in this crystal. Also, negativity of this value can indicate antiferromagnetic state by ferromagnetic plates of (111) as ground state of energy. The band gap of NiO has been obtained 3.8 to 4.3eV, as for this scale, this crystal is insulator, but ab. initio calculations of DFT predicts a very smaller gap. We need an appropriate correction to calculate this crystal’s properties. In this thesis we use Hubbard correction for calculate localized electrons. Also, we use full potential LAPW method to simulate the crystal appropriate. Using LAPW method and Hubbard correction, we calculate Heisenberg exchange interaction coefficients for first to fourth nearest neighbors, afterwards, we calculate Neel’s temperature for NiO bulk crystal using the mean-field approximation. We also calculate biquadratic exchange coefficient for this crystal. For this, we need non-collinear calculations. For non-collinear and LAPW calculations, we use Fleur code.
محاسبه ی خواص مغناطیسی عایق های مات به دلیل وجود جایگزیدگی غیرمنتظره ی الکترون ها چالش جالبی برای محاسبات DFT روی این بلورها به وجود می آورد. محاسبات فراوانی برای دست یابی به ضرایب هایزنبرگ اسپینی این بلورها انجام شده است. آن چه برای بلور NiO مشخص است، ضریب هایزنبرگ اسپینی همسایگان مرتبه ی دوم آن از اهمیت فراوانی برخوردار است، به گونه ای که می توان اثر انرژی هایزنبرگ همسایگان مرتبه ی اول را در این بلور نادیده گرفت. همچنین منفی بودن این مقدار می تواند حالت پایه ی انرژی پادفرومغناطیس با صفحات فرومغناطیس (111) را برای این بلور نشان دهد. این بلور دارای گاف انرژی برابر با 3.8eV تا 4.3eV است. محاسبات اولیه ی DFT گاف این بلور را بسیار کمتر از این مقدار پیش بینی می کنند. بنابراین برای محاسبه ی دقیق تر خواص این ماده لازم است از تصحیح مناسب برای بررسی الکترون های به شدت جایگزیده در اربیتال d اتم نیکل استفاده شود. بنابراین در این پایان نامه از تصحیح هابارد برای این موضوع استفاده می شود. همچنین برای محاسبات نسبتا دقیق و شبیه سازی مناسب بلور از روش تمام پتانسیل LAPW استفاده می شود. با استفاده از روش و تصحیح یاد شده، ضرایب هایزنبرگ اسپینی بلور NiO را تا همسایگان مرتبه ی چهارم محاسبه می کنیم و سپس با استفاده از تقریب میدان میانگین، از طریق ضرایب هایزنبرگ اسپینی به دست آمده، دمای نیل بلور را به دست می آوریم. پس از آن ضریب درجه چهار اسپینی را برای این بلور به دست می آوریم. برای این کار احتیاج به محاسبات اسپین-ناهم راستا داریم. برای انجام محاسبات اسپین-ناهم راستا و همچنین استفاده از روش LAPW، از کد Fleur استفاده می کنیم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی