Skip to main content
SUPERVISOR
Mojtaba Alaei,Seyed Javad Hashemifar
مجتبی اعلائی (استاد راهنما) سید جواد هاشمی فر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Elham Khorasani
الهام خراسانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Study of the electronic and magnetic properties of Er2Ti2O7 Pyrochlore
The geometrical frustration in the magnetic pyrochlore oxides (A 2 B 2 O 7 ) causes interesting properties at the low temperatures in these materials. Er 2 Ti 2 O 7 is a the magnetic pyrochlore oxides with space group Fd m. Er local magnetic moments confined to planes orthogonal to the local 111 axes, so we can describe the system in a model so-called XY-like model. we consider the system by using an ab intio method, Density Functional Theory (DFT) with Fleur code in LDA, LDA+U, LDA+U+SOC approximation. To take into account the f electrons coulomb interactions correctly we employed LDA+U, a Hubbard method correction. We gained energy gap equal to 2.99 eV from analysis of the density of states. The spin-orbit coupling (SOC) is very effective in these materials, so we added SOC to the LDA+U calculations (LDA+U+SOC). Using LDA+U+SOC, we consider the effect of non-collinear magnetism. The LDA+U+SOC calculations in the all-in spin configuration give rise to the magnetic moments 8.2 for Er 2 Ti 2 O 7 . This value deviates from the experimental results. The reason is that the DFT calculations are trapped in the local minima, so we need more sophisticated methods to find the global minimum in our electronic structure calculations. The analysis of the density of states of Erbium, titanium and oxygen in the crystal, show that Er 4f state hybridizes with O' 2p weakly and so the 4f orbitals remain well localized.
: بروزخواص غیرمعمول اکسیدهای پایروکلردردماهای پایین به دلیل ساختار ناکام هندسی مغناطیسی آنھا، باعث شد این مواد موردتوجه قراربگیرند. Er 2 Ti 2 O 7 از اکسید های پایروکلر مغناطیسی با گروه فضایی Fd m می باشد. ممان های ایربیوم در صفحه های عمود بر محور های موضعی 111 قرار می گیرند و با مدل XY توصیف می شود. در این پروژه محاسبات ابتدا به ساکن، بلور Er 2 Ti 2 O 7 در تقریب LDA،LDA+U و LDA+U+SOC به وسیله ی کد Fleur با استفاده از روش FP-LAPW محاسبه شد. در تقریب LDA، تیتانایت ایربیوم فلز پیش بینی می شود، در حالی که این ماده عایق می باشد. پس به سراغ تقریب LDA+U می رویم و با اعمال U آثار همبستگی اوربیتال های به شدت جایگزیده یf4 را تصحیح می کنیم. از آنالیز چگالی کلی حالت ها، انرژی گاف را برابر با 99/2 الکترون ولت بدست می آوریم. همچنین نتایج محاسبات، منشا مغناطش سیستم را بر هم کنش های کولنی و اصل طرد پائولی بین الکترون های موجود در اوربیتال های f 4 و برابر مقدار های 8/8 مگنتون بوهر در تقریب LDA+U+SOC هم راستا با نظم های فرو و پاد فرو مغناطیس و 2/8 مگنتون بوهر در محاسبات ناهم راستا با نظم all-inنشان می دهد. در واقع بر هم کنش قوی اسپین-مدار در Er 2 Ti 2 O 7 موجب نا هم راستا شدن مغناطش می شود . اما تعداد زیادی از حالت های f، در کمینه های موضعی به دام می افتند و نمی توانند حالت پایه ی الکترونیکی صحیح خود راپیدا کنند و منجر به پیش بینی نادرست مغناطش و سخت همگرا شدن و حتی همگرا نشدن محاسبات برای پیکربندی های دیگری مانند حالت پایه ی حاصل از نتایج تجربی و نظری تیتانایت ایربیوم و 3in-1out می شوند. همچنین آنالیز چگالی حالات جزیی یون های ایربیوم، تیتانیوم و اکسیژن در بلور، نشان می دهند که اوربیتال های f 4 یون ایربیوم با اوربیتال هایp2 اکسیژن به صورت ضعیف هیبرید می شوند و بنابراین این اوربیتال ها همچنان به شدت جایگزیده باقی می مانند و توابع مناسب برای توصیف آن ها دترمینان های چند گانه می باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی