负热膨胀材料Mn3(Cu0.5Ge0.5)N的第一性原理研究

摘要

最近，人们发现反钙钛矿化合物Mn3(Cu1-xGex)N展现出巨大的负热膨胀性能：其体积在室温附近随着温度的升高而收缩。在本工作中，采用第一性原理计算，我们研究了体系负热膨胀的起源和磁性原子间的交换相互作用。计算结果表明磁构型Γ5g具有最大的晶格体积，锗原子的引入使Γ5g成为体系的基态磁构型，从而造成体系在相变时的体积收缩。同时，锗增大了基态和顺磁态的体积差。体系中不同近邻间的交换相互作用存在着很强的相互竞争，而最近邻间的交换积分决定了基态磁构型Γ5g的稳定性。