高压引起C掺杂CaO材料磁性变化的第一性原理分析

摘要

为研究C掺杂CaO材料的磁性随压强的变化关系,利用第一性原理研究方法中的密度泛函理论(DFT),结合广义梯度近似(GGA),分别对无压力情况下CaO和Ca4O3C材料以及高压条件下Ca4O3C材料的能带结构和电子态密度进行计算,并分析压强与Ca4O3C磁矩、体积和总能量三者的关系.结果表明:C的掺入使CaO材料产生磁性,且在无压力条件下Ca4O3C材料的铁磁性最强,随着压强的逐渐增加,Ca4O3C的铁磁性随之减弱,并在475 GPa时完全消失,完成磁性相变,由铁磁态(FM)转变成非铁磁态(NM).Ca4O3C材料的铁磁性可用双交换机制和杂化轨道理论解释,且由此可知含C掺杂的CaO材料的铁磁生比较稳定.