Elektronnaya zonnaya struktura, antiferromagnetizm i priroda khimicheskoy svyazi v la2cuo4
- Autores: Orlov V.1, Sergeev G.1
-
Afiliações:
- Edição: Volume 164, Nº 1 (2023)
- Páginas: 107-116
- Seção: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-4510/article/view/144769
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044451023070106
- EDN: https://elibrary.ru/GFHEAW
- ID: 144769
Citar
Resumo
В рамках метода функционала плотности с помощью комплекса программ WIEN2k выполнены расчеты электронной зонной структуры орторомбической фазы соединения La2CuO4, являющегося исходным для нескольких семейств высокотемпературных сверхпроводников. Вычисления проводились с использованием двух обменно-корреляционных функционалов: первый представлял собой сумму модифицированного Траном и Блахой обменного потенциала Беке и Джонсона и корреляций в локальном приближении, в качестве второго был выбран функционал Пердью - Бурке - Эрнзерхофа. Расчеты с учетом спиновой поляризации выявили наличие антиферромагнитного основного состояния орторомбического La2CuO4. В случае использования первого функционала найдены магнитный момент атомов меди MCu = 0.725µB и полупроводниковая щель Eg = 2 эВ, а во втором случае MCu = 0.278µB и Eg = 0. Результаты расчетов оптических свойств орторомбического La2CuO4 - функции энергетических потерь электронов, действительной части оптической проводимости и коэффициента отражения, оказались в хорошем согласии с экспериментальными данными. Рассчитанное пространственное распределение зарядовой плотности в орторомбическом La2CuO4 было проанализировано с целью выявления седловых критических точек, параметры которых дают возможность классифицировать тип химической связи в кристалле. Совокупность параметров критических точек в орторомбическом La2CuO4 была аналогична найденной нами ранее в тетрагональном La2CuO4 и родственных высокотемпературных сверхпроводниках. В частности, положительный знак лапласиана зарядовой плотности в критических точках типа bond, в соответствии с классификацией типов химической связи, принятой в «Квантовой теории атомов в молекулах и кристаллах» Бадера, свидетельствует об отсутствии ковалентной связи в La2CuO4.
Bibliografia
- J. G. Bednorz and K. A. Mu¨ller, Z. Phys. B 64, 189 (1986).
- X. Zhou, W.-S. Lee, M. Imada et al., Nat. Rev. Phys. 3, 462 (2021).
- J. G. Bednorz, M. Takashige, and K. A. Mu¨ller, Europhys. Lett. 3, 379 (1987).
- J. G. Bednorz, M. Takashige, and K. A. Mu¨ller, Mater. Res. Bull. 22, 819 (1987).
- J. M. Tarascon, L. H. Greene, W. R. McKinnon et al., Science 235, 1373 (1987).
- R. J. Cava, R. B. van Dover, B. Battlog et al., Phys. Rev. Lett. 58, 408 (1987).
- F. C. Chou and D. C. Johnston, Phys. Rev. B 54, 572 (1996).
- S. A. Kivelson, G. Aeppli, and V. J. Emery, PNAS 98, 11903 (2001).
- R. Hord, G. Cordier, K. Hofmann et al., Z. Anorg. Allg. Chem. 637, 1114 (2011).
- Int. Tables for Crystallography, Vol. A. Space-group symmetry, 5th ed., ed. by Th. Hahn, Springer (2005).
- L. F. Mattheiss, Phys. Rev. Lett. 58, 1028 (1987).
- J. Yu, A. F. Freeman, and J.-H. Xu, Phys. Rev. Lett. 58, 1035 (1987).
- W. E. Pickett, Rev. Mod. Phys. 61, 433 (1989).
- D. Vaknin, S. K. Sinha, D. E. Moncton et al., Phys. Rev. Lett. 58, 2802 (1987).
- K. Yamada, E. Kudo, Y. Endoh et al., Sol. St.Comm. 64, 753 (1987).
- J. P. Perdew and K. Schmidt, AIP Conf. Proc. 577, 1 (2001).
- V. J. Emery, Phys. Rev. Lett. 58, 2794 (1987).
- F. C. Zhang and T. M. Rice, Phys. Rev. B 37, 3759 (1988).
- V. J. Emery and G. Reiter, Phys. Rev. B 38, 4547 (1988).
- И. А. Макаров, С. Г. Овчинников, ЖЭТФ 148, 526 (2015).
- V. I. Anisimov, J. Zaanen, and O. K. Andersen, Phys. Rev. B 44, 943 (1991).
- M. T. Czyzyk and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. B 49, 14211 (1994).
- J. P. Perdew, A.Ruzsinszky, J. Tao et al., J. Chem. Phys. 123, 062201 (2005).
- J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
- J. W. Furness, Y. Zhang, C. Lane et al., Comm. Phys. 1, 11 (2018).
- A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
- C. Lee, W. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
- J. Heyd, G. E. Scuseria, and M. Ernzerhof, J. Chem. Phys. 118, 8207 (2003).
- J. K. Perry, J. Tahir-Kheli, and W. A. Goddart III, Phys. Rev. B 63, 144510 (2001).
- P. Rivero, I. de P. R. Moreira, and F. Illeas, Phys. Rev. B 81, 205123 (2010).
- C. Lane, J. W. Furness, I. G. Buda et al., Phys. Rev. B 98, 125140 (2018).
- J. Sun, A.Ruzsinszky, and J. P. Perdew, Phys. Rev. Lett. 115, 036402 (2015).
- P. Blaha, K. Schwarz, G. K. H. Madsen, et al., WIEN2k, An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties Vienna Univ. of Technology, Austria (2021). ISBN 3-9501031-1-2.
- P. Blaha, K. Schwarz, F. Tran et al., J. Chem. Phys. 152, 074101 (2020).
- F. Tran and P. Blaha, Phys. Rev. Lett. 102, 226401 (2009).
- J. P. Perdew and Y. Wang, Phys. Rev. B 45, 13244 (1992).
- H. Dixit, R. Saniz, S. Cottenier et al., J. Phys.: Condens. Matter 24, 205503 (2012).
- D. J. Singh, Phys. Rev. B 82, 205102 (2010).
- V. G. Orlov and G. S. Sergeev, Physica B 536, 839 (2018).
- V. G. Orlov and G. S. Sergeev, JMMM 475, 627 (2019).
- Э. А. Кравченко, В. Г. Орлов, Г. С. Сергеев, ЖЭТФ 158, 876 (2020).
- R. F. W. Bader, Atoms in Molecules: a Quantum Theory, International Series of Monographs on Chemistry 22, Oxford Sci. Publ., Oxford (1990).
- C. Gatti, Z. Kristallogr. 220, 399 (2005).
- The Quantum Theory of Atoms in Molecules. From Solid State to DNA and Drug Design, ed. by C. F. Matta and R. J. Boyd WILEY-VCH, Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim (2007).
- J. M. Ginger, M. G. Roe, Y. Song et al., Phys. Rev. B 37, 7506 (1988).
- S. Uchida, T. Ido, H. Takagi et al., Phys. Rev. B 43, 7942 (1991).
- M. Terauchi and M. Tanaka, Micron 30, 371 (1999).
- M. Hidaka, N. Tokiwa, M. Oda et al., Phase Trans. 76, 905 (2003).
- P. Steiner, J. Albers, V. Kinsinger et al., Z. Phys. B 66, 275 (1987).
- T. Takahashi, F. Maeda, H. Katayama-Yoshida et al., Phys. Rev. B 37, 9788 (1988).
- N. Nucker, J. Fink, B. Renker et al., Z. Phys. B 67, 9 (1987).
- B. Reihl, T. Riesterer, J. G. Bednorz et al., Phys. Rev. B 35, 8804 (1987).
- A. Fujimori, E. Takayama-Muromachi, Y. Uchida et al., Phys. Rev. B 35, 8814 (1987).
- Z.-X. Shen, J. W. Allen, J. J. Yeh et al., Phys. Rev. B 36, 8414 (1987).
- C. Ambrosch-Draxl and J. O. Sofo, Comp. Phys.Comm. 175, 1 (2006).
- R. Abt, C. Ambrosch-Draxl, and P. Knoll, Physica B 194-196, 1451 (1994).
- S. Tajima, H. Ishii, T. Nakahashi et al., J. Opt. Soc. Am. B 6, 475 (1989).
- S. Uchida, T. Ido, H. Takagi et al., Phys. Rev. B 43, 7942 (1991).
- A. Otero-de-la-Roza, E. R. Johnson, and V. Luana, Comp. Phys.Comm. 185, 1007 (2014).
- V. G. Orlov and G. S. Sergeev, AIP Adv. 12, 055110 (2022).
- В. Г. Орлов, Г. С. Сергеев, ФТТ 64, 1900 (2022).
- D. D. Wagman, W. H. Evans, V. B. Parker et al., The NBS Tables of Chemical Thermodynamic Properties, J. Phys. Chem. Ref. Data 11, Suppl. 2 (1982).
- T. Timusk and B. Statt, Rep. Prog. Phys. 62, 61 (1999).
- M. J. Lawler, K. Fujita, J. Lee et al., Nature 466, 347 (2010).
- R.Comin and A. Damascelli, Ann. Rev. Condens. Matter Phys. 7, 369 (2016).
- H. Miao, G. Fabbris, R. J. Koch et al., npj Quantum Materials 6, 31 (2021).
- R. Arpaia, S. Caprara, R. Fumagalli et al., Science 365, 906 (2019).
- R. Arpaia and G. Chiringhelli, J. Phys. Soc. Jpn 90, 111005 (2021).
- H. C. Robarts, M. Garcia-Fernandez, J. Li et al., Phys. Rev. B 103, 224427 (2021).
- V. G. Orlov, A. A. Bush, S. A. Ivanov et al., J. Low Temp. Phys. 105, 1541 (1996).
- B. O. Wells, R. J. Birgenaeu, F. C. Chou et al., Z. Phys. B 100, 535 (1996).
- http://ckp.nrcki.ru