Поляроны и перенос заряда в хромите fecr2o4 в рамках dft + u

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предпринята попытка описать электронную структуру хромита (шпинель FeCr2O4) и согласованно рассмотреть вопросы орбитального упорядочения, ширины запрещенной зоны и переноса заряда в рамках теории функционала плотности с учетом сильных электронных корреляций (метод DFT + U). Показано, что в данной модели верх валентной зоны хромита представляет собой упорядоченные t2g орбитали атомов железа в тетраэдрических узлах и формирование дырочных поляронов происходит именно на данных орбиталях. Рассмотрен неадиабатический барьер активации транспорта дырочных поляронов. Результаты расчетов ширины запрещенной зоны и энергии активации соотнесены с имеющимися экспериментальными данными.

Об авторах

Н. А Фоминых

Объединенный институт высоких температур РАН; Московский физико-технический институт (НИУ)

Email: fominykh.na@phystech.edu

В. В Стегайлов

Объединенный институт высоких температур РАН; Московский физико-технический институт (НИУ); Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Автор, ответственный за переписку.
Email: stegailov.vv@phystech.edu

Список литературы

  1. A. O. Sboychakov, A. L. Rakhmanov, and K. I. Kugel, J. Phys. Condens. Matter 22(41), 415601 (2010).
  2. Е. И. Шнейдер, И. А. Макаров, М. В. Зотова, and С. Г. Овчинников, ЖЭТФ 153(5), 820 (2018).
  3. E. I. Shneyder, S. V. Nikolaev, M. V. Zotova, R. A. Kaldin, and S. G. Ovchinnikov, Phys. Rev. B 101(23), 235114 (2020).
  4. Е. Д. Чернов, А. В. Лукоянов, В. И. Анисимов, ЖЭТФ 159(4), 644 (2021).
  5. П. А. Агзамова, С. В. Стрельцов, Физика твердого тела 64(1), 144 (2022).
  6. I. V. Leonov, JETP Letters 116, 884 (2022).
  7. P. V. B. Pinho, A. Chartier, D. Menut, A. Barbier, M. O. J. Y. Hunault, Ph. Ohresser, C. Marcelot, B. Warot-Fonrose, F. Miserque, and J.-B. Moussy, Applied Surface Science 615, 156354 (2023).
  8. N. A. Fominykh, V. P. Nikolskiy, and V. V. Stegailov, Comput. Mater. Sci. 220, 112061 (2023).
  9. D. A. Kolotinskii, V. S. Nikolaev, V. V. Stegailov, and A. V. Timofeev, Corros. Sci. 211, 110829 (2023).
  10. H.-T. Jeng, G. Y. Guo, and D. J. Huang, Phys. Rev. Lett. 93(15), 156403 (2004).
  11. J.-E. Lorenzo, C. Mazzoli, N. Jaouen, C. Detlefs, D. Mannix, S. Grenier, Y. Joly, and C. Marin, Phys. Rev. Lett. 101(22), 226401 (2008).
  12. M. S. Senn, I. Loa, J. P. Wright, and J. P. Att eld, Phys. Rev. B 85(12), 125119 (2012).
  13. H. Liu and C. D. Valentin, J. Phys. Chem. C 121(46), 25736 (2017).
  14. E. Baldini, C. A. Belvin, M. Rodriguez-Vega, I. O. Ozel, D. Legut, A. Kozlowski, A. M. Ole's, K. Parlinski, P. Piekarz, J. Lorenzana, G. A. Fiete, and N. Gedik, Nature Phys. 16(5), 541 (2020).
  15. A. D. Rowan, C. H. Patterson, and L. V. Gasparov, Phys. Rev. 79(20), 205103 (2009).
  16. J. Noh, O. I. Osman, S. G. Aziz, P. Winget, and J.-L. Br'edas, Chem. Mater. 27(17), 5856 (2015).
  17. М. И. Шутикова, В. В. Стегайлов, ЖЭТФ 160(2), 249 (2021).
  18. M. I. Shutikova and V. V. Stegailov, J. Phys. Condens. Matter 34(47), 475701 (2022).
  19. V. I. Anisimov, J. Zaanen, and O. K. Andersen, Phys. Rev. B 44(3), 943 (1991).
  20. T. L. Sudesh, L. Wijesinghe, and D. J. Blackwood, J. Phys. Conf. Ser. 28, 74 (2006).
  21. A. Boudjemaa, R. Bouarab, S. Saadi, A. Bouguelia, and M. Trari, Appl. Energy 86(7-8), 1080 (2009).
  22. Th. Ramachandran and F. Hamed, Mater. Res. Bull. 95, 104 (2017).
  23. J. A. Grisales Cer'eon, D. A. Land'ınez T'ellez, and J. Roa-Rojas, J. Electron. Mater. 51(2), 822 (2022).
  24. D. Santos-Carballal, A. Roldan, R. Grau-Crespo, and N. H. de Leeuw, Phys. Rev. B 91(19), 195106 (2015).
  25. C. Benhalima, S. Amari, L. Beldi, and B. Bouhafs, Spin 9, 1950014 (2019).
  26. Li Sun, J. Alloys Compd. 875, 160065 (2021).
  27. D. A. Andersson and Ch. R. Stanek, Phys. Chem. Chem. Phys. 15(37), 15550 (2013).
  28. Ch. Li, P. Li, L. Li, D. Wang, X. Gao, and X. J. Gao, RSC Adv. 11(35), 21851 (2021).
  29. D. Ihle and B. Lorenz, Journal of Physics C: Solid State Physics 19(26), 5239 (1986).
  30. B. Gillot, J. F. Ferriot, and A. Rousset, J. Phys. Chem. Solids 37(9), 857 (1976).
  31. J. Nell and B. J. Wood, Am. Mineral. 76(3-4), 405 (1991).
  32. G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47(1), 558 (1993).
  33. G. Kresse and J. Furthmu¨ller, Phys. Rev. B 54(16), 11169 (1996).
  34. S. L. Dudarev, G. A. Botton, S. Y. Savrasov, C. J. Humphreys, and A. P. Sutton, Phys. Rev. B 57(3), 1505 (1998).
  35. V. Stegailov, G. Smirnov, and V. Vecher, Concurrency and Computation: Practice and Experience 31(19), e5136 (2019).
  36. Koichi Momma and Fujio Izumi, J. Appl. Crystallogr. 44(6), 1272 (2011).
  37. H. J. Levinstein, M. Robbins, and C. Capio, Mater. Res. Bull. 7(1), 27 (1972).
  38. N. Iordanova, M. Dupuis, and K. M. Rosso, J. Chem. Phys. 122(14), 144305 (2005).
  39. N. Iordanova, M. Dupuis, and K. M. Rosso, J. Chem. Phys. 123(7), 074710 (2005).
  40. Th. Maxisch, F. Zhou, and G. Ceder, Phys. Rev. B 73(10), 104301 (2006).
  41. N. A. Deskins and M. Dupuis, Phys. Rev. B 75(19), 195212 (2007).
  42. F. N. Skomurski, S. Kerisit, and K. M. Rosso, Geochim. Cosmochim. Acta 74(15), 4234 (2010).
  43. J. J. Plata, A. M. Marquez, and J. F. Sanz, J. Phys. Chem. C 117(28), 14502 (2013).
  44. Ch. W. M. Castleton, A. Lee, and J. Kullgren, J. Phys. Chem. C 123(9), 5164 (2019).
  45. D. Emin and T. Holstein, Ann. Physics 53(3), 439 (1969).
  46. T. Holstein, Ann. Physics 281(1-2), 725 (2000).
  47. I. G. Austin and N. Fr. Mott, Adv. Phys. 18(71), 41 (1969).
  48. R. A. Marcus and N. Sutin, Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Reviews on Bioenergetics 811(3), 265 (1985).
  49. R. A. Marcus, Rev. Mod. Phys. 65(3), 599 (1993).
  50. Y. Natanzon, A. Azulay, and Y. Amouyal, Israel Journal of Chemistry 60(8-9), 768 (2020).
  51. N. A. Deskins, P. M. Rao, and M. Dupuis, Charge carrier management in semiconductors: modeling charge transport and recombination, in Springer Handbook of Inorganic Photochemistry, Springer, Cham (2022), p. 365.
  52. T. J. Smart, T. A. Pham, Y. Ping, and T. Ogitsu, Physical Review Materials 3(10), 102401 (2019).
  53. Ch. S. Ahart, K. M. Rosso, and J. Blumberger, J. Am. Chem. Soc. 144(10), 4623 (2022).
  54. A. Yildiz, S. B. Lisesivdin, M. Kasap, and D. Mardare, Physica B: Condensed Matter 404(8-11), 1423 (2009).
  55. M. E. Saleta, D. P. Valdes, L. Mogni, D. Tobia, S. J. A. Figueroa, J. C. Mauricio, E. Lima Jr, G. Zampieri, and R. D. S'anchez, J. Phys. Chem. A 125(17), 9371 (2021).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».