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