Электронная зонная структура, антиферромагнетизм и природа химической связи в La2CuO4

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

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.

Об авторах

В. Г. Орлов

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»;Московский физико-технический институт

Email: valeryorlov3@gmail.com
Москва, 123182 Россия; Долгопрудный, Московская область, 141700 Россия

Г. С. Сергеев

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Автор, ответственный за переписку.
Email: valeryorlov3@gmail.com
Москва, 123182 Россия

Список литературы

  1. J. G. Bednorz and K. A. Mu¨ller, Z. Phys. B 64, 189 (1986).
  2. X. Zhou, W.-S. Lee, M. Imada et al., Nat. Rev. Phys. 3, 462 (2021).
  3. J. G. Bednorz, M. Takashige, and K. A. Mu¨ller, Europhys. Lett. 3, 379 (1987).
  4. J. G. Bednorz, M. Takashige, and K. A. Mu¨ller, Mater. Res. Bull. 22, 819 (1987).
  5. J. M. Tarascon, L. H. Greene, W. R. McKinnon et al., Science 235, 1373 (1987).
  6. R. J. Cava, R. B. van Dover, B. Battlog et al., Phys. Rev. Lett. 58, 408 (1987).
  7. F. C. Chou and D. C. Johnston, Phys. Rev. B 54, 572 (1996).
  8. S. A. Kivelson, G. Aeppli, and V. J. Emery, PNAS 98, 11903 (2001).
  9. R. Hord, G. Cordier, K. Hofmann et al., Z. Anorg. Allg. Chem. 637, 1114 (2011).
  10. Int. Tables for Crystallography, Vol. A. Space-group symmetry, 5th ed., ed. by Th. Hahn, Springer (2005).
  11. L. F. Mattheiss, Phys. Rev. Lett. 58, 1028 (1987).
  12. J. Yu, A. F. Freeman, and J.-H. Xu, Phys. Rev. Lett. 58, 1035 (1987).
  13. W. E. Pickett, Rev. Mod. Phys. 61, 433 (1989).
  14. D. Vaknin, S. K. Sinha, D. E. Moncton et al., Phys. Rev. Lett. 58, 2802 (1987).
  15. K. Yamada, E. Kudo, Y. Endoh et al., Sol. St.Comm. 64, 753 (1987).
  16. J. P. Perdew and K. Schmidt, AIP Conf. Proc. 577, 1 (2001).
  17. V. J. Emery, Phys. Rev. Lett. 58, 2794 (1987).
  18. F. C. Zhang and T. M. Rice, Phys. Rev. B 37, 3759 (1988).
  19. V. J. Emery and G. Reiter, Phys. Rev. B 38, 4547 (1988).
  20. И. А. Макаров, С. Г. Овчинников, ЖЭТФ 148, 526 (2015).
  21. V. I. Anisimov, J. Zaanen, and O. K. Andersen, Phys. Rev. B 44, 943 (1991).
  22. M. T. Czyzyk and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. B 49, 14211 (1994).
  23. J. P. Perdew, A.Ruzsinszky, J. Tao et al., J. Chem. Phys. 123, 062201 (2005).
  24. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  25. J. W. Furness, Y. Zhang, C. Lane et al., Comm. Phys. 1, 11 (2018).
  26. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
  27. C. Lee, W. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
  28. J. Heyd, G. E. Scuseria, and M. Ernzerhof, J. Chem. Phys. 118, 8207 (2003).
  29. J. K. Perry, J. Tahir-Kheli, and W. A. Goddart III, Phys. Rev. B 63, 144510 (2001).
  30. P. Rivero, I. de P. R. Moreira, and F. Illeas, Phys. Rev. B 81, 205123 (2010).
  31. C. Lane, J. W. Furness, I. G. Buda et al., Phys. Rev. B 98, 125140 (2018).
  32. J. Sun, A.Ruzsinszky, and J. P. Perdew, Phys. Rev. Lett. 115, 036402 (2015).
  33. 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.
  34. P. Blaha, K. Schwarz, F. Tran et al., J. Chem. Phys. 152, 074101 (2020).
  35. F. Tran and P. Blaha, Phys. Rev. Lett. 102, 226401 (2009).
  36. J. P. Perdew and Y. Wang, Phys. Rev. B 45, 13244 (1992).
  37. H. Dixit, R. Saniz, S. Cottenier et al., J. Phys.: Condens. Matter 24, 205503 (2012).
  38. D. J. Singh, Phys. Rev. B 82, 205102 (2010).
  39. V. G. Orlov and G. S. Sergeev, Physica B 536, 839 (2018).
  40. V. G. Orlov and G. S. Sergeev, JMMM 475, 627 (2019).
  41. Э. А. Кравченко, В. Г. Орлов, Г. С. Сергеев, ЖЭТФ 158, 876 (2020).
  42. R. F. W. Bader, Atoms in Molecules: a Quantum Theory, International Series of Monographs on Chemistry 22, Oxford Sci. Publ., Oxford (1990).
  43. C. Gatti, Z. Kristallogr. 220, 399 (2005).
  44. 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).
  45. J. M. Ginger, M. G. Roe, Y. Song et al., Phys. Rev. B 37, 7506 (1988).
  46. S. Uchida, T. Ido, H. Takagi et al., Phys. Rev. B 43, 7942 (1991).
  47. M. Terauchi and M. Tanaka, Micron 30, 371 (1999).
  48. M. Hidaka, N. Tokiwa, M. Oda et al., Phase Trans. 76, 905 (2003).
  49. P. Steiner, J. Albers, V. Kinsinger et al., Z. Phys. B 66, 275 (1987).
  50. T. Takahashi, F. Maeda, H. Katayama-Yoshida et al., Phys. Rev. B 37, 9788 (1988).
  51. N. Nucker, J. Fink, B. Renker et al., Z. Phys. B 67, 9 (1987).
  52. B. Reihl, T. Riesterer, J. G. Bednorz et al., Phys. Rev. B 35, 8804 (1987).
  53. A. Fujimori, E. Takayama-Muromachi, Y. Uchida et al., Phys. Rev. B 35, 8814 (1987).
  54. Z.-X. Shen, J. W. Allen, J. J. Yeh et al., Phys. Rev. B 36, 8414 (1987).
  55. C. Ambrosch-Draxl and J. O. Sofo, Comp. Phys.Comm. 175, 1 (2006).
  56. R. Abt, C. Ambrosch-Draxl, and P. Knoll, Physica B 194-196, 1451 (1994).
  57. S. Tajima, H. Ishii, T. Nakahashi et al., J. Opt. Soc. Am. B 6, 475 (1989).
  58. S. Uchida, T. Ido, H. Takagi et al., Phys. Rev. B 43, 7942 (1991).
  59. A. Otero-de-la-Roza, E. R. Johnson, and V. Luana, Comp. Phys.Comm. 185, 1007 (2014).
  60. V. G. Orlov and G. S. Sergeev, AIP Adv. 12, 055110 (2022).
  61. В. Г. Орлов, Г. С. Сергеев, ФТТ 64, 1900 (2022).
  62. 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).
  63. T. Timusk and B. Statt, Rep. Prog. Phys. 62, 61 (1999).
  64. M. J. Lawler, K. Fujita, J. Lee et al., Nature 466, 347 (2010).
  65. R.Comin and A. Damascelli, Ann. Rev. Condens. Matter Phys. 7, 369 (2016).
  66. H. Miao, G. Fabbris, R. J. Koch et al., npj Quantum Materials 6, 31 (2021).
  67. R. Arpaia, S. Caprara, R. Fumagalli et al., Science 365, 906 (2019).
  68. R. Arpaia and G. Chiringhelli, J. Phys. Soc. Jpn 90, 111005 (2021).
  69. H. C. Robarts, M. Garcia-Fernandez, J. Li et al., Phys. Rev. B 103, 224427 (2021).
  70. V. G. Orlov, A. A. Bush, S. A. Ivanov et al., J. Low Temp. Phys. 105, 1541 (1996).
  71. B. O. Wells, R. J. Birgenaeu, F. C. Chou et al., Z. Phys. B 100, 535 (1996).
  72. http://ckp.nrcki.ru

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».