بررسی خواص ساختاری و مغناطیسی ابرشبکه LaFeO3/LaMnO3 با استفاده از لایه‌های ترکیب بلوریLaFeO3 و LaMnO3

محورهای موضوعی : تحقیقات در علوم مهندسی سطح و نانو مواد

آنا خواجه نژاد ¹ (مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1401/10/28 تاریخ پذیرش : 1401/12/09 تاریخ انتشار : 1401/12/27

کلید واژه: LaFeO3, ابرشبکه, تقریب LDA+U,

چکیده مقاله :

در این پژوهش در چارچوب نظریۀ تابعی چگالی و با کد محاسباتی کوانتوم اسپرسو به بررسی خواص ساختاری و مغناطیسی ترکیب های LaFeO3 و LaMnO3 و همچنین ابرشبکۀ LaFeO3/LaMnO3 در تقریب LDA+U پرداخته شده است. ساختار ترکیب های LaFeO3 و LaMnO3 در فاز مکعبی با گروه فضایی pm3m شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از محاسبات ثابت شبکه با کارهای دیگران سازگاری داشته است. خواص الکترونی و مغناطیسی ترکیب های LaFeO3 و LaMnO3 با چگالی حالت ها بررسی شد. نتایج حاصل از چگالی حالت ها برای دو ترکیب ماهیت نیم فلزی و حالت مغناطیسی فرومغناطیس را نشان می دهد که با نتایج کارهای قبل سازگار بوده است. نتایج چگالی حالت جزئی برای ترکیب LaFeO3 نقش مهم اربیتال اتم d آهن و اربیتال p اتم اکسیژن را نشان می دهد و برای ترکیب LaMnO3 نقش مهم اربیتال d اتم منگنز و اربیتال p اتم اکسیژن را نشان می دهد که با نتایج کارهای پیشین همخوانی دارد. ابرشبکه LaFeO3/LaMnO3 با زیر لایۀ LaFeO3 شبیه سازی شد و با بررسی خواص الکترونی و مغناطیسی این ابر شبکه مشاهده شد که ابرشبکه ماهیت فلزی در حالت فرومغناطیس ازخود نشان می دهد و در چگالی حالت جزئی نقش اربیتال d اتم های آهن و منگنز و نیز اربیتال p اتم اکسیژن به وضوح قابل مشاهده بوده است که دور از انتظار نبوده است.

منابع و مأخذ:

[1] سید نورالدین میرنیا، سنتز و بررسی اثرآلایش یون روی در ترکیب پروسکیتی ₃LaFeO و کاربرد آن در حسگرهای گازی. پایاننامه دورهی کارشناسی ارشد رشته فیزیک حالت جامد؛ دانشگاه مازندران، 1396.

[2] U Russo, L Nodari, M Faticanti, V Kuncser, G Filoti. "Local interactions and electronic phenomena in substituted LaFeO₃ perovskites." Solid State Ionics, 1-2 (2005) 97-102.

 [3] J Chandradass, KH Kim. "Nano-LaFeO₃ powder preparation by calcining an emulsion precursor." Materials Chemistry and Physics , 2-3 (2010) 329-332.

[4] M Popa, J Frantti, M Kakihana. "Characterization of LaMeO₃ (Me: Mn, Co, Fe) perovskite powders obtained by polymerizable complex method." Solid State Ionics ,154 (2002) 135-141.

 [5] X Qi, J Zhou, Z Yue, Z Gui, L Li"Auto-combustion synthesis of nanocrystalline LaFeO₃." Materials chemistry and physics, 1 (2003) 25-29.

[6] M  Palcut, J. S. Christensen,  K. Wiik  and  T. Grande , "Impurity diffusion of 141 Pr in LaMnO 3, LaCoO 3 and LaFeO 3 materials." Physical Chemistry Chemical Physics ,43 (2008) 6544-6552.

[7] S. Jin, T. H. Tiefel, M. McCormack, R. A. Fastnacht, R. Ramesh, L. H. Chen "Thousandfold change in resistivity in magnetoresistive La-Ca-Mn-O films." Science ,5157 (1994) 413-415. 

 [8] B. Chen , N. Gauquelin , R. J. Green  , J. Verbeeck , G. Rijnders  and G. Koster “ Asymmetric Interfacial Intermixing Associated Magnetic Coupling in LaMnO3/LaFeO₃ Heterostructures”, Physical Chemistry and Chemical Physics, 9 (2021) 698154.

[9] P. Giannozzi, S.Baroni, et al; Matteo Calandra; “QUANTUM ESPRESSO: a Modular and OpenSource Software Project for Quantum Simulations of Materials”; J. Phys. Condens. Matt 21 (2009) 395502

[10] A. Aezami, “Effect of tensile and compressive strain on the magnetic ordering of the (LaMnO₃)₁/(SrTiO₃)₁ LaMnO₃) ₁/(SrTiO₃)₁ superlattice”, J. pranama, 91 (2018) 1-4.