بررسی حالت های باری و مغناطیسی اتم آهن آلائیده شده در ساختار روتایل TiO2

Abstract

در این مقاله، خواص ساختاری و مغناطیسی حالتهای یونی Fe آلائیده شده در ساختار روتایل (rutile) TiO2 با استفاده از نظریۀ تابعی چگالی محاسبه گردیده است. به منظور مطالعه حالت باری اتم آهن و نقش آن در خواص مغناطیسی، پیکربندی-های گوناگونی از اتم آهن با حضور و عدم حضور تهی جایی اتم اکسیژن در شبکه بلوری TiO2 در نظر گرفته شده، و تاثیر تهی جایی اتم اکسیژن بر روی ساختار الکترونی هر پیکربندی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نمودار چگالی حالت انرژی مربوط به پیکربندی بین شبکه ای اتم آهن به همراه تهی جایی اکسیژن نشان می دهد که حالت باری پایدار برای اتم آهن، +2 است. در ادامه، اثر تغییر ساختار شبکه از طریق تغییر مکان تهی جایی اکسیژن نسبت به آهن جایگزیده در جایگاه Ti برای سایر حالتهای یونی Fe در نمودار چگالی حالت نیز مورد بحث قرار گرفته است. به منظور بررسی دقیق تر حالتهای یونی اتم آهن از طریق موقعیت شبکه ای آن، پارامترهای مربوط به شیفت ایزومری (δ) و شکافتگی چهارقطبی (Δ) محاسبه شده، و نتایج آن با نتایج تجربی طیف سنجی موسبائر مربوط به حالت های باری +2Fe و +3Fe مقایسه شده است.

Keywords

• نیمه رسانای مغناطیسی آلائیده شده
• نظریۀ تابعی چگالی
• حالت های باری
• شیفت ایزومری
• شکافتگی چهارقطبی