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磁性體系的計算
一、各種磁性
鐵磁,反鐵磁,亞鐵磁在居里溫度以下都是磁有序的,當溫度很高的時候,會從磁有序變成磁無序
鐵磁和反鐵磁都是由電子自旋貢獻
1. 鐵磁,鐵磁體系中相鄰的兩個原子磁矩趨向於平行排列,磁有序,磁矩不為0
反鐵磁,反鐵磁體系中相鄰的兩個原子磁矩趨向於反平行,但是它和鐵磁體系一樣是磁有序的。雖然反鐵磁材料裡的原子都有強磁矩,並且排列得整整齊齊,只是一正一反所以總和為零。
2. 雖然二者在溫度足夠高的情況下都會發生順磁相變而失去磁序。相變溫度對於鐵磁叫做居里溫度(Tc),對於反鐵磁叫做奈爾溫度 (TN),溫度低於居里溫度表現鐵磁性,高於居里溫度表現為順磁性,磁化率溫度關係服從Curie-Weiss定律
3. 宏觀表現為,鐵磁體系對外展現磁性而反鐵磁體系不展現磁性。但二者都能被磁化,並且磁化後有很強的磁性。但順磁磁性響應很弱
4. 反鐵磁材料和無磁性材料又有區別,因為反鐵磁體系仍然是磁有序的,而且被磁化後仍然有很強的磁性。無磁性材料的原子磁矩主要由原子核磁矩和電子軌道角動量貢獻,微觀上沒有磁序,被磁化後只有微弱的磁矩。
二、VASP計算體系
很多體系都有磁性,磁性體系的計算需要開啟自旋。
ISPIN=2
MAGMON=原子數目*初始磁矩,eg 3*2 4*5 。。。(注:*號前後不要有空格)*
對於一些簡單的磁性體系,我們可以直接使用ISPIN=2, MAGMOM不必進行設定。對於複雜的體系則需要設定。初始值不需要與實驗值完全一致,一般設定1.5倍即可。
例如,對於FeO體系:
1. 有4個Fe原子,如果考慮鐵磁態,則可以設定MAGMON=4*3 4*0 (Fe初設的磁矩為3,O元素為0)
2. 有4個Fe原子,如果考慮反鐵磁態,則可以設定MAGMON=3 -3 3 -3 0 0 0 0或者MAGMON=3 3 -3 -3 0 0 0 0
3. MAGMON設定初始磁矩,詳細的設定還可參考VASP官網:https://www.vasp.at/wiki/index.php/MAGMOM,以及大師兄科研網https://www.bigbrosci.com/2017/12/04/ex12/