ویژگیهای نیم‌فلزی و پایداری ساختاری ترکیبات نیم‌هویسلر d0-d XYBi (X=K, Rb; Y=Sc, Ti, V, Cr)

Abstract

با استفاده از محاسبات اصول اولیة ساختار الکترونی در چارچوب نظریة تابعی چگالی، ویژگی‌های الکترونی، مغناطیسی و پایداری ساختاری ترکیبات نیم‌هویسلر d0-d جدید XYBi (X=K, Rb; Y=Sc, Ti, V, Cr) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که ۶ مورد از این ترکیبات شاملKCrBi ،RbVBi ،KVBi ،RbTiBi ،KTiBi و RbCrBi فرومغناطیس‌های نیم-فلزی می‌باشند. گاف انرژی نیم‌فلزی این ترکیبات در محدودة ۴۶/۰ تا ۷۱/۰ الکترون‌ولت محاسبه گردید. بررسی چگالی حالت‌های الکترونی جزئی اتمی نشان داد که هیبریداسیون بین ترازهای 3d فلزات واسطه با اوربیتال‌های تراز 6p اتم Bi موجب بروز رفتار نیم‌فلزی می‌شود. گشتاور مغناطیسی کل به دست آمده برای این مواد در توافق با رابطة اسلیتر-پائولینگ Mtot=Ztot−8 بوده و عدد صحیح بودن آن در محدودة وسیعی اطراف ثابت شبکة تعادلی بیانگر عدم حساسیت خاصیت نیم‌فلزی به پارامتر شبکه می‌باشد. بهینه‌سازی ساختارهای بلوری این مواد توسط بستة نرم‌افزاری USPEX نشان داد که علاوه بر حفظ خاصیت نیم‌فلزی، وجود اتم فلز قلیایی d0 منجر به پایداری ساختاری این ترکیبات نیم‌هویسلر جدید می‌گردد. با توجه به پایداری ساختاری، دمای کوری بالا و گاف نیم‌فلزی بزرگ، ترکیبات فوق نامزدهای خوبی برای کاربردهای اسپینترونیکی محسوب می‌شوند.