Спиновое состояние железа — управляющий параметр железосодержащих ВТСП: зависимость энергии основного состояния, энергий фононов и позиций атомов от спинового состояния иона железа в FeTe

Abstract

Методом функционала плотности рассчитаны электронная структура, энергия основного состояния, фононные частоты в центре и на границе зоны Бриллюэна, а также распределение магнитного момента по d-орбиталям железа в магнитоупорядоченной фазе FeTe в зависимости от величины магнитного момента — спинового состояния иона железа. Показано, что минимум энергии основного состояния достигается при определенном распределении магнитного момента по орбиталям и при определенном значении спинового состояния иона железа. Численно исследовано влияние нового вида взаимодействия «спиновое состояние–решетка» на фононную подсистему. Показано, что наиболее значительное изменение при изменении спинового состояния претерпевают фононы высокочастотной части спектра. Для описания свойств базовых соединений железосодержащих ВТСП предложен интегральный параметр — спиновое состояние иона железа.

Методом функціонала щільності розраховано електронну структуру, енергію основного стану, фононні частоти в центрі та на межі зони Бриллюена, а також розподіл магнітного моменту по d-орбіталях заліза в магнітоупорядкованій фазі FeTe залежно від величини магнітного моменту — спінового стану іона заліза. Показано, що мінімум енергії основного стану досягається при певному розподілі магнітного моменту по орбіталях і при певному значенні спінового стану іона заліза. Чисельно досліджено вплив нового виду взаємодії «спіновий стан–гратка» на фононну підсистему. Показано, що найбільш значну зміну при зміні спінового стану зазнають фонони високочастотної частини спектра. Для опису властивостей базових сполучень залізовмісних ВТНП запропоновано інтегральний параметр — спіновий стан іона заліза.

The density functional theory is used to calculate electronic structure, ground state energy, phonon frequencies at the center and at the boundary of the Brillouin zone, and distribution of magnetic moment over d-orbitals of iron are calculated as a function of magnetic moment — spin state of iron in the magnetically ordered phase of FeTe by using the density functional theory. It is shown that a ground state energy minimum is achieved at a certain d-orbital distribution of magnetic moment and at a certain spin state of an iron ion. The impact of a new type of interaction (“the spin state–lattice” one) on the phonon subsystem is studied numerically. It is found that a high-frequency part of the phonon spectra undergoes the most significant changes with changing the spin state. To describe the properties of the HTSC iron-containing compounds, an integral parameter (spin state of iron ion) is suggested.