Электронная структура коллинеарных состояний в магнитоупорядоченных фазах некоторых сплавов системы Fe2-xMnxAs

Abstract

Из первых принципов при помощи пакета программ SPRKKR проведено исследование электронной и магнитной структур некоторых сплавов системы Fe2–xMnxAs с тетрагональной кристаллической решеткой C38 (группа симметрии P4/nmm). Рассмотрены различные варианты коллинеарных антиферромагнитных (x = 1,29) и ферримагнитных (x = 1,29; 1,31; 1,35) структур, магнитные моменты атомов которых лежат в базисной плоскости тетрагональной решетки. Показано, что в Fe0,71Mn1,29As наименьшей энергией обладает антиферромагнитная структура типа Fe2As. Для определения возможной магнитной структуры ферримагнитной фазы, индуцируемой в исследованных сплавах сильным магнитным полем, проведено изучение четырех возможных ферримагнитных конфигураций, магнитная ячейка которых совпадает с кристаллографической. Обнаружено, что для одной из них зависимость намагниченности от концентрации Mn качественно удовлетворяет экспериментальным данным. Показано, что для всех рассматриваемых антиферромагнитных и ферримагнитных конфигураций изменение ориентации магнитных моментов не оказывает заметного влияния на их величину. Из сопоставления результатов расчетов с различными экспериментальными данными сделан вывод о целесообразности проведения уточняющих нейтронографических исследований системы Fe2–xMnxAs в области концентраций 1,29 x 1,52.

З перших принципів за допомогою пакета програм SPRKKR проведено дослідження електронної та магнітної структур деяких сплавів системи Fe2–xMnxAs із тетрагональною кристалічною граткою C38 (група симетрії P4/nmm). Розглянуто різні варіанти колінеарних антиферомагнітних (x = 1,29) та феримагнітних (x = 1,29, 1,31, 1,35) структур, магнітні моменти атомів яких лежать у базисній площин і тетрагональної гратки. Показано, що у Fe0,71Mn1,29As найменшу енергію має антиферомагнітна структура типу Fe2As. Для визначення можливої магнітної структури феримагнітної фази, яка індукована в досліджених сплавах сильним магнітним полем, проведено вивчення чотирьох можливих феримагн ітних конфігурацій, магнітна гратка яких співпадає з кристалографічною. Виявлено, що для однієї з них залежність намагніченості від концентрації Mn якісно задовольняє експериментальним даним. Показано, що для усіх розглянутих антиферомагнітних і феримагнітних конфігурацій зміна ориентації магнітних моментів не чинить значного впливу на їх величину. Із зіставлення результатів розрахунків з різними експериментальними даними зроблено висновок про доцільність проведення уточнюючих нейтронографічних досліджень системи Fe2–xMnxAs в області концентрацій 1,29 x 1,52..

The electronic and magnetic structures of some Fe2–xMnxAs alloys with tetragonal crystal structure C38 (symmetry group P4/nmm) were investigated from the first principles by using SPRKKR program package. Different types of collinear antiferromagnetic (x = 1.29) and ferrimagnetic (x = 1.29; 1.31; 1.35) structures with the atomic magnetic moments that are in the basic plane of the tetragonal lattice were considered. It is shown that the minimum energy in Fe0.71Mn1.29As has an antiferromagnetic structure of Fe2As type. To determine a possible magnetic structure of the ferrimagnetic phase induced in these alloys by strong magnetic field, four possible ferrimagnetic configurations with the magnetic unit cell coinciding with the crystallographic one were studied. It is found, that the Mn concentration dependence of magnetization for one of the configurations is in qualitative agreement with experimental data. It is shown that for each of the antiferromagnetic and ferrimagnetic configurations concidered the change of magnetic alignment does not affect noticeably the value of magnetic moments. From the comparison of out data with different experimental results it follows that it is worth while to perform a more refined neutron diffraction study of the Fe2–xMnxAs system at 1.29 x 1.52.