⁇ מתכת (TMOs) הם אבן הפינה של חומר מודרני פיזיקה וחומרים מדע, המציג מגוון יוצא דופן של תופעות אלקטרוניות מגנטיות מגנטיות ומגנטיות.

מבוא ל-Creronion Metal Oxides

תחמוצות מתכת המעבר מוגדרות על ידי נוכחות של צמיד מתכת מעבר (למשל, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) מחובר לתנודות חמצן.החלק המלא חלקית:0dFLT:0dFLT:1-אוביטלים של המתכת המעבר נכנעים לאלקטרולציות חזקות, המוביל לאיזון עדין בין המטען, לבין דרגות רחבות יותר, כולל נזילות מגנטיות, כולל ⁇ , כולל , כולל ⁇ מגנטיות יותר, כולל , כולל ⁇ מגנטיות, כולל ⁇ ⁇ , כולל ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , כולל , כולל ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ההתנהגות המגנטית ב- TMOs נשלטת בעיקר על ידי אינטראקציות חליפין בין רגעים מגנטיים מקומיים על פני הזרקורים מתכת.אינטראקציות אלה יכולות להיות ישירות או מכווצות באמצעות תפיסות חמצן (על-פי-שינוי), וסימן ועוצמה תלויים באופן ביקורתי בתצורה האלקטרונית, בזוויות האג"ח ובאורך האג"ח.Doping מספק טיפול ישיר כדי לשנות פרמטרים אלה: על ידי שינוי מצב הרוחב של cations, הצגת מטען, המטענים, העלולים לעוות של מערכת מגנטית של 1FLTs, LTs, או LTd, LTd, או מגבלות על פני מערכת 1F-fcfccontecting, LTd.

למה לפשט את ההשפעות?

חקירה ניסיונית של doped TMOs היא לעתים קרובות זמן רב, יקר, ומגביל על ידי אתגרים סינתזה חומר. סימולציות Computational מציע גישה משלימה: הם מאפשרים לחוקרים לשנות באופן שיטתי רמות מינון, סוגים, ותפוצה, ולאחר מכן לחזות את התכונות המגנטיות הנובעות עם סימולציה בקנה מידה אטומי יכול לעזור לזהות ריכוזים אופטימליים עבור תגובות מגנטיות, להסביר תצפיות ניסיוניות, ואפילו בדיקות אלקטרוניות, הם לא ניתן לבודדים (אוקס) כמו מנגנונים חדשים, עדיין, כמו מנגנונים אלקטרוניים, כמו מנגנונים אחרים, כמו מנגנונים אלקטרוניים, עדיין, כמו מנגנונים אלה, עדיין, כמו מנגנונים אלה, כמו מנגנונים אלה הם מנגנונים אלה הם מנגנונים אלקטרוניים.

סוגים של Doping in Transition Metal Oxides

ניתן לסווג את ה- TMO באופן נרחב לשתי קטגוריות:0 (החיוב על ⁇ ) ו-FLT:2substitutional dopingofLT 3: שניהם יכולים להשפיע עמוקות על תכונות מגנטיות.

המונחים: Electrons and Holes

(הטעיה כוללת שינוי מספר האלקטרונים במערכת מבלי להציג אטומים זרים.זה יכול להיות מושג כימית על ידי התאמת החמצן סטויצ'ימטריה (למשל, vacancies לתרום אלקטרונים) או אלקטרוסטטי באמצעות גישור במכשירי פילים דקים.בסימולציות, חיוב הוא בדרך כלל מודל על ידי הוספת אלקטרונים מן התא, תוך יישום של התנגשויות נטראקטיביות ישירות והחלפתומים:0 מגנטיים משפיעים על כך על פני האינטראקציות ישירות על פני הנית.

  • (ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]
  • (ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]

המונחים: doping

מינון משנה מחליף כמה אטומים מארחים עם מינים כימיים שונים.זה יכול להיעשות באתר מתכת המעבר, אתר החמצן, או אתרים אחרים שאינם ממתכת.האטומים דונט עשויים להיות בעל ערך שונה, רדיוס איטוני או רגע מגנטי, ובכך להרגיז את הסביבה המקומית ואת המבנה האלקטרוני.

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : אספקת חמצן לחנקן או פלואורין יכולה לשנות מצבים אחראים ולהציג להקות נחיתות ליד רמת פרמי.

טכניקות לסימולציה למחקר

כמה שיטות חישוביות כבר מיושם בהצלחה כדי לדמות תחמוצת מתכת המעבר.בחירה של שיטה תלויה באורך ובזמן בקנה מידה של עניין, כמו גם את הדיוק הנדרש עבור מתאם אלקטרונים.

תורת תפקוד הכחשה (DFT)

(ד) הוא עבודת חישובים של מבנה אלקטרוני (בקיצור קוהן-שאם), הוא פותר את צפיפות האנרגיה הקרקעית של אלקטרונים ומספק אנרגיות מוחלטות, מבני הלהקה, ורגעים מגנטיים.עם זאת, תנודות צפיפות מקומית סטנדרטית (LDA) וניתנות כללי של קידוד DV2FLT2D (GGA) פונקציונליות באופן נרחב יותר מזלזלת בעוצמתה של האברד ב-Coulombjective in FIRRE:

(ב) סימולציות של DFT+IRLT:0 (UVERFIRECT 1 סימולציות בדרך כלל משתמשות בסופראיים גדולים מספיק כדי להבין את ריכוז הפינגווי הרצוי (האטומים או נושאי המטען ממוקמים בתא העל מגנטי, והמבנה הוא רגוע לחלוטין למזער כוחות.Fdoded) נקבע על ידי השוואת אנרגיות כולל של תצורה שונה (למשל, ferro לעומת 3FDOFDOFDOFD) שימוש בהצלחה:

Beyond Standard DFT: Hybrid Functions and GW

עבור מערכות שבהן DFT+FearLT:0 (UFLT: 1) אינו מספיק (למשל, TMO מאוחר עם אופי חזק להעברה מטען), פונקציונליות היברידית (כגון HSE06 כי ערבוב חלק של החלפת Hartree-Fock מדויקת יכול לשפר את התיאור של פערי הלהקה וחילופי אינטראקציות מתקדמות יותר שיטות כמו FLT2GWalvealphald 3) הם לעתים קרובות יותר מגבלות חישוביות קטנות יותר.

מונטה קרלו סימלציה

בעוד DFT ו-FLT:0GWFLT:1 להתמקד במבנה האלקטרוני בטמפרטורה אפסית, מונטה קרלו (MC) סימולציות משמשות כדי ללמוד את התכונות המגנטיות של מערכות דופדיות.לעתים קרובות, מודל הייזנברג קלאסי (או ספין מורכב יותר מילטון) הוא פרמטר באמצעות תוצאות DFT, ולאחר מכן MCM הוא מועסק כדי לדמות תנודות תרמיות מאפשר חישוב של תפקוד מגנטי, כגון תפקוד מטבול, כגון טמפרטורות מסובכות, כגון מגנטיות, כגון תפקוד ספין-מסטרציה, מגנטיות.

אתגרים קלים: גודל תאי, הפרעת אכילה, ושחיתות

אחד האתגרים העיקריים בסימולציות של TMO הוא הצורך בהפרעת מודל.הטבעה אמיתית היא לעתים קרובות אקראית, אבל בסימולציות, ההפרעה היא משוערת באמצעות סידורים תקופתיים של dopants בסופרלים.כדי לחקות תפוצה אקראית, אחד חייב בממוצע על פני מספר רב של FLT:0 מיוחדים quasirandomFLT:1 (SQ) או להשתמש בסופרלקט גדול עם מאות אטומים יקרים, אשר עשוי להיות אחראי על ידי אלקטרו-F2D.

מחקרים: Doping-Induced מגנטיות Transitions

כדי להמחיש את הכוח של סימולציות, אנו בודקים כמה משפחות ידועות של תחמוצת מתכת עובר, שבו מחקרים חישוביים סיפקו תובנות מפתח.

[[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]

(ב) [17] [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ויקרא טז): "ה' אלקים:" (בראשית כ"ד: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

דיסלק מגנטי אוקסידים: Co-Doped ZnO

(הופנה מהדף Cnc oxides הוא מוליכים למחצה רחבים של פס-גפ בשימוש בדרך כלל באופטיאואלקטרוניקה (DMS), כאשר הם עושים עם כמויות קטנות של מתכות מעבר כמו cobalt, זה הופך להיות FLT:0dilute מגנטית מוליכים מודל זה 1 KKFLT (DMS), עם פוטנציאל של יישומים ספין-גנטיים (C) אך ורק קרינת c-FDFDFDFgic) נמצאה לפני סימולציה (מרפא) אך ורק לאחר מכן, אך ורק טמפרטורות נוגדות).

עיצוב סימבול-Driven של TMO מגנטי

(הופנה מהדף סימולציה) היא להנחות סינתזת ניסיונית לחומרים עם תכונות מגנטיות רצויות.שימוש בהקרנה חישובית, החוקרים יכולים להעריך אלפי מינים וריכוזים פוטנציאליים במהירות.לדוגמה, מחקרים דו-אפופוט DFT שימשו לזיהוי אסטרטגיות מינון מבטיח להשגת ferromagnetism ב תחמוצת-זמניות כמו TiOLTF:0F2Freaure:2F2F2F2F2F: 3, 1F2F2F2F2F2F2F2F2F2F2F2F2F2F2F2F: 3, 3, 3: 3: 3: 3, 3, 3: 3: 3: 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3.

גישה אחת מתפתחת היא לשלב DFT עם למידת מכונה.על ידי מודלים של DFT תוצאות עבור רבים doped TMOs, זה הופך אפשרי לחזות תכונות מגנטיות (כגון הרגע המגנטי לכל אורך, החלפת קבועים, וטמפרטורת קארי) מבלי לבצע חישובים יקרים עבור כל הרכב חדש.מודלים אלה למידת מכונה יכול להאיץ את גילוי של שלבים מגנטיים חדשים ב doped TMO.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות התקדמות יוצאת דופן, הסימול את ההשפעה של מינון על תכונות מגנטיות של TMO נשאר מאתגר.

  • (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0Disorder and Phaseהפרדה:FLT:1) doping אקראי יכול להוביל nanoscale inhomogeneities ו ספין-דואל decomposition. Simulations חייב לשקול במפורש על-פי תאים גדולים (מאות אטומים) או להשתמש בתאוריות בינוניות יעילות.
  • (FLT:0) נכסים טמפרture: ריצוף 1: ; רוב חישובי DFT נמצאים 0 K. Extending לטמפרטורות סופיות באמצעות מונטה קרלו או דינמיקות מולקולריות בשילוב עם DFT (הראשון-principlas thermodynamics) הוא תחום פעיל של מחקר.
  • (FLT:0) כימיה נגועה: 1FLT 1 Real TMOs תמיד מכילים פגמים (vacancies, interstitials) פגמים אלה לעתים קרובות אינטראקציה עם dopants, שינוי התגובה המגנטית. אסטרטגיות Co-doping (למשל, הוספת ion מגנטי ותורם מטען) צריך לחקור באופן שיטתי.

במבט קדימה, השילוב של שיטות חישוב מתקדמות עם הניסוי יזרז את העיצוב של תחמוצות מגנטיות פונקציונליות.לכאורה כיוונים כוללים את המחקר של קרינת ⁇ תחמוצת חמצני שבו doping הוא מתוכנת על ידי ממשקים, והשימוש ב doping טופולוגי (למשל, מינון לתוך חומרים טופולוגיים בסולטורים) כדי לממש מצבים קוונטיים חדשים.

מסקנה

סימל את ההשפעה של doping על המאפיינים המגנטיים של תחמוצת מתכת מעבר התבגר לתוך כלי רב עוצמה חיזוי.מנקה את המנגנון הכפול שינוי במנגיניים כדי לחשוף את הפרומגנטיות המאומתת של נושאת המטוסים ב ⁇ מגנטית dilute, מחקרים חישוביים סיפקו תובנות עמוקות שמשלימות ולעתים קרובות ניסויים precede.

(ב) לקריאה נוספת על תורת פונקציונליות הצפיפות החלת על מנת להעביר תחמוצות מתכת, ראה את הביקורת על ידי Himmetoglu; FLT:1et al.ph:2 (2016) ⁇ FLT 3: 3] עבור סקירה של תחמוצות מורכבות, המאמר על ידי FLT:4Dagotto (2013):5 מספק פרספקטיבה מקיפה, דיון מפורט של doganaling in mans, 000 LT; and Jafganemer.