AkaiKKRでNiCuの磁気モーメント

AkaiKKRでFeCoの磁気モーメントと格子定数AkaiKKRでFeCrの磁気モーメントに続いて不規則ニッケル銅合金の第一原理計算をAkaiKKR(Machikaneyama)を利用して計算しました。

NiCu.gif

Fig.1: fcc-Ni100-xCux合金の状態密度の銅濃度依存性。アニメーションは純ニッケルから順に10%刻みで純銅まで。



スレーターポーリング曲線


AkaiKKRでFeCoの磁気モーメントと格子定数AkaiKKRでFeCrの磁気モーメントとスレーターポーリング曲線の中の頂点と左端の計算をAkaiKKR(Machikaneyama)を用いて行ってきました。今回は、このスレーターポーリング曲線の右端に位置するNiCu合金の第一原理計算を行います。

以下に示すのは、磁石・磁気の用語辞典にて紹介されているスレーターポーリング曲線です。

001_20140604225835b78.jpg

Fig.2: スレーターポーリング(Slater-Pauling)曲線


計算手法


AkaiKKRでFeCoの磁気モーメントと格子定数AkaiKKRでFeCrの磁気モーメントと同様に格子定数と化学組成を変化させ、それぞれの組成に対してMurnaghanの状態方程式へ全エネルギーをフィッティングします。フィッティングから得られた平衡格子定数での磁気モーメントは、スプライン関数を用いて内挿しました。

結晶構造は全て面心立方構造(fcc)とし、格子定数の計算範囲は 6.50 ≦ a ≦ 6.80 で 0.02 bohr 刻みで変化させています。入力ファイルの例は以下の通りです。

 go    data/nicu_6.64
fcc 6.64 , , , , , ,
0.001 1.2 sra mjw mag 2nd
update 16 200 0.02
1
NiCu 2 0 0 2 28 40
29 60
1
0.00000 0.00000 0.00000 NiCu


計算結果と議論


得られた磁気モーメントは、スレーターポポーリング曲線を再現しNi40Cu60組成付近で、磁気モーメントを失いました。

001_201406281825354ad.png

Fig.3: 格子定数と磁気モーメントの銅濃度依存性


これに対して状態密度は興味深い結果が得られました。
ニッケルと銅は共にfcc構造であり、周期表でも隣り合わせの関係にあるので、リジッドバンドモデル的な状態密度の変化をするのかと思いきや、銅の濃い組成では状態密度の形が鋭さをずいぶんと失ってしまっています。

Ni100Cu0.png

Fig.4: Ni100Cu0


Ni90Cu10.png

Fig.5: Ni90Cu10


Ni80Cu20.png

Fig.6: Ni80Cu20


Ni70Cu30.png

Fig.7: Ni70Cu30


Ni60Cu40.png

Fig.8: Ni60Cu40


Ni50Cu50.png

Fig.9: Ni50Cu50


Ni40Cu60.png

Fig.10: Ni40Cu60


Ni30Cu70.png

Fig.11: Ni30Cu70


Ni20Cu80.png

Fig.12: Ni20Cu80


Ni10Cu90.png

Fig.13: Ni10Cu90


Ni0Cu100.png

Fig.14: Ni0Cu100


この計算の結果がどの程度現実の銅ニッケル合金を再現しているのかは私には判断できませんが、不規則性の効果が最も強く現れるのは比較的深いエネルギー準位の部分で、現実の物性の大部分を占めると思われるフェルミ準位近傍では支配的ではないかもしれません。

関連エントリ




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参考文献/使用機器




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tag: AkaiKKR machikaneyama KKR CPA 強磁性 スレーターポーリング曲線 状態密度 DOS Scilab 

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CMD27で紹介されていました

CMD27のAkaiKKRの実習で、このサイトのgifが紹介されていました。

Re: CMD27で紹介されていました

himaさん、教えていただいてありがとうございます。

実は私もCMD27に参加しておりまして、色々な方からその件について声をかけていただきました。
せっかく赤井先生に宣伝していただいたので、何か興味のある記事があれば、読んでいって貰えればうれしいです。
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