Journal of the Korean Magnetics Society (한국자기학회지)

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Electronic Structures and Magnetism at the Interfaces of Rocksalt Structured Half-metallic NaN and CaN

암염구조를 가지는 반쪽금속 CaN과 NaN의 계면 전자구조에 관한 연구

  • Kim, Dong-Chul (Department of Electrical and Electronics Engineering, Halla University) ;
  • Bialek, Beata (Department of Physics, Inha University) ;
  • Lee, Jae-Il (Department of Physics, Inha University)
  • 김동철 (한라대학교 전기전자공학과) ;
  • ;
  • 이재일 (인하대학교 물리학과)
  • Received : 2012.09.17
  • Accepted : 2012.10.15
  • Published : 2012.10.31
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Abstract

Magnetism at the interfaces of rocksalt structured half-metals, NaN and CaN were investigated by use of the first-principles band calculations. The electronic structures for the simple interface and mixed interface systems were calculated by the FLAPW (full-potential linearized augmented plane wave) method. From the calculated number of electrons in muffin-tin spheres of each atom, we found, for the simple interface system, that the magnetic moment of the N atom in the CaN (NaN) side is increased (decreased) compared to those of inner N atoms. For the mixed interface system, the magnetic moments of the interface N atoms are similar to the averaged value for the inner N atoms in CaN and NaN side. Among four interface N atoms, the N atom connected to Na atoms in the upper and down layers has the largest magnetic moment and that connected to Ca atoms has the smallest. The number of p electrons in each N atom and the calculated density of states explain well the above situation.

각기 암염구조를 가지는 sp 반쪽금속인 NaN과 CaN가 계면상태를 이룰 때의 반쪽금속성 및 자성을 연구하기 위해 단순계면계와 혼합계면계 두 계를 고려하여, FLAPW(full-potential linearized augmented plane wave) 방법을 이용하여 그 전자구조를 계산하였다. 계산된 원자별 자기모멘트를 보면, 단순계면계에서는 Na 쪽 계면 N 원자의 자기모멘트는 안쪽 N 원자에 비해 다소 감소하였고, Ca 쪽 계면 N원자의 경우는 다소 증가하였다. 혼합계면계에서는 계면 N 원자들의 자기모멘트는 대략 덩치 CaN과 NaN에서 N 원자의 자기모멘트 값의 평균치를 가졌으나, 아래 위층 모두에서 Na와 연결된 계면 N 원자의 자기모멘트가 가장 컸고, 아래 위층 모두에서 Ca 원자와 연결된 계면 N 원자의 자기모멘트가 가장 작았다. 이와 같은 상황은 각각의 N 원자가 이웃한 Ca나 Na 원자와 결합하면서 결합에 참여하지 않은 p 전자수가 자기모멘트의 크기를 결정한다는 사실과 부합한다. 또한 계산된 원자별 상태밀도를 통해 이들의 계면상태를 논의하였다.

Keywords

References

  1. K. Kusakabe, M. Geshi, H. Tsukamoto, and N. Suzuki, J. Phys.: Condens. Matter 16, s5639 (2007).
  2. M. Sieverer, J. Redinger, S. Khmelevskyi, and P. Mohn, Phys. Rev. B 73, 024404 (2006). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.024404
  3. G. Y. Gao, K. I. Yao, E. Sasioglu, L. M. Sandratskii, Z. L. Liu, and J. I. Jiang, Phys. Rev. B 75, 17442 (2007).
  4. S. J. Dong and H. Zhao, Appl. Phys. Lett. 98, 182501 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3586257
  5. C. W. Zhang, J. Phys. D: Appl. Phys. 41, 085006 (2008). https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/8/085006
  6. G. Y. Gao, K. L. Yao, M. H. Song, and Z. L. Liu, J. Magn. Magn. Mater. 323, 2652 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2011.06.003
  7. K. A. Gschneidner, Jr. and L. Eyring, Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths Vol. 1, North-Holland, Amsterdam (1978) p. 532.
  8. M. Geshi, K. Kusakabe, H. Nagara, and N. Suzuki, Phys. Rev. B 76, 054433 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.054433
  9. Q. Volianska and P. Boguslawski, Phys. Rev. B 75, 224418 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.224418
  10. X. D. Liu, B. Lu, T. Limori, K. Nakatsuji, and F. Komori, Surf. Sci. 602, 1844 (2008). https://doi.org/10.1016/j.susc.2008.03.043
  11. I. Galanakis and P. Mavropoulos, Phys. Rev. B 67, 104417 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.104417
  12. I. K. Yao, J. L. Jiang, Z. L. Liu, and G. Y. Gao, Phys. Lett. A359, 326 (2006).
  13. O. Volinanska, P. Jakubas, and P. Boguslawski, J. Alloys Compd. 423, 191 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.01.092
  14. G. Y. Gao, K. L. Yao, E. Sastoglu, L. M. Sandratskii, Z. L. Liu, and J. L. Jiang, Phys. Rev. B 75, 174442 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.174442
  15. E. Yan, Physica B 407, 879 (2012). https://doi.org/10.1016/j.physb.2011.12.106
  16. Y. Zhang, Y. Qi, and Y. Hu, J. Magn. Magn. Mater. 324, 2523 (2012). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.03.032
  17. E. Ahmadian, J. Supercond. Nov. Magn. 25, 1589 (2012). https://doi.org/10.1007/s10948-012-1480-x
  18. 김동철, B. Bialek, 이재일, 한국자기학회지 22, 117 (2012).
  19. E. Wimmer, H. Krakauer, M. Weinert, and A. J. Freeman, Phys. Rev. B 24, 864 (1981). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.24.864
  20. W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev. 140, A1133 (1965). https://doi.org/10.1103/PhysRev.140.A1133
  21. M. Weinert, G, Schneider, R. Podloucky, and R. Redinger, J. Phys.: Condens. Matter 21, 084201 (2009). https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/8/084201
  22. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  23. D. D. Koelling and B. N. Harmon, J. Phys. C 10, 3107 (1977). https://doi.org/10.1088/0022-3719/10/16/019