典型磁性材料价电子结构研究面临的机遇与挑战
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唐贵德1，2
李壮志2
马丽2
吴光恒1
胡凤霞1
《现代物理学报》
2020年6期
摘要:
目前在磁性材料磁有序现象研究中广泛使用的交换作用、超交换作用和双交换作用模型形成于1950年代及其以前，这些模型都涉及材料中的价电子状态，但那时还没有充分的价电子状态实验依据. 1970年代以来，有关价电子结构实验结果的报道越来越多，这些实验结果表明传统的磁有序模型需要改进.首先，大量电子谱实验表明，在氧化物中除存在负二价氧离子之外，还存在负一价氧离子，并且负一价氧离子的含量可达30%或更多.这说明以所有氧离子都是负二价离子为基本假设的超交换和双交换作用模型需要改进.其次，一些实验证明，铁、钴、镍自由原子的一部分4s电子在形成铁磁性金属的过程中变成了3d电子，这为探讨金属磁性与电输运性质的关系提供了依据.此外，即使在现代的密度泛函计算中，仍不能给出磁性交换作用能的函数表达式，只能采取各种不同模型进行模拟计算，从而使磁性材料的模拟计算遇到严重困难.寻求一个磁有序能的函数表达式可能是解决这个困难的途径.这些研究表明磁性材料价电子结构研究面临着重大的机遇与挑战.本文首先介绍一些典型的实验例证，然后介绍了基于这些实验结果的一套典型磁性材料的磁有序新模型，随后介绍了基于新模型的磁性材料价电子结构与旧模型的主要区别，最后指出了未来研究工作面临的挑战.
