論文の概要: Giant magnetic and optical anisotropy in cerium-substituted M-type
strontium hexaferrite driven by 4$f$ electrons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.04594v1
- Date: Tue, 8 Aug 2023 21:37:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-10 15:49:52.025979
- Title: Giant magnetic and optical anisotropy in cerium-substituted M-type
strontium hexaferrite driven by 4$f$ electrons
- Title（参考訳）: セリウム置換M型六フッ化ストロンチウムの4価電子駆動における巨大磁気異方性と光学異方性
- Authors: Churna Bhandari, Durga Paudyal
- Abstract要約: 重元素セリウム (Ce) を置換したM型ヘキサフェライトの巨大結晶異方性 (MCA) 定数が得られた。
電子構造は電子移動がCe$3+$とFe$2+$の形成に繋がることを示している。
Ce-ヘキサフェライトは、自動車の駆動モーターなどの装置での使用に適合する新しい高性能な臨界要素のない永久磁石材料である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: By performing density functional calculations, we find a giant
magnetocrystalline anisotropy (MCA) constant in abundant element cerium (Ce)
substituted M-type hexaferrite, in the energetically favorable strontium site,
assisted by a quantum confined electron transfer from Ce to specific iron (2a)
site. Remarkably, the calculated electronic structure shows that the electron
transfer leads to the formation of Ce$^{3+}$ and Fe$^{2+}$ at the $2a$ site
producing an occupied Ce($4f^1$) state below the Fermi level that adds a
significant contribution to MCA and magnetic moment. A half Ce-substitution
forms a metallic state, while a full substitution retains the semiconducting
state of the strontium-hexaferrite (host). In the latter, the band gap is
reduced due to the formation of charge transferred states in the gap region of
the host. The optical absorption coefficient shows an enhanced anisotropy
between light polarization in parallel and perpendicular directions. Calculated
formation energies, including the analysis of probable competing phases, and
elastic constants confirm that both compositions are chemically and
mechanically stable. With successful synthesis, the Ce-hexaferrite can be a new
high-performing critical-element-free permanent magnet material adapted for use
in devices such as automotive traction drive motors.
- Abstract（参考訳）: 密度汎関数計算により, セリウム (Ce) 置換M型ヘキサフェライト中の巨大結晶異方性 (MCA) 定数が, Ce から特定の鉄 (2a) サイトへの量子閉じ込め電子移動の支援により, エネルギー的に有利なストロンチウムサイトに存在することがわかった。
計算された電子構造は、電子移動がCe$^{3+}$とFe$^{2+}$をフェルミ準位以下に占有したCe($4f^1$)状態を生成する2a$サイトで形成し、MCAと磁気モーメントに重要な寄与をもたらすことを示している。
ハーフce置換は金属状態を形成し、全置換はストロンチウム-ヘキサフェライト(ホスト)の半導状態を保持する。
後者では、ホストのギャップ領域における電荷移動状態の形成によりバンドギャップが減少する。
光吸収係数は、平行方向の光偏光と垂直方向の強い異方性を示す。
予測可能な競合相の解析を含む計算された生成エネルギーと弾性定数は、両方の組成が化学的に、機械的に安定であることを確認する。
Ce-ヘキサフェライトは、合成の成功により、自動車の駆動モーターなどの装置での使用に適合する新しい高性能な臨界要素のない永久磁石材料となる。
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