Effektív spin modellek ab initio számítások alapján
Effektív spin-modellek ab initio számítások alapján
Vida György József, MSc II. évf.
Konzulens: Dr. Szunyogh László, Elméleti Fizika Tanszék
A mágneses jelenségek gyakorlati felhasználásának egyik kiemelt területe a nagy sűrűségű mágneses adattárolás és a mágneses szenzorok, ahol az egyre kifinomultabb megoldásokhoz elengedhetetlen a felhasznált anyagok mágneses tulajdonságainak mikroszkopikus szinten történő megértése. Számítógépes szimulációkat széles körben alkalmaznak a mágnesség vizsgálatára. A térben és időben nagy skálájú számítások elvégzése ab initio módszerekkel nem reális lehetőség, ezért a legtöbb esetben egy spin-modell felállítására van szükség.A TDK munka keretében egy speciális, de gyakorlati szempontból fontos esetben azt vizsgáljuk, hogyan érdemes a modell paramétereit úgy származtatni, hogy az a rendszer mágneses tulajdonságait minél pontosabban írja le.
A sűrűségfunkcionál elméleten alapuló Korringa–Kohn–Rostoker-módszerrel [1] a FePt rendezett mágneses ötvözetre végzünk elektronszerkezet számításokat. A rendszer sajátossága. hogy a Pt atomok ún. indukált momentumokkal rendelkeznek, vagyis a Pt mágneses momentuma erősen függ a környezet spin-konfigurációjától. Ilyen esetekben a kicserélődési kölcsönhatásra a Liechtenstein és munkatársai által [2] levezett formula nem alkalmazható. Az irodalomban több próbálkozás született arra, hogy a stabil momentumok (Fe) kölcsönhatásaiban az indukált momentumok (Pt) képződési energiáját is figyelembe vegyék [3,4].
Dolgozatomban röviden áttekintem ezeket az elméleti megközelítéseket. A KKR számítások alapján származtatom a spin-modellek megalkotáshoz szükséges fizikai mennyiségeket: Fe–Fe kicserélődési kölcsönhatásokat, Pt momentum képződési energiát és a spin-szuszceptibilitást. Az így kapott spin-modellekkel véges hőmérsékletű spin-dinamika számításokat végeztem és kiszámítottam a vas mágnesezettségének hőmérsékletfüggését és a Curie-hőmérsékletet. A kapott szimulációs eredmények kísérleti adatokkal való összevetéséből próbálunk következtetést levonni az irodalomban javasolt modellek alkalmazhatóságára vonatkozóan.
Irodalom:
1. J. Zabloudil, R. Hammerling, L. Szunyogh, and P. Wienberger, "Electron Scattering in Solid Matter: A Theoretical and Computational Treatise", Springer (2005).
2. A. I. Liechtenstein et al., "Local spin density functional approach to the theory of exchange interactions in ferromagnetic metals and alloys", Jurn. of Mag. and Mag. Mat., Vol. 67, p. 65-74. (1987).
3. O. N. Mryasov. "Magnetic interactions and phase transformations in FeM, M=(Pt,Rh) ordered alloys", Phase Transitions, Vol. 78 (1-3):197-208 (2005).
4. M. Lezaic, Ph. Mavropoulos, G. Bihlmayer, and S. Blügel, "Calculation of exchange interactions and local moment corrections at finite temperatures based on the full-potential linearized augmented plane wave method", kézirat (2012).
