六角多铁性HoMnO_3的电子和能带结构

基于密度泛函理论(DFT)结合投影缀加平面波(PAW)方法,运用广义梯度近似(GGA),在考虑电子基态自旋阻挫非共线的磁性结构基础上,研究了具有六角钙钛矿结构HoMnO3材料的磁性、电子和能带结构,并解释了相关实验结果.结果表明:当考虑Mn3+离子的电子自旋在平面内呈阻挫的三角非共线反铁磁(NAFM)排列时,六角HoMnO3的总能降低、能隙变大、磁矩增大、各原子的位置更接近于实验值,电子态密度(DOS)分布具有与X光吸收谱测量更为一致的结果.对非共线磁性结构计算得到的电子态密度和能带结构的分析发现,实验中观察到的1.7和2.3eV两个光学吸收峰都源于Mn3+离子3d与平面内O(3,4)2p形成的杂化态与Mn3d3z2-r2之间的电子跃迁,而Ho5d空轨道与平面上的O(3,4)2p轨道之间在z方向的强烈杂化驱动HoMnO3产生垂直于平面方向的铁电极化.