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Artículos Regulares


Rev. LatinAm. Metal. Mat. 2014, 34(1): 142-147

VARIATION OF MAGNETISM OF Cr1-XGaXN DUE TO THE PRESSURE: A DFT STUDY
(VARIACION DEL MAGNETISMO EN EL COMPUESTO Cr1-XGaXN DEBIDO A LA PRESIÓN: UN ESTUDIO POR DFT)

Ricardo E. Báez Cruz, Jhon H. Díaz Forero, Miguel J. Espitia Rico

Online: 14-04-2013

GA-429

Abstract


We report a firt-principlesstudy of the pressure dependence of electronic and the magnetic properties of Cr1xGaxN compounds (x= 0,25, 0,50 and 0,75) in wurtzite-derived structures. We use the full-potential linearized augmented plane wave method (FP-LAPW) within of the density functional theory framework. We found that, the lattice constant vary linearly with Ga-concentration. The magnetic moment changes for a critical pressure. At x = 0,75, a rather abrupt onset of the magnetic moment from 0 to 2,2 µB at Pcr = 22,65 GPa is observed. For x = 0,25 and 0,50 Ga concentrations, the magnetic moment increases gradually when the pressure decreases toward the equilibrium value. We study the transition pressure dependence to a ferromagnetic phase near the onset of magnetic moment for each Cr1xGaxN compounds. The calculation of the density of states with Ga concentration is carried out considering two spin polarizations. The results reveal that for x = 0,75 the compound behaves as a conductor for the spin-up polarization and that the density of states for spin-down polarization is zero at the Fermi level. At this concentration the compound presents a half metallic behavior; therefore this material could be potentially useful as spin injector. At high pressures P > Pcr the compounds exhibit a metallic behavior.

Reportamos un estudio de primeros principios para estudiar los efectos de la presión sobre las propiedades electrónicas y magnéticas del compuesto Cr1-xGaxN (0,25, 0,50 y 0,75) en la estructura wurtzita. Usamos el método Ondas Plana Aumentadas y Linealizadas Potencial Completo (FP-LAPW) en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad DFT. Hallamos que la constante de red del compuesto aumenta linealmente con la concentración de Ga. El momento magnético cambia para una presión crítica. Para x = 0,75, un cambio bastante abrupto comienza en el momento magnético de 0 a 2,2 µB a la presión Pcr = 22,650 GPa. Para las concentraciones de Ga x = 0,25 y 0,50 el momento magnético aumenta gradualmente cuando la presión disminuye hacia su valor de equilibrio. Estudiamos la dependencia con la presión de transición hacia la fase ferromagnética cerca del inicio del momento magnético para cada compuesto Cr1-xGaxN. Calculamos la densidad de estados con la concentración de Ga considerando las dos contribuciones de polarización de espín. Los resultados revelan que a x = 0,75 el compuesto se hace conductor para la polarización de espín arriba y que la densidad de estados de espín abajo es cero en el nivel de Fermi. A esta concentración en el compuesto presenta un comportamiento half-metallic, por consiguiente este material podría ser potencialmente usado como inyector de espín. A presiones P > Pcr el compuesto exhibe un comportamiento metálico.


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