Расчет электронной структуры и обменных взаимодействий в NiO в антиферромагнитном состоянии в рамках метода DFT+DMFT

Аннотация

В данной работе было проведено микроскопическое моделирование физических свойств соединения монооксида никеля NiO с непертурбативным учетом корреляционных эффектов в рамках метода DFT+DMFT. Для NiO в парамагнитном и антиферромагнитном (AFM) состоянии была рассчитана электронная структура, орбитально- и k- зависимые спектральные характеристики, и локальные магнитные моменты для Ni 3d состояний. Для AFM NiO в базисе функций Ваннье были определены параметры обменного взаимодействия. Для расчета электронной структуры монооксида никеля NiO использовался комбинированный метод DFT+DMFT с полным самосогласованием по зарядовой плотности. В DFT-части применялся метод обобщённого градиентного приближения (GGA) реализованный в пакете Quantum Espresso. В DMFT-части использовался метод квантового Монте-Карло с разложением по гибридизации с непрерывным временем. Параметры обменного взаимодействия были получены с помощью подхода функций Грина в базисе функций Ваннье. В результате были описаны параметры электронного состояния соединения NiO. Соединение NiO является коррелированным диэлектриком с переносом заряда, с непрямой запрещенной щелью шириной ∼ 3.9 эВ. Для AFM NiO были вычислены параметры обменного взаимодействия, которые составили J1 =16.2 мэВ для соседей второго порядка (сверхобменное AFM взаимодействие через кислород) и слабое ферромагнитное взаимодействие J2 = −0.2 мэВ для ближайших соседей. Кроме того, в DFT+DMFT был проведен расчет зонной структуры парамагнитной фазы NiO при температуре 1160 K. Был получен коррелированный диэлектрик с переносом заряда, с широкой запрещенной щелью ∼ 2.9 эВ и сильным некогерентым поведением Ni 3d состояний (сильным размытием k-зависимых спектральных функций). Полученные результаты находятся в хорошем количественном согласии с экспериментальными данными. Это подчеркивает важность учета корреляционных эффектов для описания диэлектрических свойств NiO