Поверхностные сегрегации и магнетизм в сплавах переходных металлов : Исследования из первых принципов

• Автор: Пономарева, Алена Валерьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил

Оглавление
Введение

1. Методы первопринципных расчетов.

1.1. Методы расчета электронной структуры

1.1.1. Теория функционала плотности

1.1.2. Метод линеаризованных МТ-орбитачей (ЛМТО)

1.1.3. Формализм функции Грина

1.1.4. Приближение когерентного потенциала

1.1.5. Мультипольные поправки к ПАС

1.1.6. Энергия Маделунга неупорядоченного металлического сплава

1.1.7. Метод локально самосогласованной гриновской функции .

1.1.8. Метод ЛМТО-ФГ для поверхностей металлов и сплавов . .
1.2. Расчет эффективных межатомных взаимодействий
1.2.1. Числа заполнения и эффективные гамильтонианы
1.2.2. Метод Коннолли-Вильямса
1.2.3. Метод обобщенной перенормировки (МОП)
1.2.4. Одночастичные потенциалы
1.3. Метод Монте-Карло
1.3.1. Метод Монте-Карло для объема
1.3.2. Метод Монте-Карло для поверхности
2. Сегрегации и перенос заряда на (111) поверхности неупорядоченного сплава ГЧ^Аидб

2.1. Детали расчетов
2.2. Работа выхода и перенос заряда
2.3. Поверхностные сегрегации
3. Расчет равновесных концентрационных профилей и исследование намагниченности на (100) поверхности сплавов переходных металлов на основе ванадия.
3.1. Детали расчетов
3.2. Исследование магнитных свойств
3.2.1. Модель Стонера
3.2.2. Метод фиксированного спинового момента
3.3. Сплавы системы Р<1 — V
3.4. ДиюРдо и ДЛюРдо
3.5. У75Мо
Заключение

Введение
Актуальность темы
В современных технологических процессах широко используют свойства, обусловленные наличием свободной поверхности у металлов и сплавов, например, в современной микроэлектронике. Наличие поверхности может являться движущей силой перераспределения атомов, в том числе процесса сегрегации вблизи поверхности. Из-за особенностей электронного строения Зс1- и 4с1- металлов и нарушения локального окружения вблизи поверхности, у сплавов этих металлов, немагнитных в объеме, можно ожидать возникновения магнитного момента в поверхностном слое, поскольку известно, что изолированные атомы и кластеры переходных металлов могут иметь большой магнитный момент. Вследствие этого поверхности переходных металлов и сплавов представляют интерес в качестве объектов для поиска новых магнитных материалов. Экспериментальное исследование физических свойств поверхности, том числе магнитных, затруднено из-за множества факторов (примеси, температура, несовершенство структуры и другие), влияющих на изготовление чистой поверхности и, соответственно, па измеряемые свойства. Поэтому теоретическое исследование поверхности металлических сплавов является одной из актуальных задач физики конденсированного состояния, так как в качестве входных параметров не используются эксперименталыше данные. Для определения равновесного концентрационного профиля необходимо знать параметры межатомного взаимодействия, которые возможно получить из первопринципных расчетов. Так как сами по себе пер-воиринципные методы предназначены для расчета свойств основного состояния при Т=0 К, перспективным представляется их комбинация с использованием ме-

АС предполагается несферическим (см. 1.1.5 ), энергия Маделунга все равно может быть записана в форме (1.78).
При расчетах в эре! ЛМТО базисе для многих плотноунакованных металлических систем значение 0 = 0.6 обеспечивает хорошее согласие между результатами ЛСГФ и ПКП-МЭП методов ([33]). В настоящей работе значение параметра (3 определялось таким образом, чтобы энергия Маделунга неупорядоченного сплава в МЭП соответствовала энергии Маделунга, рассчитанной неодноузельным методом Коннолли-Вильямса (см. 2).
1.1.7. Метод локально самосогласованной гриновской функции
Следует отметить, что описанный в предыдущей главе метод ЛМТО-ФГ-ПКП отличается высокой численной эффективностью. С использованием современного компьютера самосогласованный расчет в ЛМТО-ФГ-ПКП полной энергии неупорядоченного сплава для одного значения параметра решетки занимает не более нескольких минут. Такая высокая эффективность достигнута прежде всего благодаря примененным в методе упрощениям: приближению атомной сферы для одноэлектронного потенциала и одноузельному приближению когерентного потенциала. Однако использование этих приближений налагает определенные ограничения на диапазон изучаемых систем и, несомненно, приводит к ряду систематических ошибок в результатах. Так, например, в ПАС невозможно получить правильную кристаллическую структуру меди (ОЦК структура оказывается наиболее энергетически выгодной) или рассчитать равновесное отношение с/а в гексогональных металлах . Для неплотноупакованных структур перекрытие между АС оказывается весьма велико, и, фактически, расчеты в ПАС становятся бессмысленными. В одноузельном приближении невозможно согласованное рассмотрение эффектов локального окружения в неупорядоченном сплаве (как было показано в предыдущем разделе на примере энергии Маделунга неупорядоченного сплава). Для того, чтобы проконтролировать при-