No abstract

No abstract

No abstract

В рамках модели электронной структуры, следующей из ab initio LDA + U + SO-расчетов, описаны температурные изменения амплитуды нулевых и тепловых спиновых флуктуаций в геликоидальном ферромагнетике MnSi. Получено, что возникающее при температуре TS (лежащей в окрестности магнитного фазового перехода) резкое уменьшение амплитуды нулевых спиновых флуктуаций ведет к неустойчивости ферромагнитных решений (смена знака параметра межмодового взаимодействия). Это же является причиной наблюдаемых магнитообъемного эффекта и резкого изменения радиуса спиновых корреляций. Результаты расчета объемного коэффициента теплового расширения хорошо согласуются с наблюдаемой аномалией в области магнитного фазового перехода. [4,5]. При этом в рассматриваемой сильно коррелирован-ной электронной системе формируется геликоидаль-ное упорядочение с аномально большими магнитны-ми периодами (порядка 100−1000 ¦ ) [6][7][8], вследствие чего описание электронной структуры сталкивается с заметными трудностями учета длиннопериодической спиновой подсистемы (M q 0 = 0). Поэтому в ab initio LDA + U + SO-расчетах электронной структур [3,9-11] пренебрегают ДМ-взаимодействием и получают основ-ное ферромагнитное состояние для MnSi. Модельный учет в рассматриваемом ферромагнитном основном со-стоянии ДM-взаимодействия приводит к представлениям о ферромагнитном геликоиде, описываемом моделью Янсена−Бака [6,7].Вместе с тем в области от T S (температуры резкого уменьшения амплитуды нулевых спиновых флуктуаций) до T C (температуры перехода в парамагнитное со-стояние) экспериментально обнаружено возникновение вращения волнового вектора геликоидальной структу-ры, которое указывает на исчезновение фиксированной оси квантования геликоидальной спирали ( " катастрофа" модели Янсена−Бака) [12]. При этом возникает резкое уменьшение радиуса спиновых корреляций (который сохраняет конечное значение при T C ), а также формиру-ются лямбдаподобные аномалии теплоемкости и коэф-фициента объемного теплового расширения (КТР) [2,7]. Однако причины изменения магнитного состояния в области магнитного перехода, особенностей темпера-турной зависимости отрицательного КТР, а также роль уменьшения объема в формировании электронной струк-туры не выяснены.2. В настоящей работе на основе спин-флуктуацион-ной теории моделируется электронная структура и ис-следуются термодинамические свойства MnSi в окрест-ности магнитного перехода. Рассматривается сильно коррелированная электронная система с гамильтони-аном, учитывающим энергию зонного движения в приближении LDA + U + SO [3], внутриатомные ку-лоновские спиновые и зарядовые корреляции, а так-же антисимметричное релятивистское взаимодействие Дзялошинского−Мории. Слагаемые кулоновского взаи-модействия представлены через спиновые и зарядовые операторы -поправка к приближению LDA + U + SO, учиты-вающая многочастичные хаббардовские корреляции, J и U -параметры хаббардовского и хундовского 1261

Two computational approaches – a thermodynamic model based on results of ab initio calculations of the ground state and the self-consistent thermodynamic model have been applied to study thermal and elastic properties of iron monosilicide. It is shown that conventional DFT fails to reproduce experimental data for this strongly correlated compound. In addition, we have performed comparative analysis of anharmonicity of the acoustic and optical phonons in FeSi and their impact on the temperature dependencies of thermodynamic properties of FeSi.

No abstract

A self-consistent thermodynamic model is used to calculate the temperature dependences of the heat capacity, the thermal expansion coefficient, the bulk compression modulus, the density, Debye temperature, and the Grüneisen parameter of CoSi in the temperature range 0-1400 K. The calculation results agree well with the existing experimental data and can be used to predict the properties of CoSi in the temperature range that has not been experimentally studied. Cobalt monosilicide is shown to have a significant phonon anharmonicity, which can be caused by an electron-phonon interaction, and this anharmonicity should be taken into account in the simulation of its thermoelectric properties. INTRODUCTIONCobalt monosilicide CoSi is one of the most promising materials for creating thermogenerators, which is caused by the relatively high efficiency of CoSi-based thermogenerators and the physicochemical and mechanical properties of this compound (which are appropriate for technical applications) [1-3]. Nevertheless, many important thermal and elastic properties of CoSi are poorly understood. For example, the experimental data on the CoSi density are restricted to its room-temperature value, and experimental data on the heat capacity, the elastic moduli, and the thermal expansion coefficient are known for a relatively narrow temperature range [4][5][6][7]. The authors of [7] used the density functional theory (DFT) and the Debye model to calculate the properties of CoSi as functions of temperature and pressure. Nevertheless, the results presented in [7] do not agree with the experimental data quantitatively, which can be caused by the fact that the quasi-harmonic approximation used in [7] cannot take into account the effects related to phonon anharmonicity. However, according to the neutron diffraction data in [8], the phonon spectra of iron or cobalt monosilicide are characterized by an anomalously strong anharmonicity.The purpose of this work is to develop a self-consistent thermodynamic model for CoSi to take into account the influence of phonon anharmonicity on its thermal properties. Using this model, we were able to achieve quantitative agreement with the existing experimental data and to perform a self-consistent simulation of the temperature dependences of the lattice components of the heat capacity, the bulk com-

Within the framework of a thermodynamic model, the phonon anharmonicity associated with both acoustic and optical vibrations of the crystal lattice is investigated. On this basis we have performed self‐consistent simulations of thermal and elastic properties of FeSi and CoSi compounds and their solid solutions Fe1–xCoxSi (x = 0.1, 0.3, 0.5), which are promising spintronic materials. The non‐lattice contributions to the heat capacity and coefficient of thermal expansion of the considered systems have been established. It is shown that the Invar effect observed in Fe0.7Co0.3Si and Fe0.5Co0.5Si is associated with anomalies of their electronic and magnetic subsystems.