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.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.