Electronic structure of ferromagnetic hcp cobalt. I. Band properties

Singal, C. M.; Das, T. P.

doi:10.1103/physrevb.16.5068

Cited by 52 publications

(18 citation statements)

References 54 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The lattice constant of graphene is a = 2.46Å [61], the one for hBN is a = 2.504Å [62], and the one for hcp cobalt is a = 2.507Å [63]. We fix an effective average lattice constant of a = 2.489Å for this well-lattice-matched system, as a compromise to make the lattices commensurable and to keep the unit cell as small as possible.…”

Section: Computational Methods and System Definitionmentioning

confidence: 99%

Theory of proximity-induced exchange coupling in graphene on hBN/(Co, Ni)

et al. 2016

View full text Add to dashboard Cite

Graphene, being essentially a surface, can borrow some properties of an insulating substrate (such as exchange or spin-orbit couplings) while still preserving a great degree of autonomy of its electronic structure. Such derived properties are commonly labeled as proximity. Here we perform systematic first-principles calculations of the proximity exchange coupling, induced by cobalt (Co) and nickel (Ni) in graphene, via a few (up to three) layers of hexagonal boron nitride (hBN). We find that the induced spin splitting of the graphene bands is of the order of 10 meV for a monolayer of hBN, decreasing in magnitude but alternating in sign by adding each new insulating layer. We find that the proximity exchange can be giant if there is a resonant d level of the transition metal close to the Dirac point. Our calculations suggest that this effect could be present in Co heterostructures, in which a d level strongly hybridizes with the valence-band orbitals of graphene. Since this hybridization is spin dependent, the proximity spin splitting is unusually large, about 10 meV even for two layers of hBN. An external electric field can change the offset of the graphene and transition-metal orbitals and can lead to a reversal of the sign of the exchange parameter. This we predict to happen for the case of two monolayers of hBN, enabling electrical control of proximity spin polarization (but also spin injection) in graphene/hBN/Co structures. Nickel-based heterostructures show weaker proximity effects than cobalt heterostructures. We introduce two phenomenological models to describe the first-principles data. The minimal model comprises the graphene (effective) p z orbitals and can be used to study transport in graphene with proximity exchange, while the p z -d model also includes hybridization with d orbitals, which is important to capture the giant proximity exchange. Crucial to both models is the pseudospin-dependent exchange coupling, needed to describe the different spin splittings of the valence and conduction bands.

show abstract

Section: Computational Methods and System Definitionmentioning

confidence: 99%

Theory of proximity-induced exchange coupling in graphene on hBN/(Co, Ni)

et al. 2016

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Згідно теоретичним даним [18,19], енергетичний спектер феро-магнетного Со, як і Ni, являє собою сукупність двох систем смуг за (↑) та проти (↓) намагнетованости. В моделі зонного спектру із жор-стким обмінним розщепленням інтенсивне міжзонне поглинання в ІЧ области спектру якісно пояснюється міжзонними переходами в системі зон проти намагнетованости.…”

Section: оптичні та електронні властивості феромагнетного кобальтуunclassified

“…Так, на розрахованій кривій σ % (hν), у відповідности з експериментальними даними, яскраво проявляється структура основної смуги поглинання, яка пов'язана із переходами між 10-ою та 11-ою, 9-ою та 11-ою сму-гами в системі зон проти намагнетованости. Величина розщеп-лення основного піка поглинання складає 0,55 еВ [19], що непо-гано узгоджується із експериментальним значенням 0,42 еВ. Од-нак, на розрахованій кривій σ % (hν) спостерігаються смуги при 0,2, 0,4 та 0,6 еВ, які майже не проявляються на експерименті.…”

Section: оптичні та електронні властивості феромагнетного кобальтуunclassified

Features of Electronic Structure of Binary Alloys of $3d$-Transition Metals

Stashchuk

Shpak

Kunitsky³

2004

Usp. Fiz. Met.

View full text Add to dashboard Cite

Виконано вимірювання спектрів оптичної провідности σ(hν) в области 0,07-4,95 еВ чистих 3d-металів (Ni, Fe, Co, Cr) та деяких бінарних спла-вів на їх основі. Отримано інформацію про особливості електронної струк-тури сплавів Ni-Fe, Ni-Cr, Fe-Cr та Ni-Co. Встановлено закономірності формування електронних енергетичних спектрів невпорядкованих бінар-них сплавів 3d-перехідних металів, які полягають в тому, що в сплавах зберігаються характерні риси електронних спектрів розчинників навіть за великих концентрацій домішок (до 30-40 ат.%), а самі домішки фор-мують відповідні зони, які розташовуються вище основних зон розчин-ників. Оптичні методи еліпсометрії дозволили з великою точністю визна-чити положення та півширину домішкових зон в електронних спектрах невпорядкованих сплавів 3d-перехідних металів.Выполнены измерения спектров оптической проводимости σ(hν) в облас-ти 0,07-4,95 эВ чистых 3d-металлов (Ni, Fe, Co, Cr) и некоторых бинар-ных сплавов на их основе. Получена информация об особенностях элек-тронной структуры сплавов Ni-Fe, Ni-Cr, Fe-Cr и Ni-Co. Установлены закономерности формирования электронных энергетических спектров неупорядоченных бинарных сплавов 3d-переходных металлов, которые заключаются в том, что в сплавах сохраняются характерные черты элек-тронных спектров растворителей даже при больших концентрациях при-месей (до 30-40 ат.%), а сами примеси формируют соответствующие зо-ны, которые располагаются выше основных зон растворителей. Оптиче-ские методы эллипсометрии предоставили возможность с большой точно-

show abstract

“…A sampling of 10 × 10 × 6 Monkhorst-Pack [45] set of special k-points and Marzari-Vanderbilt smearing [46] with a broadening of 0.02 Ryd is employed and, for the 4d, 5d and 6p metals, relativistic approximations are included [47,48]. In addition, ferromagnetic collinear local spin density approximation (LSDA) has been performed to find the optimized geometry of hcp Co due to its magnetic property [49]. The DFT-based calculations were all initiated using the experimental lattice parameters for each hcp metal and then tested for total energy convergence to a tolerance of 10 −4 eV.…”

Section: First-principles Methods: Bulk Properties Band Structurmentioning

confidence: 99%

Density functional theory analysis of hexagonal close-packed elemental metal photocathodes

Rickman

Schroeder

2015

Phys. Rev. ST Accel. Beams

View full text Add to dashboard Cite

A density function theory based analysis of photoemission from hexagonal close packed (hcp) metals is presented and the calculated values of the rms transverse momentum (Δp T ) are in good agreement with the available experimental data on Be [Phys. Rev. Lett. 111, 237401 (2013)] and Mg [Proceedings of LINAC 2002, Gyeongju, Korea (2002]. The lattice constants and work functions of the hcp metals are also examined and are consistent with the available experimental values. In addition, emission from (0001)-oriented Be is examined due to the presence of a strong surface state.

show abstract

Electronic structure of ferromagnetic hcp cobalt. I. Band properties

Cited by 52 publications

References 54 publications

Theory of proximity-induced exchange coupling in graphene on hBN/(Co, Ni)

Theory of proximity-induced exchange coupling in graphene on hBN/(Co, Ni)

Features of Electronic Structure of Binary Alloys of $3d$-Transition Metals

Density functional theory analysis of hexagonal close-packed elemental metal photocathodes

Contact Info

Product

Resources

About