Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work was performed a theoretical study on the electronic and magnetic properties of hexagonal ferrites LuFeO3 (h-LuFeO3). Was employed the Full Potential Linearized Augmented Plane Wave (FPLAPW) electronic structure calculation method, based on the density functional theory (DFT) and implemented in Elk code. The calculations were performed with experimental ferroelectric h-LuFeO3 structure. First, we simulated the collinear magnetic spin configurations as ferromagnetic (FM) and the antiferromagnetic of type A (A-AFM) and of type G (G-AFM). The electronic exchange and correlation effects was treated by LSDA approach and was accounted the spin-orbit coupling (SOC). The G-AFM state was found to be the ground state between later three collinear magnetic structures simulated (FM, A-AFM and G-AFM). This result is in agreement with that previously published. Based on this ground state magnetic structure, we analyzed which is the best + method (around mean field (AMF), fully-localized limit (FLL) and of the interpolation (INT)) to be applied to our system. The INT method was found as more appropriated to treat the double counting correction in + method for the h-LuFeO3 system. As a second step of calculation in this work were simulated the , , , e non-collinear magnetic structures that have been pointed in the literature as the ground state of h-LuFeO3. The electronic XC effects were treated by LSDA approach and was accounted the SOC. The latter was responsible for canting of the spin moment in magnetic structures that this feature is allowed by symmetry ( , , e ). The spin configuration should be the ground state by our DFT- LSDA+SOC calculations. The total and partial density of states revealed that Fe 3d and O 2p states are strongly hybridized in the top of valence band and bottom of the conduction band in h-LuFeO3 compound. Was not found significate difference between the electronic structure of G-AFM and states. This conclusion is result of higher degree of magnetic frustration of the studied system. Was verified that the band gap energy is dependent on spin configuration, besides of dependence with the electronic XC scheme employed. / Neste trabalho foi realizado um estudo teórico e computacional de propriedades eletrônicas e magnéticas da ferrita multiferróica hexagonal LuFeO3 (h-LuFeO3). Foi utilizado o método de cálculo de estrutura eletrônica denominado de Full Potential Linearized Augmented Plane Wave (FPLAPW) que é baseado na DFT e implementado no código computacional Elk. Os cálculos foram realizados com a estrutura ferroelétrica do h-LuFeO3. Primeiro, foram simuladas as estruturas magnéticas colineares do tipo ferromagnética (FM), antiferromagnética do tipo A (A-AFM) e do tipo G (G-AFM). Os efeitos de troca e correlação eletrônica foram tratados pela aproximação LSDA. A interação spin-órbita foi considerada. Os cálculos mostraram que a configuração de spin G-AFM é a de menor energia em relação às três colineares simuladas (FM, A-AFM e G-AFM). Este resultado está em concordância com aqueles previamente publicados. Diante desse fato, foram avaliados os diferentes métodos + (around mean field (AMF), fully localized limit (FLL) e o da interpolação (INT)) na base da configuração de spin do tipo G-AFM. Foi encontrado que o método INT é o mais apropriado para tratar as correções de dupla contagem em métodos + para o composto h-LuFeO3. Na segunda etapa dos cálculos deste trabalho, foram simuladas as estruturas magnéticas não colineares , , , e Essas são as possíveis candidatas a serem a do estado fundamental do h-LuFeO3, apontadas pela literatura experimental. Os efeitos de troca e correlação eletrônica foram tratados pela LSDA. Foi incluída a interação spin-órbita em todas as estruturas magnéticas simuladas. Verificou-se que essa interação é a responsável pelo canting dos momentos magnéticos nas estruturas ( , e ) que por simetria ele é permitido. Os resultados dos cálculos mostraram que é a configuração de spin de mais baixa energia. A análise das densidades de estados total e parcial revelaram que os estados 3d do Fe são hibridizados com os 2p dos O’s e predominam no topo da banda de valência e fundo da banda de condução do material. Não foi verificada nenhuma diferença significativa entre a densidade de estados no cálculo G-AFM e do tipo , resultado da frustação magnética do sistema. Verificou-se que existe dependência da energia de gap do material com a configuração magnética simulada, além da dependência com o funcional de troca e correlação eletrônico empregado. / São Cristóvão, SE
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:ri.ufs.br:riufs/8971 |
| Date | 20 July 2018 |
| Creators | Melo, Ailson Tavares de |
| Contributors | Lima, Adilmo Francisco de |
| Publisher | Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Sergipe |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFS, instname:Universidade Federal de Sergipe, instacron:UFS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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