مقایسه ساختار الکترونی و مغناطیسی ابرشبکه A/B نسبت به تغییر لایه های اتمی تشکیل دهنده آن (A=LaMnO3, LaTiO3 & B=SrTiO3, SrMnO3)

در این تحقیق محاسبات ابتدا به ساکن ساختار الکترونی و مغناطیسی ابرشبکه های LaMnO3/SrTiO3، LaMnO3/SrMnO3 و LaTiO3/SrTiO3 با تقریب LDA+U و با استفاده از روش شبه پتانسیل فوق نرم بر پایه نظریه تابعی چگالی انجام شده است. بسته محاسباتی مورد استفاده در این تحقیق Pwscf است که برای بررسی ساختار الکترونی مناسب تر است. استفاده از تقریب LDA+U در دستگاه های همبسته قوی منوط به داشتن مقدار پارامتر هابارد است. با استفاده از روش پاسخ خطی مقدار پارامتر هابارد برای اتم منگنز eV 5/3 و برای اتم تیتانیوم eV 5 بدست آمده است که در توافق خوبی با نتایج تجربی است. برای ساخت ابرشبکه های LaMnO3/SrTiO3، LaMnO3/SrMnO3 و LaTiO3/SrTiO3 از زیرلایه SrTiO3 استفاده شده است. محاسبات چگالی حالات، فاز فرومغناطیس و نیم فلز را برای ترکیب بلوری LaMnO3، فاز پارامغناطیس و عایق برای ترکیب SrTiO3 و فاز پاد فرومغناطیس نوع G و عایق را برای ترکیب های بلوری SrMnO3 و LaTiO3 نشان می دهد. با محاسبه چگالی حالات جزیی ترکیب های بلوری اولیه و محاسبه چگالی حالات ابرشبکه ها دیده شد که با وجود شباهت ساختاری ترکیب های بلوری LaMnO3، SrTiO3، SrMnO3 و LaTiO3 اما با قرار دادن لایه های اتمی آن ها به صورت متناوب، در فصل مشترک لایه های اتمی در ابرشبکه ها از نظر ساختار الکترونی، خواص مغناطیسی و الکتریکی نسبت به حالت های بلوری تشکیل دهنده آن ها تفاوت های چشمگیری از خود نشان می دهند. پیش بینی پیکربندی مغناطیسی ابرشبکه ها، انرژی برهمکنش تبادلی بین نزدیک ترین همسایه ها محاسبه شده است. انرژی تبادلی بین اتم های Mn-Mn، از مرتبه eV 3- 10×01/4-، بین اتم های Ti-Mn از مرتبه eV 3- 10×01/2- و همچنین انرژی برهمکنش تبادلی بین اتم های Ti-Mn از مرتبه eV 3- 10×10/3- در فصل مشترک لایه ها و منفی بدست آمد که نتایج محاسبات انرژی برهمکنش تبادلی نشان می دهد که پیکربندی ناشی از اتم های فصل مشترک لایه ها در ابرشبکه ها فرومغناطیس است که نتیجه گذار الکترون در لایه های فصل مشترک است که سبب بهینه سازی پیکربندی در فصل مشترک ابرشبکه ها می گردد.