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강유전자성체 YMnO3의 스토너 불안정성

한국자기학회지, Volume 29, Number 6, 31 Dec 2019, Pages 209-213
남형주 (중앙대학교 다빈치교양대학), 정태성 * (한신대학교 평화교양대학)
Abstract
YMnO3의 전자구조를 계산한 결과 M n의 3d 오비탈과 O의 2p 오비탈의 일부가 페르미 준위 근처에 존재하고 있으며 이것이 이 물질의 성질을 결정하는데 있어서 가장 중요하다. 국소밀도근사방법(Local Density Approximation, LDA)의 계산 결과 자기 모멘트는 3.3B이며 이는 실험에 의한 마그네틱 모멘트는 3.1B과 비슷하다. 3d 전자가 자성을 일으키는 3d 전이금속의 경우 전자가 금속에서 돌아다니기 때문에 자성은 3d 전자의 밴드에서 나타난다. 스토너 모델에 대한 기준은 상태 밀도가 페르미 에너지 근처에서 뾰족하며 큰 값을 갖고 이로 인해 스토너 상수인 I가 상대적으로 작게 계산되어 이 물질이 자성체라는 것을 알 수 있
다. 이를 이용하여 YMnO3의 경우 계산을 하면 IN(EF) = 1.08를 얻을 수 있었고 이는 YMnO3도 스토너 불안정성 이론에 따른 강자성을 나타난다는 것을 의미한다.

The Stoner criterion is very useful to find out the magnetic structure of a ferroelectromagnetic compound YMnO3. For the non-spin polarized case, the calculations shows that the Fermi level of YMnO3 is located in the region of a large peak of the density of states, which suggests a Stoner instability of non-magnetic state. The calculated IN(EF) of YMnO3 is 1.08, which implies that YMnO3 has a Stoner instability. Therefore YMnO3 favors a magnetic state rather than non-magnetic one. The calculation of electronic structure of YMnO3 shows that the Mn 3d orbitals and O 2p orbitals are located near the Fermi level and especially Mn 3d states play more important roles for the electromagnetic properties of this compound. The magnetic moment of this compound from local density approximation (LDA) calculation is 3.3B, which is very close with that of experimental results. In 3d transition metals the d electrons are itinerant, therefore the magnetic properties come from the 3d electron bands.

 
Keywords: 자기적 성질; 전자구조; 스토너 불안정성; YMnO3; magnetic property; electronic structure; stoner instability; YMnO3
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2019.29.6.209