Predicting the spin-lattice order of frustrated systems from first principles

凝聚态物理 物理 格子(音乐) 挫折感 统计物理学 声学
作者
Hongjun Xiang,Erjun Kan,Su‐Huai Wei,Myung‐Hwan Whangbo,Xin-Gao Gong
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:84 (22) 被引量:337
标识
DOI:10.1103/physrevb.84.224429
摘要

A novel general method of describing the spin-lattice interactions in magnetic solids was proposed in terms of first principles calculations. The spin exchange and Dzyaloshinskii-Moriya interactions as well as their derivatives with respect to atomic displacements can be evaluated efficiently on the basis of density functional calculations for four ordered spin states. By taking into consideration the spin-spin interactions, the phonons, and the coupling between them, we show that the ground state structure of a representative spin-frustrated spinel, MgCr2 O4, is tetragonally distorted, in agreement with experiments. However, our calculations find the lowest energy for the collinear spin ground state, in contrast to previously suggested non-collinear models.
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