遷移金属を含む三元化合物の電子帯構造と物性に関する理論的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04640339
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 鈴木 直 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (40029559)
• 研究分担者: 白井 正文 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (70221306) ; 望月 和子 信州大学, 理学部, 教授 (90029413)
• キーワード: 三元化合物 / 層間化合物 / 金属間化合物 / 電子帯構造 / 結合様式 / インターカレーション / 全エネルギー / 強磁性-反強磁性転移

研究概要

層間化合物AxTiS_2(A=銀、アルカリ金属)と三元金属間化合物Mn_2Sb、Mn_3GaCの電子帯構造および全エネルギーの計算を行なって次に示す結果ならびに知見を得た。
1.AxTiS_2(A=銀、アルカリ金属)
銀の場合には、Ag4d状態とS3p状態は非常に良く混成し、結合・反結合バンドを形成するが反結合状態も電子によりほとんど占有されてしまうため混成によるエネルギー利得は少ない。従って、遷移金属の場合と異なり、Ag原子と母体との結合は弱いと結論される。アルカリ金属の場合には、フェルミレベル近傍にアルカリ金属の状態は存在せず、従って母体との電子的な結合は弱くまたリジッドバンド・モデルが比較的良く成立する。
2.金属間化合物Mn_2Sb、Mn_3GaC
(1)Mn_2Sb:格子定数a、cの関数として、フェリ磁性、反強磁性、常磁性の全エネルギーを計算した結果、フェリ磁性のエネルギーがもっとも低く得られ、実験結果と一致する。ただし、観測されているような加圧によるフェリー反強磁性転移は得られなかった。また、計算で得られた体積圧縮率や線圧縮率も実験と良い対応を示す。特に、a軸方向の線圧縮率がc軸方向のそれより大きいという異方的な性質が理論からも得られている。
(2)Mn_3GaC:この系の強磁性(高温)-反強磁性(低温)転移を理解するために、LAPW法を用いて常磁性、強磁性、反強磁性状態の電子帯構造と全エネルギーの計算を行なった。強磁性、反強磁性状態に対して得られたモーメントの大きさは実験結果と非常によい一致を示す。全エネルギーの計算からは強磁性状態のエネルギーがもっとも低く実験結果とは一致しない。但し、反強磁性状態とのエネルギー差は僅かなのでフルポテンシャルを用いた計算を行なえば反強磁性状態がもっとも安定な状態として得られる可能性は十分にある。

研究成果

• [文献書誌] K.Motizuki: "Electronic Structures and Bonding Nature of Intercalation Compounds of 1T-Type TiS_2." Materials Science Forum. 91-93. 381-386 (1992)
• [文献書誌] K.Motizuki: "Itinerant Magnetism of Mn-Intercalated Compounds of 2H-Type TaS_2." J.Mag.& Mag.Mater.104-107. 681-682 (1992)
• [文献書誌] M.Suzuki: "Electronic Band Structure in the Ferrimagnetic State of Mn_2Sb." J.Phys.:Condens.Matter. 4. L33-L36 (1992)
• [文献書誌] K.Motizuki: "Electronic Band Structures and Magnetism of Intermetallic Cu_2Sb-Type Manganese Compounds MnAlGe and MnGaGe." J.Mag.& Mag.Mater.104-107. 1923-1924 (1992)
• [文献書誌] T.Ito: "Electronic Band Structure of Intemetallic Compounds Cu_2Sb." J.Phys.Soc.Jpn.61. 2202-2205 (1992)
• [文献書誌] N.Suzuki: "Bonding Nature of Intercalation Compounds M_<1/3>TiS_2(M=Transition-Metal Atom,Silver Atom,Alkali-Metal Atom)." Proc.Int.Conf.on Physics of Transition Metals. (1993)
• [文献書誌] M.Shirai: "The Electronic Band Structures for an Antiferromagnetic State of Cu_2Sb-Type Intermetallic Compound Cr_2As." Proc.Int.Conf.on Physics of Transition Metals. (1993)
• [文献書誌] T.Suda: "Electronic Band Structures of Antiferromagnetic Ordered Alloy FePt_3." Proc.Int.Conf.on Physics of Transition Metals. (1993)
• [文献書誌] N.Suzuki: "Bands,Bonds and Magnetism of Intercalation Compounds of Transition-Metal Dichalcogenides." Recent Advances in Magnetism of Transition Metal Compounds. (1993)
• [文献書誌] K.Motizuki: "Electronic Structure and Spin Fluctuation of NiAs-Type Transition Metal Compounds." Recent Advances in Magnetism of Transition Metal Compounds. (1993)
• [文献書誌] M.Shirai: "Electronic Structure and Magnetism of Cu_2Sb-Type Transition Metal Compounds." Recent Advances in Magnetism of Transition Metal Compounds. (1993)