Electronic structure and bonding properties of cobalt oxide in the spinel structure

Wannier函数 尖晶石 离子键合 离子 密度泛函理论 混合功能 凝聚态物理 氧化物 带隙 材料科学 电子结构 化学键 磁矩 共价键 电子能带结构 化学 计算化学 无机化学 物理 冶金 有机化学
作者
Jia Chen,Xifan Wu,Annabella Selloni
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:83 (24) 被引量:299
标识
DOI:10.1103/physrevb.83.245204
摘要

The spinel cobalt oxide Co${}_{3}$O${}_{4}$ is a magnetic semiconductor containing cobalt ions in Co${}^{2+}$ and Co${}^{3+}$ oxidation states. We have studied the electronic, magnetic, and bonding properties of Co${}_{3}$O${}_{4}$ using density functional theory (DFT) at the Generalized Gradient Approximation (GGA), GGA$+$U, and PBE0 hybrid functional levels. The GGA correctly predicts Co${}_{3}$O${}_{4}$ to be a semiconductor but severely underestimates the band gap. The GGA$+$U band gap (1.96 eV) agrees well with the available experimental value (1.6 eV), whereas the band gap obtained using the PBE0 hybrid functional (3.42 eV) is strongly overestimated. All the employed exchange-correlation functionals predict three unpaired $d$ electrons on the Co${}^{2+}$ ions, in agreement with crystal field theory, but the values of the magnetic moments given by GGA$+$U and PBE0 are in closer agreement with the experiment than the GGA value, indicating a better description of the cobalt localized $d$ states. Bonding properties are studied by means of maximally localized Wannier functions (MLWFs). We find $d$-type MLWFs on the cobalt ions, as well as Wannier functions with the character of ${\mathit{sp}}^{3}d$ bonds between cobalt and oxygen ions. Such hybridized bonding states indicate the presence of a small covalent component in the primarily ionic bonding mechanism of this compound.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得30
1秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得20
1秒前
pluto应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得30
1秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
小虫学长应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
一北发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
JamesPei应助DrY采纳,获得10
3秒前
研友_LkVj38发布了新的文献求助10
4秒前
彪壮的刺猬完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
年轻的烨华完成签到,获得积分10
8秒前
77发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
霍笑寒完成签到,获得积分10
12秒前
1z6发布了新的文献求助10
15秒前
schuang完成签到,获得积分10
15秒前
17秒前
17秒前
快乐丹萱完成签到,获得积分10
18秒前
GRATE完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
77完成签到,获得积分10
20秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
ISCN 2024 – An International System for Human Cytogenomic Nomenclature (2024) 3000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
China—Art—Modernity: A Critical Introduction to Chinese Visual Expression from the Beginning of the Twentieth Century to the Present Day 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3776812
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3322237
关于积分的说明 10209395
捐赠科研通 3037506
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1666749
邀请新用户注册赠送积分活动 797656
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 757976