First-principles study of crystal and electronic structure of rare-earth cobaltites

赝势 离子半径 凝聚态物理 粘结长度 电子结构 带隙 离子键合 物理 晶体结构 电子能带结构 材料科学 离子 结晶学 化学 量子力学
作者
Mehmet Topsakal,Chris Leighton,Renata M. Wentzcovitch
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:119 (24) 被引量:18
标识
DOI:10.1063/1.4954792
摘要

Using density functional theory plus self-consistent Hubbard $U$ (DFT$+U_{sc}$) calculations, we have investigated the structural and electronic properties of the rare-earth cobaltites \textit{R}CoO$_3$ (\textit{R} = Pr -- Lu). Our calculations show the evolution of crystal and electronic structure of the insulating low-spin (LS) \textit{R}CoO$_3$ with increasing rare-earth atomic number (decreasing ionic radius), including the invariance of the Co-O bond distance ($d_{Co-O}$), the decrease of the Co-O-Co bond angle ($\Theta$), and the increase of the crystal field splitting ($\Delta_{CF}$) and band gap energy ($E_g$). Agreement with experiment for the latter improves considerably with the use of DFT$+U_{sc}$ and all trends are in good agreement with experimental data. These trends enable a direct test of prior rationalizations of the trend in spin-gap associated with the spin crossover in this series, which is found to expose significant issues with simple band based arguments. We also examine the effect of placing the rare-earth \textit{f}-electrons in the core region of the pseudopotential. The effect on lattice parameters and band structure is found to be small, but distinct for the special case of \textit{Pr}CoO$_3$ where some \textit{f}-states populate the middle of the gap, consistent with recent reports of unique behavior in Pr-containing cobaltites. Overall, this study establishes a foundation for future predictive studies of thermally induced spin excitations in rare-earth cobaltites and similar systems.

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
Bobo发布了新的文献求助10
刚刚
随风完成签到,获得积分10
1秒前
上官若男应助OKOK采纳,获得10
2秒前
11完成签到,获得积分20
4秒前
Profeto完成签到,获得积分10
5秒前
acceptedsxy发布了新的文献求助10
5秒前
yyd完成签到,获得积分20
5秒前
6秒前
桐桐应助徐哈哈采纳,获得10
7秒前
郭玉强完成签到,获得积分10
8秒前
博君一肖完成签到 ,获得积分10
9秒前
Pami发布了新的文献求助10
9秒前
NexusExplorer应助刻苦的大开采纳,获得10
11秒前
伍若舟发布了新的文献求助10
12秒前
Iridescend发布了新的文献求助20
12秒前
yeruotong应助caihong1采纳,获得30
12秒前
开朗冬灵发布了新的文献求助10
13秒前
传奇3应助漂亮的傲白采纳,获得10
13秒前
zllwaw完成签到,获得积分20
13秒前
14秒前
15秒前
15秒前
共产主义战士应助Pami采纳,获得10
16秒前
18秒前
18秒前
桐桐应助小萌兽采纳,获得10
19秒前
19秒前
无名完成签到,获得积分10
19秒前
zllwaw发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
科研浦东发布了新的文献求助10
21秒前
华仔应助1851611453采纳,获得10
22秒前
重阳糕发布了新的文献求助10
23秒前
科研通AI6.2应助cc采纳,获得10
23秒前
ltttyy完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
24秒前
天天快乐应助Glileo采纳,获得10
24秒前
24秒前
Nole应助追寻沛萍采纳,获得30
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
The Effective Clinical Neurologist 3ed 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7714373
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9269786
关于积分的说明 20078512
捐赠科研通 7290733
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3298173
关于科研通互助平台的介绍 2452397
邀请新用户注册赠送积分活动 2305510