Theoretical Study of the Spinel Structure of CuCr2O4 in the Tetragonal Phase Using Density Functional Theory

Ми представляємо детальне теоретичне дослідження потрійних оксидів шпінелі CuCr2O4 з тетрагональною структурою I41/amd за допомогою теорії функціоналу густини (DFT). Розрахунки були виконані з використанням двох наближень до DFT, а саме наближення локальної щільності (LDA) і наближення узагальненого градієнта (GGA), обидва в спін-поляризованій версії. Для LDA ми використовували обмінно-кореляційний потенціал Ceperley-Alder, тоді як для розрахунків GGA ми використовували схему Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). Ми оптимізували кристалічні структури за допомогою методу плоскої хвилі псевдопотенціалу та проаналізували на основі густини станів (DOS), парціальної \nгустини станів (PDOS) та електронної зонної структури. Дійсно, це корисний метод прогнозування кристалічних структур CuCr2O4. PDOS Cu, Cr та O показала, що катіон Cr є домінуючим джерелом для \nвивчення магнітних властивостей CuCr2O4. Розрахунки спінової поляризації, виконані для CuCr2O4, і \nDOS показують, що існує велике спінове розщеплення між каналами зі спінами вгору та вниз поблизу \nрівня Фермі, що підтверджує p-d гібридизацію. Теоретично розрахований магнітний момент трохи перевищує експериментальні результати. Зроблено висновок, що оптимізований параметр решітки для \nGGA набагато краще узгоджується з експериментальними результатами, ніж для LDA. Валентна зона \nта зона провідності перекривали одна одну на рівні Фермі, що вказує на металеву природу CuCr2O4. Карти різниці густини заряду показують, що зв'язки Cu–Cr міцніші, ніж зв'язки Cu–O. Отримані результати порівняли з експериментальними значеннями та виявили гарне узгодження з ними. Результати даного дослідження можуть бути використані в майбутньому аналізі термодинамічних, оптичних \nі пружних властивостей цієї сполуки.