Electronic and Magnetic Properties of RMO3 (M = Co, Fe) Perovskites: a First Principle Study

Abstract

Електронну структуру та магнітні властивості орторомбічного PrFeO3 оцінювали за допомогою підходу GGA+U. Було встановлено, що AFM впорядкування є енергетично вигіднішим та стабільнішим у випадку орторомбічного PrFeO3. Ми також провели систематичне дослідження впливу параметра U на електронну структуру PrFeO3. Згідно з нашими підрахунками, поправка U для Fe 3d повинна складати 6,8 еВ і 7 еВ для Pr 4f, щоб отримати експериментальне значення забороненої зони. Розрахунки електронної структури орторомбічного PrCoO3 виконували за допомогою гібридного функціоналу PBE0. Зрештою було отримано ізоляційний та немагнітний основний стан PrCoO3. Наші розрахунки показали, що оптимальна кількість точної обмінної енергії Хартрі-Фока (параметр змішування) 0,14 є найбільш підходящим для розгляду PrCoO3. Експериментальні значення сталих решітки та положень атомів PrCoO3 та PrFeO3 використовувались у всіх розрахунках.

The electronic structure and magnetic properties of orthorhombic PrFeO3 were evaluated by using GGA+U approach. It was found that AFM ordering is energetically favorable and more stable in the case of orthorhombic PrFeO3. We also have performed a systematic investigation of the effect of the U parameter on the electronic structure of PrFeO3. According to our calculations, the U correction for Fe 3d should be of 6.8 eV and 7 eV for Pr 4f to obtain the experimental band gap value. The electronic structure calculations of orthorhombic PrCoO3 were performed by means of hybrid functional PBE0. The insulating and non-magnetic ground state of PrCoO3 was eventually obtained. Our calculations showed that the optimal amount of exact Hartree-Fock exchange (mixing parameter) of 0.14 is the most appropriate for treating PrCoO3. The experimental values of lattice constants and atomic positions of PrCoO3 and PrFeO3 were used in all calculations.