Based on first-principles spin-density-functional calculations, we study the magnetic properties of MnX binary compounds (X=N,P,As and Sb). We investigate the structural stability of the NiAs and zincblende structures within the generalized gradient approximation. Our calculations well reproduce experimental results for the lattice parameters, magnetic moments, and magnetic ground states. The magnetic moment of Mn ions shows a tendency to increase as the anion quantum number increases, and is more enhanced in the zincblende phase except for MnN. This behavior can be explained by d-d overlap and p-d hybridization. For MnAs nd MnSb, a ferromagnetic (FM) spin configuration is found to be more stable than an antiferromagnetic (AFM) state, while MnP favors the AFM state at 0 K. We find that volume is deeply related to magnetic moment and magnetic stability and thus suggest that the AFM-to-FM transition of MnP has its origin in volume change by temperature.
제일원리 쑤도포텐셜 방법을 사용하여 망간관련 합성 물질(MnN, MnP, MnAs and Mnsb)의 자기적 성질에 대하여 연구하였다. NiAs와 zincblende 두 구조에 관하여 총에너지와 자기 모멘트를 계산하였으며 계산 결과 자기모멘트와 자기적 바닥상태가 실험과 잘 일치함을 확인하였다. 이 망간관련 합성물질들의 자기 모멘트는 음이온의 원자번호가 증가함에 따라 같이 증가하는 경향성을 보이고 MnN의 경우를 제외하고는 zincblende 구조에서 NiAs 구조에서보다 더 크다. 이 경향성과 예외는 모두 d 오비탈간의 겹침이나 p와 d 오비탈간의 혼성결합으로 설명될 수 있다. 또한 이 물질들은 음이온의 원자번호가 증가할수록 강자성으로 가려는 경향이 있다. 이 계산에서 우리는 MnN, MnP 의 경우 반자성이 MnAs, MnSb의 경우 강자성이 더 안정함을 확인하였으며 물질의 부피가 자기 모멘트 뿐 아니라 자기적인 안정성과도 깊은 관련이 있음을 발견하였다.
