面向适用于海森堡模型磁性材料的自动化相变温度计算

报告题目：面向适用于海森堡模型磁性材料的自动化相变温度计算

报告人：卢海昌 副教授

             北京航空航天大学

报告时间：2024年4月22日 10:30-11:30

报告地点：江湾校区一号交叉楼A5005

摘要：对于具有局域化磁矩的体系，海森堡模型可以用于描述磁性哈密顿量。最初，对于相变温度的简单估计是计算铁磁-反铁磁态的能量差并使用平均场论，这样预测相变温度并不准确。随后，人们开始分析磁晶格并手动计算不同类型的磁性系数，然而这样的计算流程是费时且低效的。因此，我们开发了一套针对海森堡模型的自动化计算方法ASTDM，实现从输入结构至有限温度的完全自动化计算[1]。基于密度泛函理论计算的磁性总能量，我们采用能量映射方法可实现任意远距离的海森堡磁性系数以及磁各向异性系数。最后，使用经典或半经典[2]的蒙特卡洛方法，可以计算出热力学量，如平均磁矩、比热、熵等。我们测试了一些二维磁性体系，既有绝缘体也有满足RKKY相互作用的金属。比起之前手动计算的研究，利用自动化计算并考虑长程相互作用后，我们预测了单层CrTe2的自旋阻挫，以及使用衬底后该材料的自旋阻挫消失，呈现铁磁性。同时，结合基于随即结构搜索软件，我们实现了快速找寻结构稳定且具有高相变温度的二维磁性材料，为实现高通量材料计算提供了方案。我们尝试了一系列Cr-S/Se/Te的二元化合物，找到了6种高相变温度的二维材料。目前，我们正在开发扩展后的海森堡模型，尝试计算各向异性相互作用（如DMI，Kitaev相互作用）以及高阶相互作用。

参考文献：

[1] H Lu, et. al. Automatic Calculation of the Transition Temperatures for two-dimensional Heisenberg type Magnets. arXiv preprint arXiv:2312.04497.
[2] F. Walsh, M. Asta and L. Wang, Realistic magnetic thermodynamics by local quantization of a semiclassical Heisenberg model, npj Comput. Mater. 8, 186 (2022).

简介：

卢海昌，北京航空航天大学集成电路科学与工程学院副教授、博士生导师。2014年获北京大学学士学位，2018年获剑桥大学博士学位，2019-2020年于剑桥大学从事博士后研究。致力于二维材料、磁性材料的第一性原理研究，在《Nature Communications》、《Applied Physics Review》等学术期刊发表论文20余篇；主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目，参与国家重点研发计划“高端功能与智能材料”项目。