Abstract
Electronic and magnetic properties of the novel rare-earth permanent magnet, $Sm_{2}Fe_{17}N_{3}$, are investigated by performing self-consistent local density functional electronic structure calculations. Employing the LMTO(Linearized Muffin-Tin Orbital) band method, we have obtained the electronic band structures for both paramag-netic and ferromagnetic phases of $Sm_{2}Fe_{17}N_{3}$. Based on the energy band structures, we have studied bonding ef-fects among Sm, Fe, and N atom as well as electronic and magnetic structures. It is found that the N atom sub-stantially reduces the magnetic moment of neighboring Fe atoms through the hybridization interaction and also plays a role in stabilizing the structure. the average magnetic moment of Fe atoms in the ferromagnetic phase of $Sm_{2}Fe_{17}N_{3}$ is estimated to be $2.33{\mu}_B$, which is ~8% larger than the magnetic moment of $Sm_{2}Fe_{17}$, $2.16{\mu}_B$. The Fe I (c) atom, which is located farthest from the N atom and surrounded by 12 Fe nearest neighbors, has the largest magnetic moment ($2.65{\mu}_B$), while the Fe III (f), whose hybridization interaction with N atom is very strong, has the smallest magnetic moment($1.96{\mu}_B$).
신소재 희토류 영구자석인 $Sm_{2}Fe_{17}N_{3}$ 화합물에 대한 자체충족적 국재밀도함수 근사 전자구조 계산을 수행하여 이 물질의 전자기적 물성을 연구하였다. LMTO(Linearized Muffin-Tin Orbital) 에너지 띠 방법을 사용하여 상자성, 강자성상 $Sm_{2}Fe_{17}N_{3}$ 화합물의 에너지 띠 구조를 결정 하고 이를 토대로 이화합물의 전기적, 자기적 구조와 Sm, Fe, N원자들간의 결합효과등을 고찰하였다. N원자는 근접 Fe원자와의 혼성 상호작용을 통하여 Fe원자의 자기모멘트를 많이 줄이는 효과를 주며 또한 구조 안정성에 기여한다는 결과를 얻었다. 강자성상 $Sm_{2}Fe_{17}N_{3}$에서의 Fe원자들의 평균 자기모멘트는 $Sm_{2}Fe_{17}$의 $2.16{\mu}_B$에 비해 약 8% 증가한 $2.33{\mu}_B$로 계산되었는데 이중 N원자로 부터 가장 멀리 떨어져 있으며 12개의 Fe원자들로 둘러싸인 Fe I (c) 원자가 가장 큰 값($2.65{\mu}_B$)의 자기모멘트르 갖고 N원자와의 혼성 상호작용이 가장 큰 Fe III(f)원자가 가장 작은 값($1.96{\mu}_B$)의 자기모멘트를 갖는다.
