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Possible origin of ferromagnetism in pristine magnesium oxide film

机译：原始氧化镁膜中的铁磁性可能起源

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The electronic structure and magnetism of pristine magnesium oxide (MgO) (001) surface have been studied using first principle calculations based on density functional theory (DFT). Our results reveal that isolated magnesium (Mg) vacancy (V-Mg) can produce a magnetic moment of about 1.99 mu(B). The magnetic moment mainly comes from p-orbitals of oxygen atoms adjacent to V-Mg. The surface with one V-Mg will show half-metallic properties. Studies of magnetic coupling show that the surface with two V-Mg's will be in a spin singlet state (S = 0) at the distance of 2.98 or 8.42 angstrom between two V-Mg's, while the two V(M)g's are coupled ferromagnetically at the distance of 4.21, 5.96, or 6.66 angstrom. As the distance between two V-Mg's increases, the system will change from semiconductor state to half-metallic state, and finally to metal state. These findings are significant for d(0) ferromagnetism in MgO film and useful for spintronic application.
机译：已经研究了基于密度泛函理论（DFT）的第一原理计算，研究了原始氧化镁（MgO）（001）表面的电子结构和磁性。 我们的结果表明，分离的镁（Mg）空位（V-Mg）可以产生约1.99μm（b）的磁矩。 磁矩主要来自与V-Mg相邻的氧原子的p轨道。 具有一个V-Mg的表面将显示半金属性质。 磁耦合的研究表明，在两个V-MG之间的距离为2.98或8.42埃的距离处，具有两个V-Mg的表面在旋转态态（S = 0）中，而两个V（M）G耦合铁磁耦合 在4.21,5.96或6.66埃的距离。 随着两个V-MG之间的距离增加，系统将从半导体状态改变为半金属状态，最后到金属状态。 这些发现对于MgO膜中的D（0）铁磁性具有重要意义，可用于旋转式应用。

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