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Efficient Ab Initio Multiplet Calculations for Magnetic Adatoms on MgO

机译：高效的AB INITIO MODOMPLET计算MgO上的磁性Adatoms

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Scanning probe microscopy and spectroscopy, and more recently, single-atom electron spin resonance, have allowed the direct observation of electron dynamics at the atomic limit. The interpretation of data is strongly dependent on model Hamiltonians. However, fitting effective spin Hamiltonians to experimental data lacks the ability to explore a vast number of potential systems of interest. By using plane-wave density functional theory as starting point, we build a multiplet Hamiltonian making use of maximally localized Wannier functions. The Hamiltonian contains spin-orbit and electron-electron interactions needed to obtain the relevant spin dynamics. The resulting reduced Hamiltonian is solved by exact diagonalization. We compare three prototypical cases of 3d transition metals Mn (total spin S = 5/2), Fe (S = 2), and Co (S = 3/2) on MgO with experimental data and find that our calculations can accurately predict the spin orientation and anisotropy of the magnetic adatom. Our method does not rely on experimental input and allows us to explore and predict the fundamental magnetic properties of adatoms on surfaces.
机译：扫描探针显微镜和光谱，最近，单原子电子旋转共振，允许在原子极限下直接观察电子动力学。对数据的解释强烈依赖于模型哈密顿人。然而，拟合有效的旋转哈密顿人对实验数据缺乏探索大量潜在感兴趣的系统的能力。通过使用平面波密度泛函理论作为起点，我们建立了使用最大局部化的WANNIER功能的多重汉密尔顿人。 Hamiltonian包含获得相关自旋动态所需的旋转轨道和电子电子相互作用。由此产生的减少的哈密顿人通过精确的对角来解决。我们比较3D过渡金属Mn（总分裂S = 5/2），Fe（S = 2）和Co（S = 3/2）的三种原型案例，具有实验数据，并发现我们的计算可以准确地预测旋转取向和磁性adatom的各向异性。我们的方法不依赖于实验输入，并允许我们探索和预测表面上吸附物的基本磁性。

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