Magnetically induced ferroelectricity materials have attracted scientific and industrial interests . In this case , a stronger magnetoelectric coupling is expected , compared to the conventional proper ferroelectricics . A lot of magnetically induced ferroelectricity can be seen in non-collinear magnetic orders , such as weak ferromagnetic and spiral spin configuration . However , in these materials , the spontaneous polarizations are usually very small because the ferroelectricities are driven by weak asymmetric Dzyaloshinsky-Moriya interaction . On the other hand , one can expect large spontaneous polarizations and magnetoelectric couplings in improper ferroelectric materials with "Heisengerg-type" collinear spin configuration , where the ferroelectricity is induced by the exchange striction . In this work , we focus on Ca3(Co,Mn)O6 , where the Co atoms located in the trigonal prism sites and the Mn atoms located in the octahedral sites align alternately in the nearly one dimensional structure . The spin configuration of the Co-Mn-Co-Mn chain is up-up-down-down , so that the system lacks the inversion symmetry . Therefore , the spontaneous electric polarization can be generated due to the exchange striction . Our final goal is to investigate the correlation between the structure , magnetism , ferroelectricity in Ca3CoMnO6 , based on first principles approaches and model calculations . As a first step , we calculate the electric structure and magnetic properties in Ca3CoMnO6 by LDA+U and Hybrid-functional method . The dependence of the density of state and stable magnetic state are discussed .
磁気的に誘発された強誘電性物質は科学や産業の面から非常に興味を持たれている。磁気的に誘起された強誘電物質は、プロパーな強誘電体と比べると強い電気磁気効果を示すと期待されている。多くの磁気的に誘発された強誘電体はスパイラルスピンのようなノンコリアナーなスピンオーダーにおいて見られる。しかし、これらの物質は弱いアシンメトリーDzyalishinsky-Moriya interaction(ジャロシンスキー守谷相互作用)により強誘電性が示されるため、自発分極が小さい。一方、ハイゼンベルグタイプのようにコリアナーなスピンオーダーをもつ強誘電体は大きな自発分極が期待できまた大きな電気磁気効果が得られるのではないかと期待されている。またその強誘電性はexchange strictionにより生じている。そこで今回、ほとんど一次元的にCoとMnが並ぶCa3CoMnO6に注目する。Coは三方柱で、Mnは8面体配位である。またCoとMnは1次元的に交互に並んでいる。Co-Mn-Co-Mnチェーンはup-up-down-downスピン構造を持ち、その構造により対称性が崩れ、それゆえexchange strictionにより自発分極が生じる。最終目標はCa3CoMnO6における構造、磁化、強誘電性の間の相関を第一原理やモデル計算に基づいて調べる。そこでまず、Ca3CoMnO6の電子状態LDA+Uとハイブリッド汎関数法を用いて計算する。