Strongly reduced band gap in NiMn2O4 due to cation exchange
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Abstract
Abstract NiMn2O4 is extensively used as a basis material for temperature sensors due to its negative temperature coefficient of resistance (NTCR), which is commonly attributed to the hopping mechanism involving coexisting octahedral-site Mn4+ and Mn3+. Using density-functional theory + Hubbard U calculations, we identify a ferrimagnetic inverse spinel phase as the collinear ground state of NiMn2O4. By a 12.5% cation exchange, a mixed phase with slightly higher energy can be constructed, accompanied by the formation of an impurity-like band in the original 1 eV band gap. This impurity-like band reduces the gap to 0.35 eV, suggesting a possible source of NTCR.
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Research context
OpenAlex topics: Electrical and Thermal Properties of Materials · Gas Sensing Nanomaterials and Sensors · Transition Metal Oxide Nanomaterials
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