Ab initio band structure calculations are carried out for the higher borides MB6 and MB12. High-precision measurements of the elastic constants are performed for the compounds ZrB12, HoB12, ErB12, TmB12, LuB12, YB6 and LaB6 at low temperatures. The bulk properties of the borides are analyzed on the basis of the calculated equations of states and balanced crystal orbital overlap populations. Our calculations indicate that hexaborides with divalent metals, CaB6, SrB6, BaB6, and YbB6, are semiconductors with small energy gaps. The metallic MB6 hexaborides with trivalent M atoms are found to possess larger bulk moduli values. For dodecaborides the bulk moduli are found to be higher for MB12 with increased filling of the conduction band (ZrB12, HfB12, UB12) in comparison with M3+B12 compounds. The total energy calculations for different magnetic configurations in YbB12 point to the possibility of antiferromagnetic coupling between Yb3+ ions.

1.
B. T.
Matthias
,
T. H.
Geballe
,
K.
Andres
,
E.
Corenzwit
,
G. W.
Hull
, and
J. P.
Maita
,
Science
159
,
538
(
1968
).
2.
J.
Etourneau
and
P.
Hagenmuller
,
Philos. Mag. B
52
,
589
(
1985
).
3.
Handbook of High Temperature Compounds: Properties, Production, Applications
,
T. Ya.
Kosolapova
(ed.),
Hemisphere Publ. Corp.
,
New York
(
1990
).
4.
M. I.
Tsindlekht
,
G. I.
Leviev
,
I.
Asulin
,
A.
Sharoni
,
O.
Millo
,
I.
Felner
,
Yu. B.
Paderno
,
V. B.
Filippov
, and
M. A.
Belogolovskii
,
Phys. Rev. B
69
,
212508
(
2004
).
5.
R.
Lortz
,
Y.
Wang
,
S.
Abe
,
C.
Meingast
,
Yu. B.
Paderno
,
V.
Filippov
, and
A.
Junod
,
Phys. Rev. B
72
,
024547
(
2005
).
6.
R.
Khasanov
,
D.
Di Castro
,
M.
Belogolovskii
,
Yu.
Paderno
,
V.
Filippov
,
R.
Brütsch
, and
H.
Keller
,
Phys. Rev. B
72
,
224509
(
2005
).
7.
V. A.
Gasparov
,
N. S.
Sidorov
, and
I. I.
Zver’kova
, arXiv:cond-mat/0508151 (
2005
).
8.
R.
Lortz
,
Y.
Wang
,
U.
Tutsch
,
S.
Abe
,
C.
Meingast
,
P.
Popovich
,
W.
Knafo
,
N.
Shitsevalova
,
Yu. B.
Paderno
, and
A.
Junod
,
Phys. Rev. B
73
,
024512
(
2006
).
9.
V. N.
Antonov
,
B. N.
Harmon
, and
A. N.
Yaresko
,
Phys. Rev. B
66
,
165209
(
2002
).
10.
P. A.
Alekseev
,
J.-M.
Mignot
,
K. S.
Nemkovski
,
E. V.
Nefeodova
,
N. Yu.
Shitsevalova
,
Yu. B.
Paderno
, and
R. I.
Bewley
,
J. Phys.: Condens. Matter
16
,
2631
(
2004
).
11.
J. M.
Mignot
,
P. A.
Alekseev
,
K. S.
Nemkovskii
,
L. P.
Regnault
,
F.
Iga
, and
T.
Takabatake
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
247204
(
2005
).
12.
J. L.
Gavilano
,
B.
Ambrosini
,
P.
Vonlanthen
,
H. R.
Ott
,
D. P.
Young
, and
Z.
Fisk
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
25
(
1998
).
13.
S.
Zherlitsyn
,
B.
Wolf
,
B.
Luthi
,
M.
Lang
,
P.
Hinze
,
E.
Uhrig
,
W.
Assmus
,
H. R.
Ott
,
D. P.
Young
, and
Z.
Fisk
,
Eur. Phys. J. B
22
,
327
(
2001
).
14.
J.
Kunes
and
W. E.
Pickett
,
Phys. Rev. B
69
,
165111
(
2004
).
15.
J. M.
Tarascon
,
J.
Etourneau
,
P.
Dordor
,
P.
Hagenmuller
,
M.
Kasaya
, and
J. M. D.
Coey
,
J. Appl. Phys.
51
,
574
(
1980
).
16.
J. L.
Gavilano
,
S.
Mushkolaj
,
D.
Rau
,
H. R.
Ott
,
A.
Bianchi
, and
Z.
Fisk
,
Physica B
329–333
,
570
(
2003
).
17.
M.
Takeda
,
T.
Fukuda
,
F.
Domingo
, and
T.
Miura
,
J. Solid State Chem.
177
,
471
(
2004
).
18.
D. P.
Young
,
D.
Hall
,
M. E.
Torelli
,
Z.
Fisk
,
J. L.
Sarrao
,
J. D.
Thompson
,
H.-R.
Ott
,
S. B.
Oseroff
,
R. G.
Goodrich
, and
R.
Zylser
,
Nature (London)
397
,
412
(
1999
).
19.
J.
Akimitsu
,
K.
Takenawa
,
K.
Suzuki
,
H.
Harima
, and
Y.
Kuramoto
,
Science
293
,
1125
(
2001
).
20.
H. J.
Tromp
,
P.
van Gelderen
,
P. J.
Kelly
,
G.
Brocks
, and
P. A.
Bobbert
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
016401
(
2001
).
21.
H.
Kino
,
F.
Aryasetiawan
,
K.
Terakura
, and
T.
Miyake
,
Phys. Rev. B
66
,
121103
(
2002
).
22.
S.
Souma
,
H.
Komatsu
,
T.
Takahashi
,
R.
Kaji
,
T.
Sasaki
,
Y.
Yokoo
, and
J.
Akimitsu
,
Phys. Rev. Lett.
90
,
027202
(
2003
).
23.
T.
Jarlborg
,
J. Phys.: Condens. Matter
15
,
L249
(
2003
).
24.
Z.
Wu
,
D. J.
Singh
, and
R. E.
Cohen
,
Phys. Rev. B
69
,
193105
(
2004
).
25.
S.-P.
Gao
,
J.
Jiang
,
M.
Cao
,
J.
Zhu
, and
J.
Yuan
,
Phys. Rev. B
69
,
214419
(
2004
).
26.
A.
Kohout
,
I.
Batko
,
A.
Czopnik
,
K.
Flachbart
,
S.
Matas
,
M.
Meissner
,
Y.
Paderno
,
N.
Shitsevalova
, and
K.
Siemensmeyer
,
Phys. Rev. B
70
,
224416
(
2004
).
27.
A.
Czopnik
,
N.
Shitsevalova
,
A.
Krivchikov
,
V.
Pluzhnikov
,
Yu.
Paderno
, and
Y.
Onuki
,
J. Solid State Chem.
177
,
507
(
2004
).
28.
A.
Czopnik
,
N.
Shitsevalova
,
V.
Pluzhnikov
,
A.
Krivchikov
,
Yu. B.
Paderno
, and
Y.
Onuki
,
J. Phys.: Condens. Matter
17
,
5971
(
2005
).
29.
E. A.
Masalitin
,
V. D.
Fil
,
K. R.
Zhekov
,
A. N.
Zholobenko
, and
T. V.
Ignatova
,
Fiz. Nizk. Temp.
29
,
93
(
2003
)
E. A.
Masalitin
,
V. D.
Fil
,
K. R.
Zhekov
,
A. N.
Zholobenko
, and
T. V.
Ignatova
[
Low Temp. Phys.
29
,
72
(
2003
)];
see also arXiv:cond-mat/0301183 (
2003
).
30.
F. I.
Fedorov
,
Theory of Elastic Waves in Crystals
,
Plenum Press
,
New York
(
1968
).
31.
O.
Eriksson
and
J. M.
Wills
, in
Electronic Structure and Physical Properties of Solids
,
Hugues
Dreysse
(ed.),
Springer
,
Berlin
(
2000
).
32.
G. E.
Grechnev
,
R.
Ahuja
, and
O.
Eriksson
,
Phys. Rev. B
68
,
064414
(
2003
).
33.
A.
Grechnev
,
R.
Ahuja
, and
O.
Eriksson
,
J. Phys.: Condens. Matter
15
,
7751
(
2003
);
A.
Grechnev
,
S.
Li
,
R.
Ahuja
,
O.
Eriksson
,
U.
Jansson
, and
O.
Wilhelmsson
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
3071
(
2004
);
P.
Souvatzis
,
J. M.
Osorio-Guillen
,
R.
Ahuja
,
A.
Grechnev
, and
O.
Eriksson
,
J. Phys.: Condens. Matter
16
,
5241
(
2004
).
34.
M. S. S.
Brooks
and
B.
Johansson
, in
Ferromagnetic Materials
, Vol.
7
,
K. H. J.
Buschow
(ed.),
North-Holland
,
Amsterdam
(
1993
).
35.
V. B.
Pluzhnikov
,
A.
Czopnik
,
G. E.
Grechnev
,
N. V.
Savchenko
, and
W.
Suski
,
Phys. Rev. B
59
,
7893
(
1999
).
36.
A. I.
Liechtenstein
,
V. I.
Anisimov
, and
J.
Zaane
,
Phys. Rev. B
52
,
R5467
(
1995
).
37.
G.
Kresse
and
D.
Joubert
,
Phys. Rev. B
59
,
1758
(
1999
).
38.
S.
Curnoe
and
K. A.
Kikoin
,
Phys. Rev. B
61
,
15714
(
2000
).
39.
B.
Jäger
,
S.
Paluch
,
W.
Wolf
,
P.
Herzig
,
O. J.
Zogal
,
N.
Shitsevalova
, and
Y.
Paderno
,
J. Alloys Compd.
383
,
232
(
2004
).
40.
E. F.
Westrum
, Jr.
,
J. T. S.
Andrews
,
B. H.
Justice
, and
D. A.
Johnson
,
J. Chem. Thermodyn.
34
,
239
(
2002
).
41.
M.
Kasaya
,
F.
Iga
,
K.
Katoh
, and
T.
Kasuya
,
J. Magn. Magn. Mater.
90–91
,
521
(
1990
).
42.
A. D.
Hillier
and
R.
Cywinski
,
Appl. Magn. Reson.
13
,
12
(
1997
).
43.
S.
Nakamura
,
T.
Goto
,
S.
Kunii
,
K.
Iwashita
, and
A.
Tamaki
,
J. Phys. Soc. Jpn.
63
,
623
(
1994
).
44.
H. E.
King
,
S. J.
La Placa
,
T.
Penny
, and
Z.
Fisk
, in
Valence Fluctuations in Solids
,
L. M.
Falikov
,
M. B.
Maple
, and
W.
Hanke
(eds.),
North-Holland
,
Amsterdam
(
1981
).
45.
J.-P.
Dancausse
,
E.
Gering
,
S.
Heathman
, and
U.
Benedict
,
J. Alloys Compd.
189
,
205
(
1992
).
46.
J.
He
,
E.
Wu
,
H.
Wang
,
R.
Liu
, and
Y.
Tian
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
015504
(
2005
).
You do not currently have access to this content.