<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1196391</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2023.1196391</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>A theoretical model of high Curie temperature for N-type ferromagnetic diluted semiconductors based on iron-doped indium antimonide</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Mekuye and Abera</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1196391">10.3389/fphy.2023.1196391</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Mekuye</surname>
<given-names>Bawoke</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<xref ref-type="fn" rid="fn1">
<sup>&#x2020;</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2263694/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Abera</surname>
<given-names>Birhanu</given-names>
</name>
<xref ref-type="fn" rid="fn1">
<sup>&#x2020;</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2263632/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>Department of Physics, <institution>College of Natural and Computational Sciences</institution>, Mekdela Amba University, <addr-line>Tulu Awuliya</addr-line>, <country>Ethiopia</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/997227/overview">Xiaoling Peng</ext-link>, China Jiliang University, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2240623/overview">Jianbao Zhao</ext-link>, Canadian Light Source, Canada</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2001004/overview">Carmine Autieri</ext-link>, Polish Academy of Sciences, Poland</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Bawoke Mekuye, <email>bawokemek143@gmail.com</email>
</corresp>
<fn fn-type="other" id="fn1">
<label>
<sup>&#x2020;</sup>
</label>
<p>These authors share first authorship</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>19</day>
<month>06</month>
<year>2023</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2023</year>
</pub-date>
<volume>11</volume>
<elocation-id>1196391</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>29</day>
<month>03</month>
<year>2023</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>02</day>
<month>06</month>
<year>2023</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2023 Mekuye and Abera.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Mekuye and Abera</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>In this paper, without using an external magnetic field, ferromagnetism on diluted InFeSb magnetic semiconductors is studied up to 317.65&#xa0;K. The spin-wave model that the Heisenberg Hamiltonian translates into in the system has been developed using the green function formalism and the Holstein&#x2013;Primakoff transformation estimate. The numbers of magnons, dispersion, Curie temperature, susceptibility, and specific heat capacity of the system have all been determined using the established model. The findings demonstrate that the ferromagnetic in <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.893</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.107</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has a Curie temperature that is significantly higher than those found in prior investigations (317.65&#xa0;K).</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>dispersion</kwd>
<kwd>curie temperature</kwd>
<kwd>susceptibility</kwd>
<kwd>DMS</kwd>
<kwd>magnon</kwd>
<kwd>ferromagnetic</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Condensed Matter Physics</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Before 1960, magnetic and semiconductor devices had different purposes: magnetic devices were used to store data, whereas semiconductor devices were used to transmit and analyze data [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. The device made of these materials replaced two different devices made of magnetic and nonmagnetic semiconductors simultaneously around the time that EuO ferromagnetic semiconductors were discovered in the 1960s; however, since the device only works at low temperatures, we conducted the study to investigate for a different result [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. Since spin-based electronics with diluted magnetic semiconductors have recently been developed, research to overcome this constraint has doped Mn in II-IV semiconductors [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. Because of their potential as a novel material that will open the door to new applications, diluted magnetic semiconductors are of great interest to the industry [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. Thus, diluted magnetic semiconductors are expected to play an important role in next-generation spin-based electronics, or spintronics technology [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]. This type of technology is required if the DMS Curie temperature (T<sub>C</sub>) is higher than the room temperature for the application [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. As is observed, diluted magnetic semiconductor devices not only fill the gap between the magnet and the semiconductor devices but also use it to store, process, and transmit data simultaneously, saving time, space, and money [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>].</p>
<p>Manganese doped on II&#x2013;IV, one of the 3D transition elements according to the study, has been the subject of numerous studies. The Curie temperature is promising compared to an intrinsically magnetic semiconductor, but because it is very low compared to room temperature <xref ref-type="bibr" rid="B4">[4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">18]</xref>, it has attracted the attention of other researchers. In contrast, manganese doped in III&#x2013;V has been able to achieve a higher Curie temperature than manganese doped in II&#x2013;IV <xref ref-type="bibr" rid="B10">[10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20]</xref>. However, its Curie temperature is less than the room temperature.</p>
<p>Some researchers have studied manganese-doped III-V narrow-band-gap semiconductors, with Curie temperatures higher than room temperature in some studies and lower Curie temperatures in others. Previous research has shown that a ferromagnetic Curie temperature is less than room temperature in the absence of an external magnetic field, as shown as follows: In [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], the Curie temperatures of (In, Mn) Sb are 2&#xa0;K, 4&#xa0;K, 20&#xa0;K, and 130&#xa0;K; in addition, in [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], the Curie temperatures of (In, Mn) As are 7.5&#xa0;K, 35&#xa0;K, 82&#xa0;K, and 175&#xa0;K. Previous research has shown that when an external magnetic field is used, the Curie temperature of the ferromagnetic is higher than the room temperature. In [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>],<xref ref-type="bibr" rid="B22">[22]</xref>, [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>], and [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>], by setting a magnetic field from 1.6T to 15T, the (In, Mn) Sb curie temperatures were found to range from 300&#xa0;K to 600&#xa0;K. In addition, in [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>], applying a magnetic field from 1.6T to 15T, the (In, Mn) As Curie temperatures from 293&#xa0;K to 400&#xa0;K have been found. However, Mn-doped III-V semiconductors have been found to exhibit ferromagnetism only from the origin of p-type carriers, so n-type diluted semiconductors may not be realized on this system. Most semiconductor devices, such as p-n junction diodes, spin light-emitting diodes, and field-effect transistors (semiconductor lasers), require a pair of n-type and p-type semiconductor materials to work. Due to this, we initiated the study of Fe doped on InSb with electrons exhibiting n-type electron-induced ferromagnetism, that is, filling the missing counterpart of p-type diluted magnetic semiconductors. Fe-doped InSb ferromagnetism originates from p-type carriers and shows electron-induced ferromagnetism, which is an n-type diluted semiconductor, making it easy to be used in real spin devices [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. The n-type InSb (In, Fe) Sb ferromagnetic diluted magnetic semiconductor shows significance for next-generation nanoelectronic device [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>] applications such as spintronics [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>], biosensors to detect bacteria [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>], Hall sensors [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>], photonics [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>], optoelectronics [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>], infrared emitters [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>], gas sensors [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>], magneto resistors [<xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>], and speed-sensitive sensors [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>]. To use and apply the devices mentioned previously, it is necessary to understand the ferromagnetism properties of Fe-doped InSb.</p>
<p>Fe doped on InSb obtained an n-type diluted magnetic semiconductor; its curie temperature is higher than or less than the room temperature, with or without an applied external magnetic field; in [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], and [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>], the Curie temperatures of InFeSb are 131&#xa0;K&#x2013;385&#xa0;K, when x &#x3d; 5%&#x2013;16% and 20%&#x2013;35%.</p>
<p>When Fe<sup>3&#x2b;</sup> is replaced by a III-V semiconductor, the total spin quantum of Fe<sup>3&#x2b;</sup> (S &#x3d; 5/2) [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>], it is observed that the atomic mass of the pre-unit volume reaches from 6 <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to 2.6 &#xd7; 1 <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <xref ref-type="bibr" rid="B19">[19</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39]</xref> and that the number of atoms in the pre-unit volume reaches <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to 2.2 <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>].</p>
<p>The Fe&#x2013;Fe magnetic coupling impurity interaction value of an n-type semiconductor depends on the distance. In [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>], when manganese is doped on CdTe, the maximum ferromagnetism value is 9.77&#xa0;meV with a distance of 6.3 &#xb1; 0.3 and 0.810&#xa0;meV with a distance 1.9 &#xb1; 1.1 using the RKKY model. The Fe&#x2013;Co&#x2013;Fe coupling interaction value, as cited in [<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>], is 10&#xa0;meV using the RKKY model.</p>
<p>According to [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>], there are three distinct energy ranges for spin waves. The lowest range, known as low-energy spin waves, is from 9 to 70&#xa0;meV; the second ranges from 80 to 140&#xa0;meV; and the third ranges from 180&#xa0;meV to 230&#xa0;meV. We can set quantitative limits on the effective exchange couplings in the Heisenberg Hamiltonian, thanks to the high-quality spin-wave data. As a result, our system developed on low-energy spin waves, and for our calculation, we took the value that is closest to the smallest range (9&#xa0;meV), which is 10&#xa0;meV.</p>
<p>The exceptional fact observed in this study is that we have found the Curie temperature of the ferromagnetism of InFeSb n-type diluted magnetic semiconductors to be 317.65&#xa0;K without applying an external magnetic field. We used the green function formalism and the Holstein&#x2013;Primakoff transformation estimate to develop the spin-wave model translated by the Heisenberg Hamiltonian into our system. According to the developed model, the number of magnons, dispersion, Curie temperature, specific heat capacity, and susceptibility were calculated. To obtain this result, we used the results of the Fe ion concentration from 5% to 10.7% from [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], the number of atoms per unit volume 1 <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="bibr" rid="B11">[11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39]</xref>, and the lattice constant of a &#x3d; 6.48 <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], which had also been used for the theoretical analysis.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Hamiltonian model of the system and Green&#x2019;s function formalism</title>
<p>In the presence of an applied magnetic field <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> oriented in the z-direction, the Hamiltonian of the Heisenberg ferromagnetic model is written as follows [<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>]:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Without a magnetic field applied to the system, H becomes as follows <xref ref-type="bibr" rid="B58">[58]:</xref>
<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where the symbol <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> implies a sum over all distinct pairs of nearest neighbors, and <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the total angular momentum of the <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ion and is parallel to the magnetic moment of the ion rather than opposite to the moment. If we write <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in terms of x, y, and z components of the spin operators, the Hamiltonian becomes <disp-formula id="e3">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Notice that <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which creates one spin deviation on site j, acts like lowering the operator <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> while <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> acts, by destroying one spin deviation on j, like <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Using the Holstein&#x2013;Primakoff transformation to boson creation and annihilation operators <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and substituting in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref>, it can be written as follows:<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This H can be expressed as follows:<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here, <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the ground state energy, <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the bilinear in spin-wave variables and magnon without an interaction, and <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the part of the Hamiltonian that is quadratic in the spin deviation creation and annihilation operators. However, it is developed in our system by the bilinear in spin-wave variables and magnon without an interaction.</p>
<p>
<inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the bilinear in spin wave variable and magnon without an interaction, then <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be written as<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We introduce <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> one of the nearest neighbor vectors connecting neighboring sites, and write <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the summation; then, taking the term <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and considering the contact type of the interaction, we get the following [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]:<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Taking the average over j, we obtain<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">7</xref>, Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">8</xref> into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">6</xref>, then we obtain Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">9</xref> as follows:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If the center of symmetry <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> further, since <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> unless R <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it is apparent that <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, for which<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For a long wavelength <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, in this region, we can expand <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in powers of k. Therefore,<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Using <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the aforementioned expansion gives the following formula:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22cd;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For a simple cubic lattice <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Formula 10</xref> is written as follows:<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Taking average over the impurity concentration, <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> becomes <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the number of magnons in the state k,<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref> is the ferromagnetism magnon dispersion relation for the magnetic impurity concentration x.</p>
<p>For our present application, it is convenient to separate <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> into two parts that propagate a state forward or backward in time. Hence, in general, we define the retarded Green function and advanced Green&#x2019;s function [<xref ref-type="bibr" rid="B59">59</xref>]:<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We consider the operators B &#x3d; <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and C &#x3d; <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, then <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Formula 16</xref> is written as follows:<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Assuming it is <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Simplifying Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">17</xref>, we obtain the following:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>After different <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Formula 18</xref> with respect to t, multiplying both sides of the result by i and substituting <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we obtain the following formula:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Simplifying Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">18</xref> using the Fourier transformation and considering k &#x3d; k&#x2019;, then Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref> can be obtained as follows:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>When <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0, we obtain the dispersion relation.</p>
<p>The correlation function <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is related to the analytic property of Green&#x2019;s function, written as follows:<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">lim</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Let <italic>&#x3c9;</italic> &#x3d; <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be considered the dispersion relation, then simplifying Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">21</xref>, we obtain the following:<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">13</xref> and <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">22</xref>, we obtain the following:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The total number of magnons in all modes excited at temperature T can be calculated as follows:<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with frequency <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is calculated as follows:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">23</xref>, Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">25</xref> into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">24</xref>, we obtain the following:<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.0587</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref> gives us the number of reversed spins given by the ensemble average of the spin-wave occupancy numbers.</p>
<p>Thermal magnetization as a function of T is referred to as spontaneous magnetization; it is expressed as <xref ref-type="bibr" rid="B57">[57</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B60">60]</xref>
<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mn>0.0587</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mn>0.0587</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For a primitive unit cell, the aforementioned equation is expressed as follows:<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mn>0.0587</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">30</xref> indicates that reduced magnetization rapidly changes and is inversely proportional to temperature.</p>
<p>To find the Curie temperature, we assume that reduced magnetization becomes zero, and it is expressed as <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mn>0.0587</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Rearranging it, we get the Curie temperature as follows:<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.0587</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If the external magnetic field is zero and if magnon&#x2013;magnon interactions are neglected, then we can write the magnon frequency as <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for small values of k.</p>
<p>The internal energy per unit volume associated with this excitation is given by [<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>]<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x229d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x229d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Converting the sum to an integral over K and simplifying it by part gives the following:<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x229d;</mml:mo>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.0456</mml:mn>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The heat capacity of magnons will be calculated as follows:<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0456</mml:mn>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.113</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The specific heat capacity of magnons will also be calculated as follows:<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.113</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The basic equation of magnetization for ferromagnetic material as a Brillouin function is given by<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where the Brillouin function that varies from &#x2212;1 to 1 is defined as<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>coth</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>coth</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>coth</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>coth</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For spontaneous magnetization,<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For using expanded power series expanded for <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">coth</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">35</xref>, Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">36</xref> into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">33</xref>, we obtain<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; c and <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(42)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This is the Curie&#x2013;Weiss law.</p>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s3">
<title>3 Results and discussion</title>
<p>In the previous section, we formulated the spin-wave model translated by Hamiltonian and explored the ferromagnetism dispersion, using Green function formalism change, and comparing the dispersion with the magnitude of the ferromagnetism magnons, Curie temperature, susceptibility, and specific heat capacity (In, Fe), Sb formulas have been obtained. In this section, we have used the following parameters to analyze and graphically describe the ferromagnetism parameters mentioned previously: <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;the lattice constant of an InSb <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>6.48</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; atom <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.08625</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; Bohr magneton &#x3d; <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5.49</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>23</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the Fe ion concentration x &#x3d; 0.055&#x2013;0.107; and the number of lattice points per unit volume n <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>27</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <xref ref-type="bibr" rid="B11">[11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B60">60]</xref>. Finally, the are plotted based on the lab cod mat, and the findings of the study are summarized in relation to the previous study on the ferromagnetism property of diluted magnetic semiconductors.</p>
<p>The magnon magnetic order is obtained in In<sub>1-x</sub>Fe<sub>x</sub>Sb when the manganese ion concentration is 0.05&#x2013;0.107. We calculated the Curie temperature with this concentration in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">32</xref> by substituting a numerical estimation constant, and the graph plotted of the Fe concentration range with the Curie temperature is illustrated in the following paragraphs.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> shows that the Curie temperature of (In, Fe) Sb is linearly proportional to the iron ion concentration in the given range. It meant that (In, Fe) Sb has a ferromagnetic order only in the region of the iron ion concentration from 0.05 to 0.107 and the temperature less than 317.65&#xa0;K. The minimum Curie temperature of <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is 163.4&#xa0;K when we use x &#x3d; 0.05, and the maximum Curie temperature is also 317.65&#xa0;K when we use x &#x3d; 0.107. When the temperature reaches Curie&#x2019;s temperature, the phase change takes place; it becomes par magnetism. The calculated curve fits the experimental results obtained [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="B57">57</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B58">58</xref>].</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Curie temperature versus Mn concentration impurity.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1196391-g001.tif"/>
</fig>
<p>The specific heat capacity of the (In, Fe) Sb formula is expressed in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">36</xref> by substituting the numerical estimation constant in this equation; the graph of specific heat capacity versus temperature with a constant concentration of Fe impurity is plotted.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> indicates that the internal energy and the specific heat capacity of the ferromagnetic order in In<sub>1-x</sub>Fe<sub>x</sub>Sb vanish when the temperature reaches the Curie temperature, which is 317.65&#xa0;K. With a constant manganese ion concentration, the specific heat capacity is directly proportional to temperature (<inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), but it is inversely proportional to the manganese ion concentration (<inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfrac bevelled="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), with the temperature constant.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Specific heat capacity versus temperature with a constant concentration of impurity x.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1196391-g002.tif"/>
</fig>
<p>The reduced magnetization of the ferromagnetic magnon as a function of temperature is calculated in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">34</xref>; we have plotted the graph.</p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>, the reduced magnetization rapidly changes and is inversely proportional to the reduced temperature, up to the Curie temperature. Thus, when the temperature approaches the Curie temperature, magnetization goes to zero. When the temperature is equal to 317.65&#xa0;K, the <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> becomes zero, that is, the spontaneous magnetization disappears. When the temperature is equal to 0&#xa0;K, <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> approaches 1, that is, the atomic magnetic moments alignment will be completely parallel. The calculated curves fit wonderfully well with the experimental results reported.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Reduced magnetization versus reduced temperature at constant x &#x3d; 0.107.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1196391-g003.tif"/>
</fig>
<p>The ferromagnetic susceptibility of the (In, Fe) Sb formula is expressed in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e42">42</xref> by substituting the numerical estimation constant in this equation, and the ferromagnetic susceptibility of <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.893</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.107</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> versus temperature is plotted.</p>
<p>As we observed in this figure, the susceptibility of the ferromagnetic magneton increases when the temperature decreases with a constant concentration of iron at a temperature greater than the Curie temperature. The temperature approaches 317.65&#xa0;K on the right side, the susceptibility becomes infinite, and when the temperature is equal to 317.65&#xa0;K, the ferromagnetic susceptibility of <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.893</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.107</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is undefined.</p>
<p>In this study, we used the spin-wave model of the Heisenberg Hamiltonian magnetic coupling interaction (J) without applying magnetic fields, electric fields, or chemical potential to get the Curie temperature of (In, Fe) Sb above room temperature, which is 317.65&#xa0;K. If we used magnetic field, electric field, and chemical potential by using the RKKY interaction model, the Curie temperature of (In, Fe) Sb may be higher than that investigated in this study.</p>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s4">
<title>4 Conclusion</title>
<p>This study&#x2019;s primary goal is to calculate the indium iron antimonide Curie temperature at temperatures higher than room temperature without the application of an external magnetic field. Indium iron antimonide material has a ferromagnetic Curie temperature that is lower than room temperature in the absence of an external magnetic field, according to earlier studies.</p>
<p>The unique aspect of our study is that we were able to determine the Curie temperature of the diluted (In, Fe) Sb n-type ferromagnetism without using an external magnetic field.</p>
<p>We developed the spin-wave model utilizing Hamiltonian translation and investigated the ferromagnetism dispersion. By comparing the dispersion with the magnitude of the ferromagnetism magnons, we were able to determine the Curie temperature, susceptibility, and specific heat capacity (In, Fe) Sb formula.</p>
<p>As the temperature approaches the Curie point, which is 317.65&#xa0;K, the internal energy and specific heat capacity of the ferromagnetic order in <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.893</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.107</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> disappear. This is shown by the relationship between specific heat capacity and temperature with a constant concentration of impurity x. With constant <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.107</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>, the relationship between reduced magnetization and lowered temperature is inversely proportional up to the Curie temperature. As seen in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, the susceptibility of ferromagnetic magnets increases as the temperature decreases while maintaining a constant iron concentration for temperatures higher than the Curie temperature.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Susceptibility versus temperature to ferromagnetism.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1196391-g004.tif"/>
</fig>
<p>This n-type ferromagnetic semiconductor indium iron antimonide material exists at room temperature and is surprisingly used in modern and sophisticated spintronic devices.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s5">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary materials; further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author contributions</title>
<p>BM participated in writing the initial draft. BA is responsible for editing the language. Finally, the final draft was authorized by both BA and BM. All authors contributed to the article and approved the submitted version.</p>
</sec>
<ack>
<p>The authors acknowledge the typesetters for this paper.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="s7">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s8">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors, and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>, <source>Electronic and optoelectronic properties of semiconductor structures</source>. <publisher-loc>England</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>2007</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Adhikarya</surname>
<given-names>FLDMC</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Innovative fields of ballistics &#x26; applied physics</source>, <volume>1</volume>. <publisher-loc>India</publisher-loc>: <publisher-name>Allied Publishers</publisher-name> (<year>2012</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marius</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <source>The physics of semiconductors: An introduction including devices and nanophysics</source>. <publisher-loc>Berlin, Germany</publisher-loc> (<year>2006</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tadesse</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <source>The study of antiferromagnetic in diluted magnetic semiconductor" CDMNTE" (doctoral dissertation</source>. <publisher-loc>Ethiopia</publisher-loc>: <publisher-name>Addis Ababa University</publisher-name> (<year>2006</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vasilache</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Apostol</surname>
<given-names>NG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lungu</surname>
<given-names>GA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Macovei</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Teodorescu</surname>
<given-names>CM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Manganese-based room temperature ferromagnetism in gallium arsenide</article-title>. <source>Optoelectronics Adv Materials-Rapid Commun</source> (<year>2012</year>) <volume>6</volume>(<issue>2012</issue>):<fpage>1054</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Prucnal</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Skorupa</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rebohle</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vines</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Band-gap narrowing in Mn-doped GaAs probed by room-temperature photoluminescence</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2015</year>) <volume>92</volume>(<issue>22</issue>):<fpage>224407</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.92.224407</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tegegne</surname>
<given-names>MT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The study of diluted magnetic semiconductor: The case of manganese doped gallium nitride</article-title>. <source>World</source> (<year>2022</year>) <volume>17</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>10</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.11648/j.wjap.20220701.11</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rednic</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deac</surname>
<given-names>IG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dorolti</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Coldea</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rednic</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neumann</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Magnetic cluster developement in In1&#x2212;x Mn x Sb semiconductor alloys</article-title>. <source>Cent Eur J Phys</source> (<year>2010</year>) <volume>8</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>620</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.2478/s11534-009-0140-7</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kulatov</surname>
<given-names>ET</given-names>
</name>
<name>
<surname>Titov</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#x26;Uspenskii</surname>
<given-names>YA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>
<italic>Ab initio</italic> study of electronic and magneto-optical properties of InSb: Mn and InAs: Mn</article-title>. In: <source>Solid state phenomena</source>, <volume>190</volume>. <publisher-name>Trans Tech Publications Ltd</publisher-name> (<year>2012</year>). p. <fpage>113</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4028/www.scientific.net/SSP.190.113</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shamsul</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shahjahan</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#x26;Rahman</surname>
<given-names>MM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Calculation of ferromagnetic state and critical temperature in transition metal doped III-V wurtzite semiconductors</article-title>. <source>J Bangladesh Acad Sci</source> (<year>2017</year>) <volume>41</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>217</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3329/jbas.v41i2.35499</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chernet</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Enhancement of TC of the (Ga, Mn) as: Diluted magnetic semiconductor by photoinduced exchange coupling of the Mn2&#x2b; spins</article-title>. <source>Int J Phys Sci</source> (<year>2010</year>) <volume>5</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>671</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Okano</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hotta</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Takeda</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Araki</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Takase</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Anh</surname>
<given-names>LD</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <source>Ferromagnetism induced by hybridization of Fe 3d orbitals with ligand InSb bands in n-type ferromagnetic semiconductor (In, Fe) Sb</source> (<year>2022</year>). <comment>arXiv preprint arXiv:2202.04286</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kudrin</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lesnikov</surname>
<given-names>VP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pavlov</surname>
<given-names>DA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Usov</surname>
<given-names>YV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Danilov</surname>
<given-names>YA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dorokhin</surname>
<given-names>MV</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Formation of epitaxial pin structures on the basis of (In, Fe) Sb and (Ga, Fe) Sb diluted magnetic semiconductors layers</article-title>. <source>J Magnetism Magn Mater</source> (<year>2019</year>) <volume>487</volume>:<fpage>165321</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmmm.2019.165321</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mauger</surname>
<given-names>SJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bocquel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Koenraad</surname>
<given-names>PM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feeser</surname>
<given-names>CE</given-names>
</name>
<name>
<surname>Parashar</surname>
<given-names>ND</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wessels</surname>
<given-names>BW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Mn doped InSb studied at the atomic scale by cross-sectional scanning tunneling microscopy</article-title>. <source>Appl Phys Lett</source> (<year>2015</year>) <volume>107</volume>(<issue>22</issue>):<fpage>222102</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4936754</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bououdina</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Azzaza</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Nano-structured diluted magnetic semiconductors</source> (<year>2023</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Amente</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dharamvir</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Ferromagnetism indiluted magnetic semiconductor (Ga, Mn) as quantum wires and quantum wells under the influence of photo-excitation and spin wave scattering</article-title>. <source>J Mod Phys</source> (<year>2013</year>) <volume>04</volume>:<fpage>1563</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/jmp.2013.412192</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dilute ferromagnetic semiconductors prepared by the combination of ion implantation with pulse laser melting</article-title>. <source>J Phys D: Appl Phys</source> (<year>2015</year>) <volume>48</volume>(<issue>26</issue>):<fpage>263001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0022-3727/48/26/263001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Buyanova</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Handbook of spintronic semiconductors</source>. <publisher-loc>Florida</publisher-loc>: <publisher-name>CRC Press</publisher-name> (<year>2019</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1201/9780429065507</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tu</surname>
<given-names>NT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hai</surname>
<given-names>PN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Anh</surname>
<given-names>LD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A new class of ferromagnetic semiconductors with high Curie temperatures</article-title> (<year>2017</year>) <comment>arXiv preprint arXiv:1706.00735.2017 Jun 2</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dietl</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fukushima</surname>
<given-names>AT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bonanni</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jamet</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Barski</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuroda</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Spinodal nanodecomposition in semiconductors doped with transition metals</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>2015</year>) <volume>87</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>1311</fpage>&#x2013;<lpage>77</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.87.1311</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hollingsworth</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bandaru</surname>
<given-names>PR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Increasing Mn substitution in magnetic semiconductors through controlled ambient annealing processes</article-title>. <source>Mater Sci Eng B</source> (<year>2008</year>) <volume>151</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>152</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mseb.2008.05.020</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Verma</surname>
<given-names>UP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Devi</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sharma</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jensen</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spin-polarized first-principles study of ferromagnetism in zinc-blende In1&#x2212;xMnxSb</article-title>. <source>The Eur Phys J B</source> (<year>2011</year>) <volume>81</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>381</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1140/epjb/e2011-20047-8</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peters</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Parashar</surname>
<given-names>ND</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rangaraju</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#x26;Wessels</surname>
<given-names>BW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Magnetotransport properties of InMnSb magnetic semiconductor thin films</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2010</year>) <volume>82</volume>(<issue>20</issue>):<fpage>205207</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.82.205207</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khodaparast</surname>
<given-names>GA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matsuda</surname>
<given-names>YH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Saha</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sanders</surname>
<given-names>GD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stanton</surname>
<given-names>CJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Saito</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Cyclotron resonance in ferromagnetic InMnAs and InMnSb</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2013</year>) <volume>88</volume>(<issue>23</issue>):<fpage>235204</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.88.235204</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <source>The interplay between localization and magnetism in III-Mn-V dilute ferromagnetic semiconductors</source> (<year>2023</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jungwirth</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sinova</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma&#x161;ek</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ku&#x10d;era</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>MacDonald</surname>
<given-names>AH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Theory of ferromagnetic (III, Mn) V semiconductors</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>2006</year>) <volume>78</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>809</fpage>&#x2013;<lpage>64</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.78.809</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Iye</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oiwa</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Endo</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Katsumoto</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matsukura</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Metal-insulator transition and magnetotransport in III-V compound diluted magnetic semiconductors</article-title>. <source>Mater Sci Eng B</source> (<year>1999</year>) <volume>63</volume>(<issue>1-2</issue>):<fpage>88</fpage>&#x2013;<lpage>95</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0921-5107(99)00057-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yoon</surname>
<given-names>IT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shon</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>SW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kang</surname>
<given-names>TW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Magnetic and optical properties of self-organized InMnAs quantum dots</article-title>. <source>J Phys Chem Sol</source> (<year>2011</year>) <volume>72</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>181</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jpcs.2010.12.008</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anna</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jacek</surname>
<given-names>AM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On origin of room temperature ferromagnetism in wide gap semiconductors</article-title>. <source>&#x424;&#x438;&#x437;&#x438;&#x43a;&#x430; &#x43d;&#x438;&#x437;&#x43a;&#x438;&#x445; &#x442;&#x435;&#x43c;&#x43f;&#x435;p&#x430;&#x442;&#x443;p</source> (<year>2009</year>) <volume>35</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>70</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kuzmina</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aronzon</surname>
<given-names>BA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kochura</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lashkul</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lisunov</surname>
<given-names>KG</given-names>
</name>
<name>
<surname>L&#xe4;hderanta</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Magnetotransport of indium antimonide doped with manganese</article-title>. In: <conf-name>EPJ Web of Conferences</conf-name>, <volume>75</volume>. <publisher-loc>France</publisher-loc>: <publisher-name>EDP Sciences</publisher-name> (<year>2014</year>). p. <fpage>05014</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rednic</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Electronic structure and magnetic properties of metallic systems based on rare earths and D transition elements</article-title>. <comment>Doctoral dissertation</comment> (<year>2010</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kochura</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aronzon</surname>
<given-names>BA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lisunov</surname>
<given-names>KG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lashkul</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sidorenko</surname>
<given-names>AA</given-names>
</name>
<name>
<surname>De Renzi</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Structural and magnetic properties of In1&#x2212;xMnxSb: Effect of Mn complexes and MnSbnanoprecipitates</article-title>. <source>J Appl Phys</source> (<year>2013</year>) <volume>113</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>083905</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4792652</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Danilov</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Drozdov</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kudrin</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vikhrova</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zvonkov</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sapozhnikov</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Room-temperature ferromagnetic behaviour of InMnAs films grown by laser ablation technique</article-title>. In: <conf-name>Journal of Physics: Conference Series</conf-name>, <volume>200</volume>. <publisher-loc>United Kingdom</publisher-loc>: <publisher-name>IOP Publishing</publisher-name> (<year>2010</year>). <fpage>062025</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/200/6/062025.6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Danilov</surname>
<given-names>YA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Demidov</surname>
<given-names>ES</given-names>
</name>
<name>
<surname>Drosdov</surname>
<given-names>YN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lesnikov</surname>
<given-names>VP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Podolskii</surname>
<given-names>VV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sapozhnikov</surname>
<given-names>MV</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Ferromagnetism in epitaxial layers of gallium and indium antimonides and indium arsenide supersaturated by manganese impurity</article-title>. <source>J Magnetism Magn Mater</source> (<year>2006</year>) <volume>300</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>e24</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmmm.2005.10.141</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Blattner</surname>
<given-names>AJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wessels</surname>
<given-names>BW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Ferromagnetism in (In, Mn) as alloy thin films grown by metalorganic vapor phase epitaxy</article-title>. <source>Appl Surf Sci</source> (<year>2004</year>) <volume>221</volume>(<issue>1-4</issue>):<fpage>155</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0169-4332(03)00873-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kulbachinskii</surname>
<given-names>VA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gurin</surname>
<given-names>PV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vikhrova</surname>
<given-names>OV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Danilov</surname>
<given-names>YA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zvonkov</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Ferromagnetism and magnetotransport in GaAs structures with InAs quantum dot layer or InxGa1-xAs quantum well delta-doped with Mn and C</article-title>, In <conf-name>Journal of Physics: Conference Series</conf-name> <volume>100</volume>. <publisher-loc>United Kingdom</publisher-loc>: <publisher-name>IOP Publishing</publisher-name> (<year>2008</year>). <fpage>042025</fpage>. <comment>No. 4</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shinya</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fukushima</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Masago</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sato</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Katayama-Yoshida</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>First-principles prediction of the control of magnetic properties in Fe-doped GaSb and InSb</article-title>. <source>J Appl Phys</source> (<year>2018</year>) <volume>124</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>103902</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5046912</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kobayashi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Min&#xe1;r</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Borek</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hai</surname>
<given-names>PN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Harada</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Minority-spin impurity band in n-type (in, Fe) as: A materials perspective for ferromagnetic semiconductors</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2021</year>) <volume>103</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>115111</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.103.115111</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hai</surname>
<given-names>PN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Anh</surname>
<given-names>LD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Iron-based n-type electron-induced ferromagnetic semiconductor</article-title> (<year>2011</year>) <comment>arXiv preprint arXiv: 1106.0561</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nam Hai</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duc Anh</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mohan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tamegai</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kodzuka</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ohkubo</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Growth and characterization of n-type electron-induced ferromagnetic semiconductor (In, Fe) as</article-title>. <source>Appl Phys Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>101</volume>(<issue>18</issue>):<fpage>182403</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4764947</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gui</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Two-dimensional group-VA nanomaterials beyond black phosphorus: Synthetic methods, properties, functional nanostructures and applications</article-title>. <source>J Mater Chem A</source> (<year>2019</year>) <volume>7</volume>(<issue>45</issue>):<fpage>25712</fpage>&#x2013;<lpage>71</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1039/C9TA09582A</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tu</surname>
<given-names>NT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hai</surname>
<given-names>PN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Anh</surname>
<given-names>LD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Heavily Fe-doped n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe) Sb with high Curie temperature and large magnetic anisotropy</source> (<year>2019</year>). <comment>arXiv preprint arXiv:1901.01996</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.7567/1882-0786/ab3f4b</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xue</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>A capillary biosensor for rapid detection of Salmonella using Fe-nanocluster amplification and smart phone imaging</article-title>. <source>Biosens Bioelectron</source> (<year>2019</year>) <volume>127</volume>:<fpage>142</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.bios.2018.11.042</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nishijima</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tu</surname>
<given-names>NT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hai</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>NFe delta-doped (In, Fe) Sb ferromagnetic semiconductor thin films for magnetic-field sensors with ultrahigh Hall sensitivity</article-title>. <source>J Cryst Growth</source> (<year>2019</year>) <volume>511</volume>:<fpage>127</fpage>&#x2013;<lpage>31</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcrysgro.2019.01.030</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Galkin</surname>
<given-names>NG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goroshko</surname>
<given-names>DL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chusovitin</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Galkin</surname>
<given-names>KN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dotsenko</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Silicon&#x2010;silicide quasi&#x2010;zero dimensional heterostructures for silicon based photonics, opto&#x2010; and thermoelectronics</article-title>. <source>physica status solidi (c)</source> (<year>2013</year>) <volume>10</volume>(<issue>12</issue>):<fpage>1670</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/pssc.201300501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Capper</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Elliott</surname>
<given-names>CT</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Infrared detectors and emitters: Materials and devices</source>. <publisher-name>Springer Science &#x26; Business Media</publisher-name> (<year>2013</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gershon</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Avnon</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brumer</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Freiman</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Karni</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Niderman</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>10um pitch family of InSb and XBn detectors for MWIR imaging</article-title>. In: <source>Infrared technology and applications XLIII 2017 may 16</source>, <volume>10177</volume>. <publisher-loc>United states</publisher-loc>: <publisher-name>SPIE</publisher-name> (<year>2017</year>). p. <fpage>334</fpage>&#x2013;<lpage>49</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1117/12.2261703</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Camargo</surname>
<given-names>EG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tokuo</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goto</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuze</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nondispersive infrared gas sensor using InSb-based photovoltaic-type Infrared Sensor</article-title>. <source>Sensors Mater</source> (<year>2014</year>) <volume>26</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>253</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.18494/SAM.2014.970</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Agrawal</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sarkar</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagar</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dhruv</surname>
<given-names>DK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Structural and optical properties of Fe doped InSb bulk systems</article-title>. <source>Mater Today Proc</source> (<year>2022</year>) <volume>55</volume>:<fpage>39</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.matpr.2021.12.098</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chandel</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rajaram</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Structural, morphological and Raman studies of pulse electrosynthesised indium antimonide thin films</article-title>. In: <conf-name>InAIP Conference Proceedings</conf-name>, <volume>1675</volume>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>AIP Publishing LLC</publisher-name> (<year>2015</year>). <fpage>030008</fpage>. <comment>No. 1</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4929224</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Poolla</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Study of InSb thin films grown on different substrates by the pulsed electrodeposition technique</article-title>. <source>J Mater Sci Mater Elect</source> (<year>2017</year>) <volume>28</volume>:<fpage>13716</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10854-017-7216-8</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>You</surname>
<given-names>JY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maekawa</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Su</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Microscopic mechanism of high-temperature ferromagnetism in Fe, Mn, and Cr-doped InSb, InAs, and GaSb magnetic semiconductors</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2020</year>) <volume>102</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>094432</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.102.094432</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B53">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>&#x15a;liwa</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Superexchange dominates in magnetic topological insulators</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>(<issue>22</issue>):<fpage>L220404</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.104.L220404</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B54">
<label>54.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mansikkam&#xe4;ki</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Ferromagnetic kinetic exchange interaction in magnetic insulators</article-title>. <source>Phys Rev Res</source> (<year>2020</year>) <volume>2</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>033430</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevResearch.2.033430</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B55">
<label>55.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yao</surname>
<given-names>DX</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tan</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Harriger</surname>
<given-names>LW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Spin waves and magnetic exchange interactions in insulating Rb0.89Fe1.58Se2</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2011</year>) <volume>2</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>580</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms1573</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B56">
<label>56.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Quinn</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yi</surname>
<given-names>KS</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Solid state physics: Principles and modern applications</source>. <publisher-name>Springer Science &#x26; Business Media</publisher-name> (<year>2009</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-540-92231-5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B57">
<label>57.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ghosh</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Experimental studies on magnetic nano structures and anti-ferromagnetic thin films</source>. <publisher-loc>United states</publisher-loc>: <publisher-name>University of Florida</publisher-name> (<year>2012</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B58">
<label>58.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Solomon</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The study of ferro and antiferromagnetism</article-title>. In: <source>Diluted magnetic semiconductor (GaMnAs)</source>. <publisher-name>LAP LAMBERT Academic Publishing</publisher-name> (<year>2018</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B59">
<label>59.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Woldetsadik</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Amente</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Magnon specific heat and magnetic susceptibility of Fe/Gasb diluted magnetic semiconductor in the presence of applied electric field, magnetic field, and anisotropic energy</article-title>. <source>SINET: Ethiopian J Sci</source> (<year>2020</year>) <volume>43</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>125</fpage>&#x2013;<lpage>33</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B60">
<label>60.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marino</surname>
<given-names>EC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neto</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Effective sublattice magnetization and N&#xe9;el temperature in quantum antiferromagnets</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2000</year>) <volume>62</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>142</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.62.142</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>