部分Heusler合金的磁性與金屬結構研究.pdf

1、近年來,隨著科技的飛速發(fā)展,對材料領域探索的逐步加深,Heusler合金中蘊藏的豐富物性和應用功能逐漸被人們所認識。尤其是半金屬性和鐵磁形狀記憶效應的發(fā)現(xiàn),在電子、機械、化工、能源等領域都展現(xiàn)出巨大的應用前景和開發(fā)潛力,已經漸漸成為目前國際凝聚態(tài)物理關注的熱點之一。本論文工作以此為契機,主要利用基于密度泛函理論的第一性原理計算對3d、4d元素形成的部分Heusler合金的磁性與金屬結構在理論上進行研究及預測,為日后新功能材料開發(fā)奠定理論

2、基礎。
　　主要研究工作和成果概況如下:
　　1.對Mn2RhZ(Z=Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Sb)系列合金,利用第一性原理進行理論研究。晶格優(yōu)化發(fā)現(xiàn),Z處于同一主族時,Mn2RhZ理論平衡晶格常數(shù)隨Z原子的原子序數(shù)增加而增大。Mn2RhSb是鐵磁材料其他均為亞鐵磁材料。根據DOS圖和能帶結構,在理論上預測出三種可能的半金屬材料,分別為Mn2RhAl,Mn2RhGe和Mn2RhSb,并且發(fā)現(xiàn)他們在一個很寬的晶格參

3、數(shù)范圍內能夠保持半金屬的穩(wěn)定性。
　　2.對Fe2YB(Y=Ti,V,Cr,Mn)系列合金的電子結構和磁學性質進行研究。分別對不同結構及磁性初始狀態(tài)的合金進行晶格優(yōu)化討論,除Fe2VB以外都呈現(xiàn)出鐵磁態(tài)。Fe2VB是一種順磁半金屬。Fe2CrB在理論平衡晶格常數(shù)下是一種半金屬。Fe2MnB的自旋極化率也是相當高的。Fe2CrB和Fe2MnB的總磁矩分別為1.00μB和2.04μB。在晶格畸變下Fe2CrB的半金屬的穩(wěn)定性比Fe2M

4、nB強。
　　3.利用第一性原理計算對Co2ZrZ(Z=Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Sb)合金進行理論研究,針對計算結果主要對Co2ZrGe合金的原子優(yōu)先占位,電子結構以及磁學性質進行了較深的研究。晶格優(yōu)化發(fā)現(xiàn),Cu2MnAl型的結構更為穩(wěn)定,理論平衡晶格常數(shù)為6.06。自旋向下的能帶結構表現(xiàn)出半導體性質,另一個自旋方向EF附近表現(xiàn)出金屬性質。由此預測Co2ZrGe合金是一種半金屬材料。總的自旋磁矩為2.00μB。Co2Z

5、rGe合金有可能成為以后自旋電子器件的潛質材料,并在實驗應用中具有很大優(yōu)勢。
　　4.利用第一性原理方法對Ni2YIn(Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co)合金的奧氏體和馬氏體相下的電子結構和磁性進行了討論,根據計算結果主要對Ni2CoIn的電子結構及磁性進行了研究。由立方的奧氏體相向馬氏體相發(fā)生的轉變會導致系統(tǒng)總能量的降低,說明了Ni2CoIn合金發(fā)生馬氏體相變的可能性。根據Jahn-teller效應分析DOS圖可知,四方形變使得