磁性形狀記憶合金Mn2NiGa的第一性原理研究.pdf

1、采用基于密度泛函理論的第一性原理軟件VASP、電子交換關(guān)聯(lián)勢(shì)為廣義梯度近似的投影綴加波方法研究了磁性形狀記憶合金Mn2NiGa的電子結(jié)構(gòu)、四方變形、彈性常數(shù)、磁性及聲子色散譜線，同時(shí)計(jì)算了摻雜元素Fe、Co、Ni對(duì)Mn2NiGa合金磁性能的影響。
　　 利用EBP's的方法計(jì)算四方變形發(fā)現(xiàn)，Mn2NiGa的立方結(jié)構(gòu)的總能位于變形能量的局域極大值處，而在c/a=0.94及c/a=1.27處總能處于變形能量局域極小值和局域最小值，分

2、別對(duì)應(yīng)著穩(wěn)定的四方結(jié)構(gòu)。彈性常數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示立方結(jié)構(gòu)的Mn2NiGa不滿足立方結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性條件;而兩個(gè)馬氏體結(jié)構(gòu)的Mn2NiGa均滿足四方結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性判據(jù)。
　　 Mn原子是Mn2NiGa立方結(jié)構(gòu)和四方結(jié)構(gòu)磁性的主要貢獻(xiàn)者，Mn(A)、Mn(B)原子磁矩的值不等且呈反平行耦合，這是Mn2NiGa表現(xiàn)亞鐵磁的原因。通過電子結(jié)構(gòu)計(jì)算揭示Mn2NiGa的電子態(tài)劈裂為自旋向上及自旋向下兩部分;Mn原子的3d-t2g態(tài)及3d-eg態(tài)在費(fèi)米面

3、處的分布差異是Mn2NiGa磁性的主要來源。根據(jù)贗能隙的觀點(diǎn)，立方結(jié)構(gòu)的費(fèi)米面附近自旋向上的態(tài)密度處于峰谷，自旋向下的態(tài)密度處于峰值位置;而四方結(jié)構(gòu)中自旋向上和自旋向下的費(fèi)米面附近態(tài)密度都處于峰谷，這就意味著四方結(jié)構(gòu)相對(duì)于立方結(jié)構(gòu)來說更穩(wěn)定。
　　 通過計(jì)算聲子色散譜線發(fā)現(xiàn)，Mn2NiGa確實(shí)存在兩種穩(wěn)定的四方結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)論也很好地印證了四方變形中能量和電子結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果。由自由能的計(jì)算結(jié)果可以看出，Mn2NiGa的馬氏體逆相變