第一原理方法研究Full-Heusler合金X2YGa (X=Co, Fe, NiY=V, Cr, Mn)的電子結構,磁性及半金屬特性.pdf

1、目前,以電子的電荷為基礎的微電子學面臨著它的物理極限,而以電子的自旋為基礎的自旋電子學的研究已經引起了很多國家的高度重視.然而,自旋電子學器件的研制所遇到的關鍵問題之一是如何提高自旋電流從磁性材料注入到半導體材料之中的效率.半金屬磁性材料作為一種新型的功能材料,即自旋向上態(tài)和自旋向下態(tài)分別具有金屬性和半金屬性質,從而產生完全極化的傳導電子和接近100％的自旋極化率.具有較高居里溫度的半金屬鐵磁體無疑將會成為理想的自旋電子注入源.

2、　　本文利用基于利用基于密度泛函理論(DFT)的全勢線性綴加平面波(FLAPW)方法,結合廣義梯度近似(GGA),研究三元Heusler合金X2 YGa（X=Co，F(xiàn)e，Ni;Y=V，Cr，Mn)的電子結構,磁性以及半金屬特性.
　　計算結果表明:
　　(1)從總能量隨晶格常數的變化關系,得到了full-Heusler合金化合物Ni2VGa，Ni2CrGa和Fe2MnGa的最優(yōu)化晶格常數,分別為5.797A,5.801A和5

3、.685A.
　　(2)從化合物Co2VGa的態(tài)密度（DOS)圖發(fā)現(xiàn)Fermi能級位于自旋向下子能帶的帶隙之中,而自旋向上的子能帶存在有限的態(tài)密度,從而自旋極化率為100%.計算得到的總的自旋磁矩為2.000μB,完全符合Slater-Pauling法則(即Mt=Zt-24,其中Mt為總自旋磁矩，Zt為價電子總數),因此該化合物為半金屬鐵磁體.而化合物Co2CrGa，F(xiàn)e2CrGa和Fe2MnGa的DOS圖中，F(xiàn)ermi能級基本落

4、在自旋向下的子能帶的邊緣處,并且計算得到的總自旋磁矩分別為3.047,1.006和2.037μB,基本符合Slater-Pauling法則,因此這三種化合物為準半金屬鐵磁體.化合物Co2MnGa，Ni2CrGa和Ni2MnGa的總自旋磁矩分別為4.134,3.175和4.118μB,他們均為一般鐵磁體.化合物Fe2VGa和Ni2VGa的DOS圖中,自旋向上態(tài)和自旋向下態(tài)的電子態(tài)呈對稱分布,且總自旋磁矩都為0.000μB,從而它們是順磁性