Heusler合金Co2FeSi(001)表面的電子結(jié)構(gòu),磁性和半金屬特性：第一性原理研究.pdf

1、自旋電子學(xué)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新型交叉學(xué)科,主要利用電子的自旋來(lái)傳輸和存儲(chǔ)信息.在自旋電子學(xué)領(lǐng)域,半金屬鐵磁體因?yàn)槟軌驑O大的提高從鐵磁體注入電子到半導(dǎo)體時(shí)的自旋極化率,因而受到了科學(xué)家的廣泛關(guān)注.Full-Heusler合金Co2FeSi在目前為止所報(bào)道的眾多半金屬鐵磁體材料中具有最高的磁矩和居里溫度,而被認(rèn)為是理想的自旋電子注入源之一.
　　本文利用全勢(shì)線性綴加平面波方法(full-potential linearized a

2、ugmented plane wavemothod,FLAPW),結(jié)合廣義梯度近似(generalized gradient approximation,GGA)并考慮晶格點(diǎn)有效的庫(kù)侖交換作用U,研究了Heusler合金Co2FeSi(001)表面的電子結(jié)構(gòu),磁性以及半金屬特性.沿[001]方向考慮了兩種可能的表面,即Co原子終止的表面與Fe和Si原子終止的表面.
　　計(jì)算結(jié)果表明:
　　(1)Co原子終止的表面將失去半金屬

3、特性.這是由于表面的產(chǎn)生導(dǎo)致表面層Co原子的配位數(shù)減少,其自旋向下的態(tài)密度發(fā)生局域化,并從低能級(jí)向高能級(jí)移動(dòng),破壞表面層Co原子自旋向下子帶的帶隙.表面層自旋極化率分別為-48.3％(U7.5)和-43.2%(U10).表面層Co原子的自旋磁矩(～1.75μB)與中間上一層Co原子的自旋磁矩(～1.51μB)相比有了明顯增加,是因?yàn)楸砻鎸覥o原子的配位數(shù)減少,使表面層Co原子的交換劈裂有所增加.表面下一層Fe原子的自旋磁矩(～3μB,)

4、與中間層Fe原子的自旋磁矩(～3.15μB,)相比有所減小,這是由于表面下一層Fe原子與表面層Co原子雜化增強(qiáng)所致.
　　(2)Fe和Si原子終止的表面也失去了半金屬特性.這是由于表面的產(chǎn)生使表面層Fe原子的最近鄰Co原子的數(shù)目由原來(lái)的八個(gè)減少至四個(gè),因此未填充的自旋向下的態(tài)由高能級(jí)向低能級(jí)移動(dòng),同時(shí)能隙出現(xiàn)了表面態(tài).表面層自旋極化率分別為-87.3%(U7.5)和-43.2%(U10).表面層Fe原子的自旋磁矩(～3.28μB)