Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl的电子结构、磁性和半金属性研究

基于密度泛函理论(DFT),使用广义梯度近似(GGA)研究了Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl在不同Fe掺杂比例x时的电子结构、磁性和半金属性。结果表明,随着Fe掺杂比例x的增加,合金的晶格常数和磁矩均线性降低,分别满足了Vigard和Slater-Pauling规律;当x=1时,CoFeVAl合金的总磁矩与Co_2VAl(x=0)相比降低了50%,虽然费米面处出现了少量的态密度,丧失了半金属性,但其自旋极化率高达90%,仍被认为是一种很好的自旋电子学材料;此外,自旋向下带带隙宽度随x的增加逐渐变小,费米面向导带底移动,这不仅与X位原子间相互作用有关,还可能与Y位原子的轨道位置相关。     

四元赫斯勒合金CrIrVSb的半金属性和磁性

赫斯勒合金已经成为自旋电子学领域的热门研究对象.随着研究的深入,人们对赫斯勒合金的研究不再局限于三元结构,近些年来,四元赫斯勒合金备受关注.采用第一性原理的计算方法,通过5d族过渡金属元素Ir替换Cr2VSb合金中的一个Cr原子,形成具有稳定结构的四元CrIrVSb合金,该合金在基态的自旋极化率达到75％,亚稳态表现出...     

全赫斯勒合金Cr2FeAl的磁性和半金属性

基于赫斯勒合金近年来在自旋电子学领域表现出的优势性能,采用第一性原理计算方法对全赫斯勒合金Cr₂FeAl的电子结构、半金属性和磁性进行了理论计算。计算结果表明,Cr₂FeAl合金是一种具有Hg₂CuTi型稳定结构的全赫斯勒合金,平衡晶格常数为5.806?;Cr₂FeAl合金表现出良好的半金属特性,具有100%的自旋极化率,半金属性会受到静水压力下的形变的影响;Cr₂FeAl合金具有良好的磁性,磁性主要来源于Fe-3d和Cr-3d轨道电子的非对称的自旋贡献。进一步研究表明,随着晶格常数的变化,Fe原子和Cr原子的磁矩发生明显变化,但是由于它们之间磁矩的反向耦合作用,合金总磁矩保持不变,说明静水压力下的形变对合金磁性几乎没有影响。     

第一性原理研究Heusler合金V_2MnBi和V_2FeBi的半金属性质

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,研究了CuHg2Ti型结构Heusler合金V2MnBi和V2FeBi的电子结构和磁性。发现这两种合金都是典型的半金属亚铁磁材料。本文还阐述了合金V2MnBi和V2FeBi的磁性和半金属性质随晶格参数的变化情况。     

Heusler合金Mn2V0.5Co0.5Al的晶体结构与磁性能研究

本文在三元Heusler合金Mn2VAl的基础上掺杂Co原子得到四元合金Mn2V0.5Co0.5Al,基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势方法结合广义梯度近似(GGA),对四元Heusler合金Mn2V0.5Co0.5Al的电子结构、磁性及半金属特性进行计算.结果表明,Co原子掺入能抑制Mn2V0.5Co0.5A...     

CoFeCrGa1-xAlx合金的电子结构、磁性和自旋零带隙半导体特性研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了Al掺杂对CoFeCrGa1-x Alx(x=0、0.25、0.5、0.75)合金电子结构、磁性、自旋零带隙半导体特性的影响.结果表明,随着Al掺杂浓度的增加,合金晶格常数减小,总磁矩符合Slater-Pauling规则.在整个研究范围内,CoFeCrGa1-x Alx...     

Heusler合金Sc_2VZ(Z=C,Si,Ge,Sn,Pb)半金属铁磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理的投影缀加波方法 (PAW),结合广义梯度近似(GGA),系统研究了Hg2CuTi型Heusler合金Sc2VZ(Z=C,Si,Ge,Sn,Pb)的电子结构和磁性.研究发现Heusler合金Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)在平衡晶格常数下表现出半金属铁磁性,其自旋向上态中的带隙宽度分别为0.345,0.354,0.387和0.173eV.计算得到Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)的总自旋磁矩均为整数(3.00μB),符合Slater-Pauling规则.分析能带与态密度发现,半金属带隙的产生主要是由于Sc和V原子d态电子之间强烈的杂化作用所致.同时计算结果也表明,在一定程度的晶格常数变化范围内,Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)合金仍能保持其半金属性质.     

Heusler合金Mn_2NiAl物性的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论架构下的第一性原理方法,对Hg_2CuTi型Mn_2NiAl的能量随四方变形的变化、晶格常数、磁矩、电子态密度、体弹模量等进行了计算.结果表明:i)在四方变形过程中,在c/a接近1及1.24附近各存在一个稳定的状态,分别对应于奥氏体态和马氏体态. ii)在奥氏体和马氏体两态下, Mn_2NiAl的总磁矩主要是由Mn原子提供, A、B晶位Mn原子的磁矩呈现为亚铁磁结构. iii)在奥氏体和马氏体两态下, Mn(A)或Mn(B)原子自旋向上和自旋向下的态密度形成较大的自旋劈裂,产生较大的磁矩.处于不同晶位的两个Mn原子之间的d-d直接交换作用较弱,维持了它们之间的反铁磁耦合,而处于同一晶位的Mn原子之间的铁磁耦合是由Al原子的s电子为媒介的间接交换作用来维持,此即为Mn2NiAl亚铁磁结构形成的机制. iv)Mn_2NiAl的抗压缩性比Ni_2MnGe, Ni_2MnGa和Ni_2MnB的均小.     

用第一性原理研究Heusler合金Ni_2MnAl的电子结构、压力响应及柔和四方变形

运用基于密度泛函理论第一性原理的投影扩充波函数(PAW)方法,计算了化学计量Ni2MnAl的晶体结构、磁性、电子结构、压力响应以及柔和四方变形.结果表明:在Ni2MnAl的总磁矩中,Mn原子对总磁矩的贡献最大;在Ni2MnAl的总态密度中,低能部分主要由Al-s的投影态密度决定,高能部分主要由Ni-d,Mn-d和Al-p的投影态密度决定;Ni和Mn原子间存在较强的键合,Al的p态和Mn的d态存在与自旋相关的杂化;在Ni2MnAl的四方变形中,0.95c/a1.10内存在一个变化平缓的能量面.     

用第一性原理研究Heusler合金Ni2MnAl的电子结构、 |压力响应及柔和四方变形

运用基于密度泛函理论第一性原理的投影扩充波函数（PAW）方法, 计算了化学计量Ni₂MnAl的晶体结构、 磁性、 电子结构、 压力响应以及柔和四方变形.  结果表明:  在Ni₂MnAl的总磁矩中, Mn原子对总磁矩的贡献最大; 在Ni₂MnAl的总态密度中, 低能部分主要由Al-s的投影态密度决定, 高能部分主要由Ni-d,Mn-d和Al-p的投影态密度决定; Ni和Mn原子间存在较强的键合, Al的p态和Mn的d态存在与自旋相关的杂化; 在Ni₂MnAl的四方变形中,  0.95＜c/a＜1.10内存在一个变化平缓的能量面.     

Ni_（50-x）Mn_（10＋x）Ga_（30）Cu_（10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性研究

通过实验和第一性原理研究了Ni50-xMn10＋xGa30Cu10（x=0-10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性.实验研究发现,当用Mn原子在化学上替换Ni原子,合金的晶格参数随成分线性增大,相应体系的马氏体相变温度线性降低;理论分析认为,体系合金的单胞尺寸和电子浓度的共同作用使马氏体相变温度随成分变化线性降低直至消失;体系中Mn对Ni原子的替换使交互作用较强的Ni（A,C）-Mn（B）原子对逐渐形成,这增强了磁性原子间总的交换耦合作用,实验观测到体系合金的居里温度随成分逐渐上升.基于KKR-CPA-LDA的第一性原理计算结果表明,在体系合金中Mn原子磁矩始终与Ni原子磁矩保持铁磁排列,且Mn原子为体系分子磁矩的主要贡献者,因此体系合金的分子磁矩随Mn原子数量线性增加,这与实验结果相一致.     

Co_(1-x)Mg_xFe_2O_4薄膜的制备及其磁性研究

采用溶胶—凝胶旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了Co1-xMgxFe2O4(x=0,0.05,0.10,0.15)薄膜材料.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和振动样品磁强计对样品的结构、形貌、膜厚和磁性进行了研究.讨论了Mg含量对复合薄膜的结构、晶粒尺寸和磁性的影响.结果表明,薄膜为立方尖晶石结构,CMFO薄膜表面光滑平整,晶粒排列紧密.薄膜表现出良好的铁磁性,适量的掺杂Mg2+离子可明显改善钴铁氧体的磁性,随着Mg含量的增加,饱和磁化强度先增加后减小,矫顽力呈现逐渐减小趋势.     

半赫斯勒合金CrMnZ(Z=P,As,Sb)的结构、磁性与半金属性

为了探究半赫斯勒合金 CrMnZ的材料与电子性质,预测其用途,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,利用 Materials studio 6.0中的 CASTEP模块建模,计算了半赫斯勒合金CrMnZ(Z=P,As,Sb）的结构、磁性与半金属性 能。通过几何优化得出,CrMnP,CrMnAs和CrMnSb的平衡晶格常数分别为5.53,5.80和6.18■,平衡状态下能量分别为-13 206.983 0,-13 175.509 6和-13 089.869 6eV。通过磁矩计算结果和能带图的分析,计算的总磁矩接近于零,并在费米能级附近存在带隙,据此认为 CrMnP和 CrMnAs合金为半金属反铁磁性材料。Cr原子和 Mn原子的磁矩呈反平行排列。通过对态密度图的分析可以得出,半赫斯勒合金CrMnZ的带隙主要来自于 Cr-3d和 Mn-3d电子的能级劈裂。CrMnP,CrMnAs和 CrMnSb分别在5.32～5.67■,5.37～5.74■和5.53～5.93■保持半金属性质。     

分子基磁体Mn［N(CN)2］2电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理全电子势线性缀加平面波方法（FP-LAPW）,对Mn［N(CN)2］2的电子结构进行了理论研究,结果表明Mn［N(CN)2］2具有稳定的铁磁基态,是一种直接带隙的磁性半导体材料,带隙宽度为0.85 eV,分子中Mn的3d轨道对整个分子态密度的贡献最大,分子磁矩主要来源于Mn离子.     

双金属团簇AunM2的几何结构、电子结构和磁性的研究

采用基于密度泛函理论的第一原理方法系统研究了双金属小团簇AunM2（n=1,2;M=Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd）的几何结构、稳定性、电子结构及磁性,给出了这些团簇的基态稳定构型.计算结果表明,Au与4d元素可形成大量低能异构体.有些异构体在结构上相近,这不同于共价键或离子键类型的团簇.与纯过渡金属团簇类似,双金属小团簇AuM2,Au2M2也表现出复杂的磁性,其中过渡元素的磁矩相比体材料而言既有增强也有减弱,与轨道的交换劈裂密切相关.     

双金属团簇Au_nM_2的几何结构、电子结构和磁性的研究

采用基于密度泛函理论的第一原理方法系统研究了双金属小团簇AunM2(n=1,2;M=Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd)的几何结构、稳定性、电子结构及磁性,给出了这些团簇的基态稳定构型.计算结果表明,Au与4d元素可形成大量低能异构体.有些异构体在结构上相近,这不同于共价键或离子键类型的团簇.与纯过渡金属团簇类似,双金属小团簇AuM2,Au2M2也表现出复杂的磁性,其中过渡元素的磁矩相比体材料而言既有增强也有减弱,与轨道的交换劈裂密切相关.     

立方相GaN/β-SiC(100)(2×1)混合界面的电子结构

讨论了含有一个混合层的GaN/ β SiC(10 0 ) (2× 1)重构界面模型 ,在此基础上提出了 (2× 1)混合界面在层轨道表象中的微扰势形式 ,计算了立方相GaN/ β SiC(10 0 )异质结中N/Si界面的电子结构和波矢分辨的层态密度 ,详细讨论了混合界面的原子结构对界面电子结构和层态密度的影响 .结果表明 :混合界面降低了表面态的对称性 ,能量简并消失并产生新的界面态 .层态密度计算结果显示 ,几乎所有界面态都局域在界面附近 ,界面上新形成的化学键使半共振态在界面的一侧高度局域 ,在另一侧为扩展态     

Fe_x(In_2O_3)_(1-x)磁性颗粒膜的微结构及光学性质

用射频溅射法制备了金属／半导体Ｆｅ_ｘ（Ｉｎ_２Ｏ_３）_(１－ｘ)颗粒膜。实验结果表明：纳米尺度的Ｆｅ颗粒比较均匀地分布在非晶态母体Ｉｎ_２Ｏ_３中。该样品在室温下表现出超顺磁弛豫，符合Ｌａｎｇｅｖｉｎ方程。光学测量表明：嵌Ｆ３的磁性颗粒膜，其电子的带间跃迁由Ｉｎ_２Ｏ_３的直接跃迁变为间接跃迁，基本吸收过红移；随磁性增强，局域态尾变宽，带隙变窄。     

稀土Y对Fe_(71.4)Si_(13)B_(9.6)Mo_2Cr_1Cu_1P_2合金晶化行为及磁性能的影响

采用单辊甩带法,在大气环境下制备Fe_(71.4-y)Si_(13)B_(9.6)Mo_2Cr_1Cu_1P_2Y_y(y=0、0.0050、0.0077)合金条带,并将其绕制成环状铁芯,利用差热分析法、HT35铁芯测量仪和软磁性能测量仪等手段,分析添加微量稀土元素Y对Fe_(71.4_Si_(13)B_(9.6)Mo_2Cr_1Cu_1P_2合金晶化行为及磁性能的影响。结果表明,随着稀土元素Y含量的增加,合金条带的初始晶化温度逐渐降低,与没有添加稀土元素Y的试样相比,其最佳退火温度降低5~10℃;添加稀土元素Y可提高合金的磁导率和磁感应强度,其中,当y=0.0077时,所制合金的最大磁导率为5.5×10~5Gs/Oe,饱和磁感应强度达到1.192T;所制合金的矫顽力和损耗随稀土元素Y含量的增加均有所增大。     

Heusler合金Mn2NiAl的电子结构、 磁性质及四方变形的第一性原理

利用基于密度泛函理论的第一性原理, 计算Mn₂NiAl的晶体结构、 四方变形、 磁性、 电子结构和压力响应. 计算结果表明: Mn2NiAl在立方奥氏体相的平衡结构为铁磁态MnMnNiAl型结构, 其中Mn原子占据A和B不等价晶位; 在由立方结构向四方结构的变形中, 在c/a≈1.24处存在一个稳定的马氏体相; 在奥氏体相和马氏体相下, Mn原子对Mn2NiAl总磁矩的贡献最大,  Mn(A)和Mn(B)原子磁矩的值不等并呈反平行耦合, 且Mn(A)-d和Mn(B)-d的投影态密度在费米面附近交叠均较少,