第一性原理研究X2YSi(X=Cr,MnY=Fe,Co,Ni)合金的電子結構,磁性以及半金屬特性.pdf

1、傳統的微電子學器件只利用電子的電荷，存儲的密度會有一定的局限性，電子的自旋被引入自旋電子學器件中，用來進行信息處理、存儲和運輸，從而大大提高了單位體積的存儲密度.對自旋電子學器件的研制，首先要掌握所使用材料的電子結構，磁學性質，電學性質等物性尤其重要.半金屬材料的能帶結構中不同的自旋取向的電子態(tài)同時具有導體和半導體的雙重性質，因而在費米能級處具有100％自旋極化率，在自旋電子學器件的研制中具有重要的應用價值而引起了廣泛的關注.
　

2、　在眾多的半金屬材料中，惠斯勒合金具有較高的居里溫度和與閃鋅礦結構相容的晶體結構而成為研究熱點.本文利用基于密度泛函理論的全勢線性綴加平面波方法結合廣義梯度近似，研究了全惠斯勒合金X2YSi(X=Cr,Mn；Y=Fe,Co,Ni)的電子結構，磁性與半金屬特性.我們采用了兩種有序結構，即Hg2CuTi型結構與 Cu2MnAl型結構.通過晶體總能量隨晶格常數的變化關系得到了在Hg2CuTi型結構下的最優(yōu)化的晶格常數分別為5.620(。A)(

3、Cr2FeSi)，5.657(。A)(Cr2CoSi)，5.699(。A)(Cr2NiSi)，5.567(。A)(Mn2FeSi)，5.617(。A)(Mn2CoSi)，5.782(。A)(Mn2NiSi)；在 Cu2MnAl型結構下最優(yōu)化晶格常數分別為5.682(。A)(Cr2FeSi)，5.695(。A)(Cr2CoSi)，5.695(。A)(Cr2NiSi)，5.600(。A)(Mn2FeSi)，5.698(。A)(Mn2CoSi

4、)，5.665(。A)(Mn2NiSi).總能量的計算結果表明：X2YSi(X=Cr,Mn；Y= Fe,Co,Ni)合金處于Hg2CuTi型結構時比Cu2MnAl型結構更穩(wěn)定.在Hg2CuTi型結構中，Mn2CoSi合金為半金屬鐵磁體，Mn2FeSi合金為準半金屬鐵磁體，它們的總磁矩分別為3.000μB和2.014μB，很好地滿足Slater–Pauling規(guī)則，帶隙寬度分別為0.050 eV（Mn2FeSi）和0.301 eV（Mn2

5、CoSi）；而其他合金為一般鐵磁體，總磁矩分別為-3.918μB（Mn2NiSi），-0.003μB（Cr2FeSi）、1.011μ B（Cr2CoSi）和1.873μB（Cr2NiSi）.在Cu2MnAl型結構中，X2YSi(X=Cr,Mn；Y=Fe,Co,Ni)合金都為一般鐵磁體，它們的總磁矩分別為2.146μB（Mn2FeSi），6.296μB（Mn2CoSi），4.907μB（Mn2NiSi），0.897μB（Cr2FeSi），