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

1、目前,以電子的電荷為基礎(chǔ)的微電子學(xué)面臨著它的物理極限,而以電子的自旋為基礎(chǔ)的自旋電子學(xué)的研究已經(jīng)引起了很多國(guó)家的高度重視.然而,自旋電子學(xué)器件的研制所遇到的關(guān)鍵問題之一是如何提高自旋電流從磁性材料注入到半導(dǎo)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(zhì),從而產(chǎn)生完全極化的傳導(dǎo)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(huì)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(shì)線性綴加平面波(FLAPW)方法,結(jié)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(jié)構(gòu),磁性以及半金屬特性.
　　計(jì)算結(jié)果表明:
　　(1)從總能量隨晶格常數(shù)的變化關(guān)系,得到了full-Heusler合金化合物Ni2VGa，Ni2CrGa和Fe2MnGa的最優(yōu)化晶格常數(shù),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(jí)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(jì)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(jià)電子總數(shù)),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(jí)基本落

4、在自旋向下的子能帶的邊緣處,并且計(jì)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(zhǔn)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(duì)稱分布,且總自旋磁矩都為0.000μB,從而它們是順磁性