【摘 要】
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当前,世界科技的高速发展需要信息技术也要更快地革新与突破,这导致电子科技产品生产所必需的新型功能材料亟待开发。现在以半导体为代表的传统微电子学元器件因处理速度,稳定性等因素,发展逐渐缓滞,所以研发新型功能材料需要尽快提上日程。因此,自旋电子学应运而生。基于自旋电子学研发的电子设备不仅会极大地改善电子信息计算处理速度与资料存储问题,其稳定性也将大幅度增强。在众多新型功能材料中,Heusler合金蕴藏
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当前,世界科技的高速发展需要信息技术也要更快地革新与突破,这导致电子科技产品生产所必需的新型功能材料亟待开发。现在以半导体为代表的传统微电子学元器件因处理速度,稳定性等因素,发展逐渐缓滞,所以研发新型功能材料需要尽快提上日程。因此,自旋电子学应运而生。基于自旋电子学研发的电子设备不仅会极大地改善电子信息计算处理速度与资料存储问题,其稳定性也将大幅度增强。在众多新型功能材料中,Heusler合金蕴藏着丰富且卓越的物理特质,比如极高的自旋极化率、显著的半金属特性、超导特性、形状记忆效应、磁电阻效应等。因此,对Heusler合金的深入研究一直是凝聚态物理学的重要领域之一。论文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法进行计算,利用材料计算软件Materials Studio中CASTEP模块对合金实现建模、优化以及模拟计算。对full-Heusler合金Mn2Mn Z（Z=B,Al,Ga）和X2YAl（X,Y=Mn,Fe）的半金属性、磁性和力学等物理性能进行计算和分析后,得到如下主要研究成果:1.通过对结构的优化计算,获取了Mn2Mn Z（Z=B,Al,Ga）的平衡态及其相对应的最低能量,确定了合金的平衡晶格常数依次为5.46?、5.85?和5.87?。结合能带分析表明,Mn2Mn Al为亚铁磁半金属材料,Mn2Mn B为亚铁磁近半金属材料,Mn2Mn Ga是亚铁磁金属材料。通过态密度图分析可知,Z-2p态对磁性几乎不做贡献。而费米面附近,通过3d壳层的电子杂化,Mn1原子和Mn2原子贡献了大部分总态密度。力学性能计算说明Mn2Mn Al和Mn2Mn Ga是各向异性且拥有良好的易延展性材料,Mn2Mn B是各向异性的脆性材料。2.通过几何优化确定了Fe2FeAl,Mn2FeAl和Fe2Mn Al的能量最低态,得到Fe2FeAl、Mn2FeAl和Fe2Mn Al的平衡晶格常数分别为5.70?、5.75?和5.68?。并结合能带图分析得出结论:Fe2FeAl为铁磁体金属材料,Mn2FeAl为亚铁磁近半金属材料,Fe2Mn Al为铁磁体近半金属材料。通过态密度图分析可知,Al-2p态对磁性几乎没有贡献。而在费米面附近,Mn-3d和Fe-3d的杂化贡献了大部分的总态密度。力学性能计算说明Fe2FeAl,Mn2FeAl和Fe2Mn Al都是各向异性且拥有良好的易延展性材料。
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