第一原理方法研究Full-Heusler合金X2YGa (X=Co, Fe, Ni;Y=V, Cr, Mn)的电子结构,磁性及半金属特性

来源 :延边大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengpeng19860223
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目前,以电子的电荷为基础的微电子学面临着它的物理极限,而以电子的自旋为基础的自旋电子学的研究已经引起了很多国家的高度重视.然而,自旋电子学器件的研制所遇到的关键问题之一是如何提高自旋电流从磁性材料注入到半导体材料之中的效率.半金属磁性材料作为一种新型的功能材料,即自旋向上态和自旋向下态分别具有金属性和半金属性质,从而产生完全极化的传导电子和接近100%的自旋极化率.具有较高居里温度的半金属铁磁体无疑将会成为理想的自旋电子注入源.  本文利用基于利用基于密度泛函理论(DFT)的全势线性缀加平面波(FLAPW)方法,结合广义梯度近似(GGA),研究三元Heusler合金X2 YGa(X=Co,Fe,Ni;Y=V,Cr,Mn)的电子结构,磁性以及半金属特性.  计算结果表明:  (1)从总能量随晶格常数的变化关系,得到了full-Heusler合金化合物Ni2VGa,Ni2CrGa和Fe2MnGa的最优化晶格常数,分别为5.797A,5.801A和5.685A.  (2)从化合物Co2VGa的态密度(DOS)图发现Fermi能级位于自旋向下子能带的带隙之中,而自旋向上的子能带存在有限的态密度,从而自旋极化率为100%.计算得到的总的自旋磁矩为2.000μB,完全符合Slater-Pauling法则(即Mt=Zt-24,其中Mt为总自旋磁矩,Zt为价电子总数),因此该化合物为半金属铁磁体.而化合物Co2CrGa,Fe2CrGa和Fe2MnGa的DOS图中,Fermi能级基本落在自旋向下的子能带的边缘处,并且计算得到的总自旋磁矩分别为3.047,1.006和2.037μB,基本符合Slater-Pauling法则,因此这三种化合物为准半金属铁磁体.化合物Co2MnGa,Ni2CrGa和Ni2MnGa的总自旋磁矩分别为4.134,3.175和4.118μB,他们均为一般铁磁体.化合物Fe2VGa和Ni2VGa的DOS图中,自旋向上态和自旋向下态的电子态呈对称分布,且总自旋磁矩都为0.000μB,从而它们是顺磁性铁磁体.
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