沉積型CoPt二元合金團簇的磁性與磁各向異性的第一性原理研究.pdf

1、具有較強自旋-軌道耦合效應(yīng)的Pd、Pt元素與Fe、Co等鐵磁性元素結(jié)合在一起，可以形成具有高磁各項異性能(MAE)的硬磁二元合金團簇，它們有望發(fā)展成為新型高密度儲存的磁記錄材料。近期，針對它們的結(jié)構(gòu)和磁特性人們開展了廣泛的實驗研究，然而相關(guān)的理論工作還比較缺乏，調(diào)控性提高此類合金團簇的MAE還存在一定困難。為此，本文將重點考察Pt成份對團簇磁性和MAE的改善，揭示MAE來源的微觀機理，希望能獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、磁性強度高、單軸磁各向異性強

2、的二元硬磁合金團簇，從而達到從理論和實驗兩個角度來掌握它們的結(jié)構(gòu)生長和磁特性規(guī)律。
　　本文結(jié)合標(biāo)量相對論密度泛函方法(DFT)和全相對論的自旋-軌道耦合效應(yīng)(SOC)方法，研究了單原子以及小尺寸二元合金團簇ConPtn-x(n=1-3; x≤n)在Ni(100)表面的沉積行為，探索了團簇的結(jié)構(gòu)形貌、自旋磁矩、軌道磁矩、以及MAE。研究發(fā)現(xiàn):(1)單原子沉積傾向于占據(jù)Ni表面的FCC面心位，形成Pt-Ni或Co-Ni多鍵;Co2和

3、Pt2二聚物的兩個原子傾向于占據(jù)相鄰的兩個面心位;除Co3團簇的一個Co原子占據(jù)橋位外，其余團簇的原子都占據(jù)于FCC面心位，盡可能形成相鄰的緊湊結(jié)構(gòu)。(2)隨著團簇尺寸的增加，沉積體系的穩(wěn)定性相應(yīng)增加，但是Pt成份的摻入?yún)s會降低CoPt團簇的吸附穩(wěn)定性。(3)團簇Con在Ni(100)表面沉積后，由于Co-Ni之間的雜化成鍵作用使得Co原子的自旋磁矩稍微降低，Co原子的自旋磁矩值與團簇尺寸以及團簇原子的沉積位置之間的依賴度很小，Co原子

4、的自旋磁矩和軌道磁矩分別維持在2.0μB和0.15μB左右，但隨著尺寸的增加稍微減小;Co原子能誘導(dǎo)摻入的Pt原子產(chǎn)生0.35μB的自旋磁矩和0.25μB的軌道磁矩。通過Pt原子自旋-軌道耦合作用之后對Co的磁性所帶來的影響，在某種程度上要小于通過Co原子與Ni原子雜化作用之后所帶來的影響。(4)團簇的易磁軸均平行于Ni表面，Pt原子的摻入可以成倍地提升Co團簇的MAE值，使CoPt體系的MAE達到15-20meV左右。(5)氧化作用對