Heusler合金Co2FeSi1-xGax的電子結(jié)構(gòu)及磁性質(zhì).pdf

1、半金屬材料近年來成為了大家進(jìn)行研究的熱點之一，由于它的費米面處于自旋向下子能帶帶隙中，顯示為半導(dǎo)體性;而自旋向上子能帶穿過了費米面，顯示為金屬性，因此，這種特殊的能帶結(jié)構(gòu)使半金屬材料在費米面處具有100％的自旋極化，可以高效的將不同自旋特征的電子注入到半導(dǎo)體中，實現(xiàn)自旋輸運，在隧道結(jié)、磁傳感器、自旋閥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　 在deGroot及他的團(tuán)隊于1983年采用第一性原理計算方法在理論上首次發(fā)現(xiàn)half-Heusl

2、er合金NiMnSb具有半金屬性之后，越來越多的Heusler合金被證實具有半金屬性并被歸為半金屬鐵磁體。在眾多Heusler合金中，Co2FeSi由于具有高達(dá)6μ的磁矩和1100K的居里溫度而備受研究者的青睞。對Co2FeSi的電子結(jié)構(gòu)及磁性的研究表明:Heusler合金Co2FeSi具有半金屬性，但由于其費米面處于自旋向下子能帶頂部，容易受到溫度升高、無序、晶格缺陷等因素的影響而喪失半金屬性。另外，在對Co2FeSi的理論研究中發(fā)現(xiàn)

3、，經(jīng)典的交換關(guān)聯(lián)勢如GGA或LDA，由于過渡金屬d電子的強關(guān)聯(lián)勢，不能精準(zhǔn)的描述電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)。本文以Heusler合金Co2FeSi為基本構(gòu)型，在Si位摻入不同濃度的Ga元素，采用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理計算，結(jié)合GGA+U方案，對Co2FeSi在Ga摻雜情況下的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)以及磁性質(zhì)進(jìn)行了研究。我們研究的主要內(nèi)容如下:
　　 1.采用GGA+U的方法對Co2FeSi進(jìn)行幾何優(yōu)化，并通過大量的模擬計算得出

4、，當(dāng)UCo=2.1eV，UFe=2.5eV時，模擬計算所得Co2FeSi晶格常數(shù)與實驗測量所得最為接近。
　　 2.對Co2FeSi1-xGax（摻雜比例x=0，0.25，0.5，0.75，1）的電子結(jié)構(gòu)研究表明，當(dāng)摻雜濃度x=0.5時，體系的費米面處于自旋向下子能帶帶隙中部，因此，Heusler合金Co2FeSi0.5Ga0.5具有良好的半金屬穩(wěn)定性。
　　 3.對Co2FeSi1-xGax（摻雜比例x=0，0.25，