四元Heusler合金的半金屬性研究.pdf

1、自旋電子學(xué)器件具有速度快、體積小、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。高自旋注入效率是實(shí)現(xiàn)高性能自旋電子學(xué)器件的關(guān)鍵。半金屬鐵磁體具有100％的自旋極化率，是理想的半導(dǎo)體自旋電子注入源。
　　借助計算機(jī)模擬來設(shè)計新材料和改進(jìn)材料的性能，是目前凝聚態(tài)物理和材料物理領(lǐng)域的重要研究方向之一。本文主要利用基于密度泛函理論的第一性原理方法，對四元Heusler合金CoFeCrZ(Z=Al，Si，Ga，Ge)和CoMnCrSi的電子結(jié)構(gòu)、磁性和表面性質(zhì)進(jìn)行了計算研

2、究。
　　對于四元的Heusler合金CoFeCrZ，當(dāng)采用廣義梯度近似時， CoFeCrGa和CoFeCrGe是近半金屬，而CoFeCrAl和CoFeCrSi是極好的半金屬， CoFeCrAl和CoFeCrSi的半金屬帶隙分別為0.16和0.28 eV。CoFeCrAl和CoFeCrSi表現(xiàn)出對晶格壓縮的穩(wěn)定性，即當(dāng)CoFeCrAl和CoFeCrSi分別晶格壓縮7％和4％時仍保持半金屬性。當(dāng)考慮庫侖相互作用時， CoFeCrAl

3、和CoFeCrGa失去了半金屬性，而CoFeCrSi和CoFeCrGe仍保持半金屬性。另外，當(dāng)考慮和不考慮反位缺陷時，CoFeCrSi的(001)表面都失去了半金屬性。
　　對于CoMnCrSi，計算結(jié)果表明，其類(Ⅰ)結(jié)構(gòu)是很好的半金屬且半金屬帶隙為0.31 eV，而類(Ⅱ)結(jié)構(gòu)則為近半金屬。當(dāng)類(Ⅰ)結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)在5.50到5.80之間變化時，類(Ⅱ)結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)在5.60到5.80之間變化時，半金屬性都得到了保持。此外,