第一原理方法研究Full-Heusler合金Co2FeSi的原子無序性對半金屬特性的影響.pdf

1、最近,物理學(xué)工作者應(yīng)用第一原理方法從理論上預(yù)測了Full-Heusler合金Co2FeSi為半金屬鐵磁性材料;并且,從實驗上測得這種材料的磁矩為整數(shù)(單位原胞的自旋磁矩為6μB),居里溫度約為1100 K. Co2FeSi的磁矩和居里溫度是目前為止所報道的半金屬性Heusler化合物中最高的,這種性質(zhì)決定了其在自旋電子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域里將成為一個非常理想的候選材料.然而,在半金屬材料中不同原子之間的無序性可能會對半金屬材料的半金屬性產(chǎn)生極大的

2、影響.
　　本文應(yīng)用全勢線性綴加平面波方法(FLAPW)結(jié)合GGA+U方案研究了原子無序性對Full-Heusler合金Co2FeSi的電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)的影響.本工作中,我們考慮了五種類型的原子無序:Co-Fe原子無序，Co-Si原子無序，F(xiàn)e-Si原子無序，Co-Fe無序與Fe-Si無序同時發(fā)生的情況，Co-Si無序與Fe-Si無序同時發(fā)生的情況.計算結(jié)果表明:
　　(1)在Fe-Si原子無序中，Co、Fe原子的平均自旋磁

3、矩與有序結(jié)構(gòu)的相比幾乎沒有變化,其單位原胞總自旋磁矩也接近6μB.從計算得到的能態(tài)密度進一步發(fā)現(xiàn)Fe-Si原子無序體系在U7.5和U10的情況下具有準(zhǔn)半金屬特性,而在U15和U20的情況下體系完全表現(xiàn)為半金屬鐵磁性行為.
　　(2)當(dāng)體系出現(xiàn)Co-Fe無序時,在U7.5～U15的范圍內(nèi)體系依然保持半金屬性質(zhì),但體系的總自旋磁矩則從有序體系的48μB降低到44μB;而在U20的情況體系的半金屬性會遭到破壞,自旋極化率降至59％.如果

4、在Co-Fe無序基礎(chǔ)上又出現(xiàn)Fe-Si無序時,在U7.5，U10和U20的情況體系依然保持良好的半金屬性.但在U15的情況,體系的半金屬性消失,自旋極化率只有15%.
　　(3)當(dāng)Co2FeSi中存在Co-Si無序或者同時存在Co-Si與Fe-Si無序時,體系的半金屬性會受到嚴(yán)重影響,自旋極化率將被極大地降低.對于Co-Si和Fe-Si無序同時出現(xiàn)的情況,體系的總能量是所有無序當(dāng)中最高的,因此這種類型的無序是所研究的無序當(dāng)中最不容