四元Heusler合金Co_2V_(1-x)Cr_xAl的电子结构、磁性及半金属性研究

利用第一性原理计算方法,研究了L2_1型Heusler合金Co_2V_(1-x)Cr_xAl(x=0、0.25、0.5、0.75、1)的磁性、电子结构、半金属性及四方变形等。结果表明,随着Cr掺杂浓度的提高,合金总磁矩主要由Co的d电子贡献,总磁矩线性升高,符合Slater-Pauling规则,晶格常数线性减小,符合Vegard定律;此外,随着x的增加,费米面从临近导带底向靠近价带顶移动,能隙宽度增加,当x>0.25时,合金具有半金属性。Co_2V_(0.5)Cr_(0.5)Al合金由于费米面位于自旋向下带带隙中部,抗原子无序能力强,在整个合金系列中半金属稳定性最佳,且在四方变形研究中,当c/a在0.92~1.07范围内时,该合金仍能保持稳定的半金属性。

Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl的电子结构、磁性和半金属性研究

基于密度泛函理论(DFT),使用广义梯度近似(GGA)研究了Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl在不同Fe掺杂比例x时的电子结构、磁性和半金属性。结果表明,随着Fe掺杂比例x的增加,合金的晶格常数和磁矩均线性降低,分别满足了Vigard和Slater-Pauling规律;当x=1时,CoFeVAl合金的总磁矩与Co_2VAl(x=0)相比降低了50%,虽然费米面处出现了少量的态密度,丧失了半金属性,但其自旋极化率高达90%,仍被认为是一种很好的自旋电子学材料;此外,自旋向下带带隙宽度随x的增加逐渐变小,费米面向导带底移动,这不仅与X位原子间相互作用有关,还可能与Y位原子的轨道位置相关。

Heusler合金Co_2V_xMn_(1-x)Al的电子结构、磁性及半金属性

采用基于密度泛函理论(density functional theory,DFT)的缀加平面波方法,使用广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA)对Heusler合金Co_2V_xMn_(1-x)Al(x=0,0.25,0.5,0.75,1)的磁性、半金属性及电子结构进行了研究,揭示了晶格常数、总磁矩及费米能级随合金成分变化的规律,讨论了原子间相互作用对能隙的影响.研究发现,随着x的增加,系列合金的晶格常数呈线性增加,满足维加德定律(Vegard’s law);系列合金的总磁矩呈线性下降趋势,符合S-P规则(Slater-Pauling rule).随着x的增加,费米能级逐渐从Co_2MnAl的价带顶移动至Co_2VAl的导带底.当x=0.5时,费米能级恰好处于能隙中部且合金的形成热最低,此时合金具有最佳的半金属稳定性.结果表明四元合金有可能成为具有更高自旋极化率和更强抗干扰能力的自旋电子学材料.