基于密度泛函理论及虚晶近似的(PrxSm1?x)2(Co0.7Cu0.2Fe0.1)17 (x = 0~0.2)磁性研究

Sm2Co17作为第二代高磁密度材料得到广泛关注,研究表明,基于Sm2Co17的镨(Pr)、铜(Cu)、铁(Fe)四元掺杂能显著提升其磁性能,为研究不同镨掺杂浓度对Sm2Co17磁性影响,本文基于第一性原理密度泛函理论、平面波赝势及虚晶近似法,结合CASTEP软件包,使用LDA + U并进行自旋极化计算,研究了镨(Pr)、铜(Cu)、铁(Fe)元素替位掺杂Sm2Co17体系:(PrxSm1−x)2(Co0.7Cu0.2Fe0.1)17的体系能量、分态密度、波尔磁矩等性质,研究表明,(PrxSm1−x)2(Co0.7Cu0.2Fe0.1)17体系的总态密度在−40 eV附近主要由S轨道贡献,总态密度在−20 eV附近主要由P轨道贡献,镨(Pr)掺杂对D轨道和F轨道贡献最大,铜(Cu)、铁(Fe)元素掺杂对S轨道、P轨道和F轨道贡献较大,而F轨道贡献则来自于镨(Pr)且其自旋向下的密度远高于其自旋向上的密度,同时,随着镨元素掺杂比例的提高,体系总能量在逐步降低,说明体系更加稳定,同时,随着掺杂比例的不断变化,体系的波尔磁矩结果呈现波动特性,在x = 0.1时,(PrxSm1−x)2(Co0.7Cu0.2Fe0.1)17呈现出更低的体系总能量和更高的波尔磁矩,说明镨(Pr)掺杂比例10%时(PrxSm1−x)2(Co0.7Cu0.2Fe0.1)17体系具有更优的磁性能,本文的研究有助于优化钐钴四元掺杂永磁体的设计。