Heusler合金Co2MnAl表面電子結(jié)構(gòu)、磁性和自旋極化的第一性原理研究.pdf

1、半金屬鐵磁體因為能夠極大的提高從鐵磁體注入電子到半導(dǎo)體時的自旋極化率，因而受到了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。Heusler合金Co2MnAl由于較高的自旋極化和磁矩以及超過常溫的居里溫度，而被認(rèn)為是理想的自旋電子注入源之一。
　　本文基于密度泛函理論的第一性原理的投影擴(kuò)充波函數(shù)(ProjectorAugmented Wave，PAW)方法，結(jié)合廣義梯度近似(GGA)并考慮有效庫侖交換作用U,研究了L21和B2結(jié)構(gòu)下的Heusler合金Co2

2、MnAl體材料及其(100)表面原子的原子弛豫、電子結(jié)構(gòu)、磁性和自旋極化行為。計算結(jié)果表明:
　　(1)體材料Co2MnAl的自旋極化和磁屬性在小范圍內(nèi)的四方形變下是穩(wěn)定的。L21結(jié)構(gòu)的居里溫度Tc計算結(jié)果為789K，這比B2結(jié)構(gòu)（Tc=723K）高出了約60K。在GGA近似下，L21結(jié)構(gòu)和B2結(jié)構(gòu)的總磁矩約為4μB，這與實驗值符合的很好，而在GGA+U近似下會得到一個更大的值，并且這個值對于U有很強(qiáng)的依賴性。電子結(jié)構(gòu)計算說明了在

3、L21結(jié)構(gòu)，自旋向下帶有一個能隙，而這個帶隙在B2結(jié)構(gòu)中卻消失了。在L21結(jié)構(gòu)和B2結(jié)構(gòu)中，自旋向下帶費米能級處的態(tài)密度DOS非常低，因此合金都展現(xiàn)了相對較高的自旋極化率P。
　　(2)L21和B2結(jié)構(gòu)的Co2MnAl(100)表面由于Co-Mn和Co-Al的成鍵差異，使得不同原子分別發(fā)生不同程度的伸縮。與塊體相比，Co和Mn原子的自旋磁矩由于表面效應(yīng)而明顯增大，電子結(jié)構(gòu)計算顯示L21結(jié)構(gòu)塊體中的帶隙被表面態(tài)破壞，表面效應(yīng)使得兩種