第一原理方法研究Full-Heusler合金Co2FeSi的原子無(wú)序性對(duì)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(cè)了Full-Heusler合金Co2FeSi為半金屬鐵磁性材料;并且,從實(shí)驗(yàn)上測(cè)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(bào)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(gè)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(wú)序性可能會(huì)對(duì)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(shì)線性綴加平面波方法(FLAPW)結(jié)合GGA+U方案研究了原子無(wú)序性對(duì)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(wú)序:Co-Fe原子無(wú)序，Co-Si原子無(wú)序，F(xiàn)e-Si原子無(wú)序，Co-Fe無(wú)序與Fe-Si無(wú)序同時(shí)發(fā)生的情況，Co-Si無(wú)序與Fe-Si無(wú)序同時(shí)發(fā)生的情況.計(jì)算結(jié)果表明:
　　(1)在Fe-Si原子無(wú)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(méi)有變化,其單位原胞總自旋磁矩也接近6μB.從計(jì)算得到的能態(tài)密度進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Fe-Si原子無(wú)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(wú)序時(shí),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(huì)遭到破壞,自旋極化率降至59％.如果

4、在Co-Fe無(wú)序基礎(chǔ)上又出現(xiàn)Fe-Si無(wú)序時(shí),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(wú)序或者同時(shí)存在Co-Si與Fe-Si無(wú)序時(shí),體系的半金屬性會(huì)受到嚴(yán)重影響,自旋極化率將被極大地降低.對(duì)于Co-Si和Fe-Si無(wú)序同時(shí)出現(xiàn)的情況,體系的總能量是所有無(wú)序當(dāng)中最高的,因此這種類型的無(wú)序是所研究的無(wú)序當(dāng)中最不容