稀磁半导体材料居里温度的极值点

以Zener模型为基础,考虑反铁磁性交换作用对DMS材料居里温度的影响,理论计算得到了居里温度关于掺杂浓度和反铁磁性交换作用的二元函数,对GaAs ∶ TM(Ga,TM)As (TM=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)的居里温度做了详细分析得到:n型半导体居里温度有一个极大值,而p型掺杂是单调的递增。     

Y2(Fe1-x-y,Coy,Crx)17化合物的结构及居里温度

通过x射线衍射及磁测量手段研究了Y2(Fe1-y-x,Coy,Crx)17化合物的结构及居里温度.研究结果表明Y2(Fe1-y-x,Coy,Crx)17化合物具有六角相的Th2Ni17型结构.随着x的增加,Y2(Fe1-y-x,Coy,Crx)17化合物的单胞体积呈现先小后大的非线性减小.通过Y2(Fe1-y-x,Coy,Crx)17化合物居里温度的变化,研究了Y2Fe17化合物中哑铃晶位上的Fe原子对之间的交换作用,从而在实验上证明了在Y2Fe17化合物中,哑铃晶位上的Fe原子对之间存在反铁磁交换作用,研究结果表明在Y2Fe17化合物中,Cr,Co同时少量替代Fe时,化合物的居里温度有显著提高.     

Co掺杂对La5/8Ca3/8MnO3体系铁磁有序的影响与电子的局域化效应

系统研究了强关联锰氧化物La5/8Ca3/8Mn1-xCoxO3(x=0,0.05)体系的结构和输运特性.结果表明,样品均为很好的正交O′单相结构,Mn位5%Co掺杂明显影响了样品铁磁-顺磁(FM-PM)转变和金属-绝缘体(M-I)转变,M-I转变温度TM-I从未掺杂时的271K降至227K,对应的峰值电阻率ρp增大;随着TM-I的降低,Tc同时降低,磁电阻MR%亦相应增加;La5/8Ca3/8MnO3样品在Tc以下表现出长程铁磁有序态,Mn位5%Co掺杂样品则表现为团簇玻璃型短程铁磁有序行为.证明Co掺杂引起电子的局域化效应乃是导致体系输运行为发生变化的主要原因.同时,从Mn3 -O2--Mn4 双交换(DE)作用和超交换(SE)相互作用机制等出发,对样品的输运行为、CMR效应以及与Co掺杂之间的关联进行了讨论.     

TM掺杂的Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体电磁性质的第一原理计算

使用基于自旋局域密度泛函理论的第一性原理方法对3d过渡金属(TM=V，Cr，Mn，Fe，Co和Ni)掺杂的Ⅲ-Ⅴ族半导体(GaAs和GaP)的电磁性质进行了计算.结果发现：用V，Cr和Mn掺杂时体系将出现铁磁状态，而Fe掺杂时将出现反铁磁状态，Co和Ni掺杂时，其磁性则不稳定.其中，Cr掺杂的GaAs和GaP将可能是具有较高居里温度的稀磁半导体(DMS).在这些DMS系统中，V离子的磁矩大于理论期待值，Fe，Co和Ni离子的磁矩小于理论期待值，Cr和Mn离子的磁矩与期待值的差距取决于晶体的对称性以及磁性离子的能带分布.此外，使用Si和Mn共同对Ⅲ-Ⅴ族半导体进行掺杂，将有利于DMS表现为铁磁状态，并可以使体系的T_C进一步提高. 关键词： 稀磁半导体 过渡金属 掺杂 共掺杂     

Co掺杂对La5／8Ca3／8MnO3体系铁磁有序的影响与电子的局域化效应

系统研究了强关联锰氧化物La5／8Ca3／8Mn1-xCoxO3（x=0，0．05）体系的结构和输运特性．结果表明，样品均为很好的正交O′单相结构，Mn位5％Co掺杂明显影响了样品铁磁—顺磁（FM-PM）转变和金属-绝缘体（M-I）转变，M-I转变温度TM-I从未掺杂时的271K降至227K，对应的峰值电阻率ρp增大；随着TM-I的降低，Tc同时降低，磁电阻MR％亦相应增加；La5／8Ca3／8MnO3样品在Tc以下表现出长程铁磁有序态，Mn位5％Co掺杂样品则表现为团簇玻璃型短程铁磁有序行为．证明Co掺杂引起电子的局域化效应乃是导致体系输运行为发生变化的主要原因．同时，从Mn^3＋-O^2--Mn^4＋双交换（DE）作用和超交换（SE）相互作用机制等出发，对样品的输运行为、CMR效应以及与Co掺杂之间的关联进行了讨论．     

Co掺杂对钙钛矿锰氧化物La0.8Sr0.2MnO3磁性的影响

采用传统的高温固相反应法制备La0.8Sr0.2Mn1-xCoxO3（x=0,0.1）系列多晶样品,采用X射线衍射（XRD）测量样品的结构,并用物性测量系统（PPMS）探究样品的磁化强度随温度的变化曲线（M-T）,以及在不同的温度下磁化强度随外加磁场的变化曲线（M-H）。结果表明：当温度高于TG时,样品呈现出纯顺磁态,当TG相似文献   

TM掺杂Ⅱ-Ⅳ-V2黄铜矿半导体的电磁性质

利用自旋局域密度泛函的第一性原理对3d过渡金属(TM=V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni)掺杂的Ⅱ-Ⅳ-V2(CdGeP2和ZnGeP2)黄铜矿半导体的电磁性质进行系统计算.结果发现V和Cr掺杂的CdGeP2和ZnGeP2将出现铁磁状态(FM),Mn,Fe以及Co掺杂的CdGeP2和ZnGeP2将出现反铁磁状态(AFM),而Ni掺杂时,稀磁半导体(DMS)的磁性比较不稳定.其中Cr掺杂的CdGeP2和ZnGeP2将可能是具有较高居里温度Tc的DMS.当TM-3d电子的t2g态部分被填充时,其掺杂的DMS将出现FM状态;而当TM-3d电子的t2g态全满或者全空时,其掺杂的DMS将出现AFM状态.在(Cd,Mn)GeP2和(Zn,Mn)GeP2中分别掺入电子和空穴载流子,可以发现载流子是否具有TM-3d电子的巡游特性是DMS是否出现FM状态的主要原因.     

TM掺杂Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ2黄铜矿半导体的电磁性质

利用自旋局域密度泛函的第一性原理对3d过渡金属(TM=V，Cr，Mn，Fe，Co和Ni)掺杂的Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ2(CdGeP2和ZnGeP2)黄铜矿半导体的电磁性质进行系统计算，结果发现：V和Cr掺杂的CdGeP2和ZnGeP2将出现铁磁状态(FM)，Mn，Fe以及Co掺杂的CdGeB和ZnGeP2将出现反铁磁状态(AFM)，而Ni掺杂时，稀磁半导体(DMS)的磁性比较不稳定，其中Cr掺杂的CdGeP2和ZnGeP2将可能是具有较高居里温度Tc的DMS，当TM-3d电子的t2g态部分被填充时，其掺杂的DMS将出现FM状态；而当TM-3d电子的t2g态全满或者全空时，其掺杂的DMS将出现AFM状态，在(Cd，Mn)GeP，和(Zn，Mn)(GeP2中分别掺入电子和空穴载流子，可以发现载流子是否具有TM-3d电子的巡游特性是。DMS是否出现FM状态的主要原因。     

Ru掺杂La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xRuxO3的磁性和输运性质

利用固相反应法制备了Ru掺杂La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xRuxO3(x=0～0.06)的多晶样品,探讨了Ru掺杂对体系结构,输运性质以及磁电阻的影响.多晶X射线衍射证实所有样品均保持简单立方钙钛矿结构.通过零场冷却(ZFC)和加场冷却(FC)下的磁化曲线的测量发现随温度降低样品发生了顺磁(PM)到铁磁(FM)的相变,且样品的居里温度(Tc)随Ru掺杂发生了显著的变化,从x=0.00时的306.7K,下降到x=0.02时的294.3K,紧接着又上升到x=0.04时的302.4K.测得居里温度明显高于La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xMoxO3体系,而且其磁性也大为增强.由零场和外加磁场H=1T测量得到样品的ρ～T曲线表明随温度降低样品同时发生了从绝缘体到金属的转变,绝缘体-金属转变温度低于相应的居里温度.适量的Ru掺杂降低了样品的电阻率,增强了低温时的磁电阻.     

KKR-CPA-LDA计算方法对CuMnAl和CoMnAl以及CuCoMnAl合金的磁性研究

采用KKR-CPA-LDA方法研究了CuMnAl,CoMnAl和CuCoMnAl四元合金中磁性原子磁矩和Co-Mn间的交换作用.通过与实验结果对比,揭示了Mn的磁矩和Co的磁矩以及它们的相互作用随成分变化的规律.研究发现,在Cu₅₀Mn_25+xAl25-x合金中超过化学配比并占据Al位的Mn原子是反铁磁的,而且由于近邻环境的不同,其磁矩大于原有Mn原子的磁矩.在Co₅₀Mn_{25+< 关键词： KKR-CPA-LDA计算 Co-Mn间交换作用}     

Heusler合金Mn50–xCrxNi42Sn8的相变、磁性与交换偏置效应

研究了Mn50–xCrxNi42Sn8 (x=0, 0.4, 0.6, 0.8)多晶样品的相变、磁性和交换偏置效应.结果表明,该系列合金在室温下都具有非调制的四方马氏体结构.马氏体逆相变温度随Cr含量增加而逐渐降低. 20 k Oe磁场下的M-T曲线表明,该系列合金的磁性比较弱.两相之间的磁性差最大为△M=7.61 emu/g.磁性的变化主要与Mn-Mn间距的变化以及Ni(A位)-Mn(D位)间杂化作用的强弱有关.在低温下,马氏体相的磁性随着Cr含量增加而增强.在500 Oe的外加磁场作用下,从室温冷却到5 K,在Mn50Ni42Sn8合金中观察到高达2624 Oe的交换偏置场.随着Cr含量的增加,交换偏置场逐渐减小.当Cr含量x=0.8时,随着冷却场的增加, 5 K时的交换偏置场先迅速增加然后逐渐减小.当冷却场为500 Oe时,交换偏置场最大.这主要归因于自旋玻璃态与反铁磁性区域的界面交换耦合作用的变化.     

Quaternary Heusler compounds Co(2-x)Rh(x)MnZ (Z = Ga, Sn, Sb): crystal structure, electronic structure, and magnetic properties

Within the huge family of Heusler compounds only a few quaternary derivatives are known that crystallize in the F43m space group. In this work, the yet unreported compounds CoRhMnZ (Z = Ga, Sn, Sb) and the alloy Co(0.5)Rh(1.5)MnSb were investigated in detail by experimental techniques and theoretical methods. The ab initio calculations predict the CoRhMnZ compounds to be half-metallic ferromagnets or to be close to the half-metallic ferromagnetic state. Calculations of the elastic constants show that the cubic structure is stable in compounds containing Mn. Both calculations and experiment reveal that Mn cannot be exchanged by Fe (CoRhFeGa). The low temperature magnetization of the compounds is in the range of 3.4-5.5 μ(B) depending on the composition. The best agreement between experiment and calculation has been achieved for CoRhMnSn (5 μ(B)). The other compounds are also cubic but tend to anti-site disorder. Compared to Co(2)MnSn it is interesting to note that the magnetic properties and half-metallicity are preserved when replacing one of the 'magnetic' Co atoms by a 'non-magnetic' Rh atom. This allows us to increase the spin-orbit interaction at one of the lattice sites while keeping the properties as a precondition for applications and physical effects relying on a large spin-orbit interaction. The Curie temperatures were determined from measurements in induction fields of up to 1 T by applying molecular field fits respecting the applied field. The highest Curie temperature was found for CoRhMnSn (620 K) that makes it, together with the other well defined properties, attractive for above room temperature spintronic applications.     

Formation of quaternary all-d-metal Heusler alloy by Co doping fcc type Ni2MnV and mechanical grinding induced B2-fcc transformation

The structure of the all-d-metal alloy Ni$_{50-x}$Co$_{x}$Mn$_{25}$V$_{25}$ ($x = 0$-50) is investigated by using theoretical and experimental methods. The first-principles calculations indicate that the most stable structure of the Ni$_{2}$MnV alloy is face-centered cubic (fcc) type structure with ferrimagnetic state and the equilibrium lattice constant is 3.60 Å, which is in agreement with the experimental result. It is remarkable that replacing partial Ni with Co can turn the alloy from the fcc structure to the B2-type Heusler structure as Co content $x > 37$ by using the melting spinning method, implying that the d-d hybridization between Co/Mn elements and low-valent elements V stabilizes the Heusler structure. The Curie temperature $T_{\rm C}$ of all-d-metal Heuser alloy Ni$_{50-x}$Co$_{x}$Mn$_{25}$V$_{25}$ ($x > 37$) increases almost linearly with the increase of Co due to that the interaction of Co-Mn is stronger than that of Ni-Mn. A magnetic transition from ferromagnetic state to weak magnetic state accompanying with grinding stress induced transformation from B2 to the dual-phase of B2 and fcc has been observed in these all-d-metal Heusler alloys. This phase transformation and magnetic change provide a guide to overcome the brittleness and make the all-d-metal Heusler alloy interesting in stress and magnetic driving structural transition.     

Mn/Cr掺杂对Ni-Fe-Ga合金相变和磁性转变的影响

系统研究了Mn和Cr元素掺杂对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金马氏体相变温度和居里温度的影响.研究表明:随着Mn含量的增加,Ni_(55-x)Mn_xFe_(18)Ga_(27)系列合金的马氏体相变温度逐渐降低,居里温度有所增加;Ni_(55)Fe_(18-x)Mn_xGa_(27)系列合金的马氏体相变温度也逐渐降低,但居里温度变化并不明显.随着Cr含量的增加,Ni_(55-x)Cr_xFe_(18)Ga_(27)系列合金的马氏体相变温度明显降低,居里温度则小幅度降低;Ni_(55)Fe_(18-x)Cr_xGa_(27)系列合金的马氏体相变温度和居里温度均有规律的降低.     

Effects of Cu on the martensitic transformation and magnetic properties of Mn_(50)Ni_(40)In_(10) alloy

The structures, the martensitic transformations, and the magnetic properties are studied systematically in Mn50Ni40-xCuxIn10, Mn50-xCuxNi40In10, and Mn50Ni40In10-xCux alloys. The partial substitution of Ni by Cu reduces the martensitic transformation temperature, but has little influence on the Curie temperature of austenite. Comparatively, the martensitic transformation temperature increases and the Curie temperature of austenite decreases with the partial replacement of Mn or In by Cu. The magnetization difference between the austenite phase and the martensite phase reaches 70 emu/g in Mn50Ni39Cu1In10; a field-induced martensite-to-austenite transition is observed in this alloy.     

Ga含量对Mn2-xNiGa1+x结构和磁性的影响

系统研究了铁磁性形状记忆合金Mn_{2 -x}NiGa_1+x的结构、磁性和有序化转变. 研究表明: 随着Ga含量的增加, Mn_{2 -x}NiGa_1+x的母相结构由Hg₂CuTi 型逐渐转变到Cu₂MnAl型Heusler结构. 母相的晶格常数先增加后降低, 当x=0.3时达到最大值. 0.3 ≤x ≤0.8时, 材料除呈现Heusler结构的主相之外, 还出现了Ni₂In型六角相. 过渡金属中3d电子之间交换相互作用的减弱, 导致Mn_2-xNiGa_1+x主相的居里温度由Mn₂NiGa的590 K逐渐降低至Ga₂MnNi的220 K左右; 当x=0.6–0.8时, Ni₂In型六角相的居里温度与主相的居里温度出现分离. Ga对Mn的替代引起合金中原子间耦合作用的变化, 导致低温下Mn_{2 -x}NiGa_1+x的饱和磁化强度先增加后降低, 即x≤0.4时呈上升趋势, x>0.4时急剧下降. 差热分析结果显示, 随着x从0增加到1, 样品熔化温度逐渐降低, B2相到Heusler相的转变温度先降低后增加.     

掺Mn对NiFeGa磁性形状记忆材料单晶特性的影响

在单晶Ni₅₄Fe₁₉Ga₂₇中掺入少量Mn，对增强磁交换相互作用，提高居里温度和稳定了B2相并增强晶格的刚度，起到了非常明显的作用.Mn的存在使样品中取向内应力得以保持，提高了变体择优取向的水平，大大提高了单晶的相变应变和磁场增强作用.发现内应力对超弹性性质的影响也很明显. 关键词： 磁性形状记忆合金 NiFeGa 单晶 超弹性     

Co掺杂对铁磁金属La0.8Sr0.2MnO3磁电阻影响机理

通过对La_0.8Sr_0.2Mn_1-yCo_yO₃(y≤02)饱和磁矩和输运的测量,研究了Co对La_0.8Sr_0.2MnO₃的磁电阻影响机制.结果表明,在La_0.8Sr_0.2Mn_1-yCo_yO₃（y≤02）中Co³⁺离子是低自旋态.由于Mn³⁺—O—Co³⁺—O—Mn³⁺类型的磁交换与Mn³⁺-Mn⁴⁺离子间双交换作用相比较弱,Curie温度T_C附近的磁电阻随着Co掺杂量的增加而降低.与此相反,由于Co²⁺离子与e_g巡游电子的反铁磁交换耦合作用,低温区间的磁电阻随着Co掺杂量的增加而升高. 关键词： 低自旋 磁电阻 磁交换作用     

Effect of Co or Mn addition on the soft magnetic properties of amorphous Fe89−xZr11Bx (x=5, 10) alloy ribbons

The temperature and field dependent magnetic properties of melt-spun amorphous Fe_89−x−yZr₁₁B_x(Co,Mn)_y (x=5, 10 and 0≤y≤10) alloys in the temperature range 5-1200 K are reported. The Curie temperature and saturation magnetization at room temperature increase (decrease) almost linearly with Co (Mn) addition. With increasing Co concentration, the room temperature coercivity increases at the rate of 2.26 (0.28) A/m per at% for the x=5 (10) samples. The high-field magnetic susceptibility and local magnetic anisotropy decrease (increases) rapidly with increasing Co (Mn) concentration. The thermomagnetic curves show a marked increase in magnetization above 850 K corresponding to the crystallization of α-FeCo (α-Fe) phase in samples containing Co (Mn). The Curie temperature of the crystalline phase increases (remains same) with increasing Co (Mn) concentration with the formation of α-FeCo (α-Fe). Addition of Co up to 10 at% in Fe-Zr-B improves the room temperature saturation magnetization from 0.56 to 1.2 T, and Curie temperature from 315 to 476 K. Also, the coercivity increases with Co addition from 1.27 to 23.88 A/m for x=5 and from 7.64 to 10.35 A/m for x=10 alloy. The non-collinear spin structures that characterize Fe rich Fe-Zr-B amorphous alloys have been used to describe the observed results.