Co50Fe25-xMnxSi25系列合金的结构、磁性和半金属性研究

利用实验和能带计算相结合的方法,对介于两种预期的半金属Heusler合金Co₂FeSi和Co₂MnSi间的四元合金Co₅₀Fe_25-xMn_xSi₂₅的晶体结构、磁性、能带结构和半金属性进行了研究.采用考虑库仑相互作用的的广义梯度近似方法计算了系列合金的能带结构,通过与实验结果进行对比,揭示了成分变化过程中合金分子磁矩及原子磁矩的变化规律.研究发现, 关键词： 磁性 半金属 Heusler合金     

封面故事

在磁性马氏体结构相变研究中,元素替代是对材料相变温度调控的一个有效方法.替代过程中不同原子配置下的化学键合作用势必影响体系的相稳定性.因此,研究体系化学键强度的变化成为理解相变温度变化的有效途径.电子定域函数(ELF)可以反映不同原子成键时的电子对分布情况,而成为直观而定量地描述各类化学键成键状态及变化的有力     

Structural,magnetic properties,and electronic structure of hexagonal FeCoSn compound

The structural, magnetic properties, and electronic structures of hexagonal Fe Co Sn compounds with as-annealed bulk and ribbon states were investigated by x-ray powder diffraction(XRD), differential scanning calorimetry(DSC), transmission electron microscope(TEM), scanning electron microscope(SEM), magnetic measurements, and first-principles calculations. Results indicate that both states of FeCoSn show an Ni_2In-type hexagonal structure with a small amount of FeCo-rich secondary phase. The Curie temperatures are located at 257 K and 229 K, respectively. The corresponding magnetizations are 2.57 μB/f.u. and 2.94 μB/f.u. at 5 K with a field of 50 kOe(1 Oe = 79.5775 A·m~(-1)). The orbital hybridizations between 3 d elements are analyzed from the distribution of density of states(DOS), showing that Fe atoms carry the main magnetic moments and determine the electronic structure around Fermi level. A peak of DOS at Fermi level accounts for the presence of the FeCo-rich secondary phase. The Ni_2In-type hexagonal FeCoSn compound can be used during the isostructural alloying for tuning phase transitions.     

Possible Martensitic Transformation in Heusler Alloy Pt_2MnSn from First Principles

Using density functional theory calculations, we investigate the tetragonal distortion, electronic structure and magnetic property of Pt_2 Mn Sn. The results indicate that, when the volume-conserving tetragonal distortion occurs, the energy minimum appears at c/a(6 = 0.84, and the energy difference between the minimum and cubic phase is as high as 107 me V/f.u. Thus from the point of view of thermodynamics, martensitic transformation may occur in Pt_2 Mn Sn with decreasing the temperature. The electronic structure of its cubic and martensitic phases also approves this. Moreover, both the cubic and tetragonal phases of Pt_2 Mn Sn are ferromagnetic structures and their total magnetic moments are 4.26 μ_B and 4.12 μ_B, respectively.     

Heusler型X_2RuPb(X=Lu,Y)合金的反带结构和拓扑绝缘性

采用第一性原理的计算方法,在不同条件下对Heusler型X2RuPb(X=Lu,Y)体系的电子结构展开研究.计算结果表明,这些合金在适当晶格变形或掺杂条件下,能够具有真正的拓扑绝缘体特性.杂化作用和自旋-轨道耦合作用都对材料产生"反带"结构发挥作用.但是针对不同成分所构成的材料,它们各自所起作用的程度有所不同,二者可以相辅相成.利用替换掺杂和四角变形双重调控方式可以更理想地进行"反带"结构调控进而获得理想的拓扑绝缘体,这对于材料的实际制备具有重要意义.     

CuHg_2Ti型Ti_2Cr基合金的电子结构、能隙起源和磁性研究

利用第一性原理计算方法,研究了CuHg2Ti结构下Ti2CrK(K=Sb,Ge,Sn,Sb,Bi)系列合金的电子结构、能隙起源和磁性.研究发现:Ti2CrK(K=Si,Ge)合金是普通半导体材料;Ti2CrK(K=Si,Bi)合金是亚铁磁性半金属材料,其半金属性能隙受到Sb和Bi原子s态的直接影响;Ti2CrSn合金是完全补偿的亚铁磁性半导体.基于Ti2CrSn合金两个自旋方向上的能隙起源不同,通过Si和Ge替换掺杂同族Sn元素调制能隙的宽度,获得了完全补偿亚铁磁性自旋无能隙材料;通过Fe和Mn替换掺杂过渡族Cr元素获得了一系列半金属材料.Ti2Cr1-xFexSn和Ti2Cr1-xMnxSn合金都具有亚铁磁性.所研究的这些半金属性合金的分子磁矩Mtotal与总的价电子数Zt服从Mtotal=Zt-18规则.     

Ni52Mn24Ga24单晶中取向内应力的热动力学计算

测量了Ni52Mn24Ga24单晶样品在磁场加载和未加载情况下马氏体相变时的相变应变.分析结果表明:用提拉法生长单晶时在晶体内部引入了单一取向的内应力,该取向内应力可诱导马氏体变体择优取向,从而导致马氏体相变时产生大的相变应变.从理论上计算了该内应力的大小.另外,对样品在马氏体态单纯磁诱导应变的热动力学研究,表明取向内应力在马氏体态依然存在.     

亚铁磁Heusler合金Mn2CoGa和Mn2CoAl掺杂Cr,Fe和Co的局域铁磁结构

通过实验和计算的方法研究了Mn₂CoM_xGa_1-x 和Mn₂CoM_xAl_1-x (M=Cr, Fe, Co)掺杂系列合金样品. 研究发现, 在共价作用的影响下, Fe和Co原子占A位, 使被取代的MnA (-2.1 μ_B)变成MnD (3.2 μ_B), 在最近邻的强交换作用下亚铁磁基体中形成了MnB-CoC-MnD局域铁磁性结构, 使分子磁矩的增量最高可达6.18 μ_B. Fe, Co 掺杂后建立同样的局域铁磁结构, 居里温度的变化趋势却不同. 实验观察到Mn₂Co_1+xAl_1-x中掺杂容忍度高达x=0.64, 远高于在Mn₂CoGa中(x=0.36)的结果; 以及随着Al的减少, 合金由B2有序向A2混乱转变等现象, 为共价作用对合金结构稳定的影响提供了证据. 磁测量中发现Cr掺杂后磁矩增量高达3.65 μ_B以及居里温度快速上升的反常现象, 意味着对占位规则的违背.     

Cr-Co-Ga Heusler合金新材料探索和物性研究

通过实验和计算研究了从Co₂CrGa到Cr₂CoGa一系列渐变成分合金(Co_50-xCr_x+25Ga₂₅,x=0—25) 的结构、磁性及输运性质.当Cr不断替代A位Co时,晶体结构逐渐从典型的L2₁结构过渡到Hg₂CuTi结构,晶格常数线性地增大0.69%.合金的磁性从Co_{2 关键词： CrCoGa Hesuler合金 KKR-CPA-LDA计算}