稀磁掺杂CoTiSb合金的物性以及NiMnGa合金的邓在相变应变

发布时间：2017-05-26 15:27

  本文关键词：稀磁掺杂CoTiSb合金的物性以及NiMnGa合金的邓在相变应变，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Heusler合金具有丰富的物理内涵与应用前景,已经成为学界研究探索新型功能材料的巨大资源库。特别是属于Heusler结构的铁磁形状记忆合金和半金属磁性材料,在航空航天、医学及计算机等领域都表现出了很好的应用潜能,更成为凝聚态学界和材料学界研究的热点之一。本论文主要工作是用理论计算和实验相结合的方法,探索具有奇特物理性质的新型的铁磁形状记忆合金以及半金属磁性材料,并对它们的物理性质、微观机制和其所具有的功能特性展开深入的研究。主要成果如下:通过将Ni原子连续替换Co Ti Sb合金中的Ti,Sb或Ti和Sb原子的方法,设计出了一系列具有高自旋极化率的Ni基单原子链。通过第一性原理计算发现,Ni-Ti和Ni-Ni原子链表现了100%的自旋极化率,Ni-Sb单原子链表现出95%的自旋极化率,在Co Ti Sb基体中形成了一个单自旋纳米柱通道。将原子序数在23-30(V-Zn)范围内的元素替换Co Ti Sb基体中某一条原子链上的Ti原子。用这种方法设计出了Z-Sb(Z=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)单原子链。通过计算发现,V-Sb,Mn-Sb,Fe-Sb,Co-Sb单原子链表现出了100%的自旋极化率,显示出半金属铁磁性质;Ni-Sb原子链表现出95%的自旋极化率,形成了一种P型导电的纳米柱通道。由于这些纳米柱具有高自旋极化率的特点,所以对实现直流电转换磁存储非常有利,可以作为很好的实现直流电存储的候选材料。进一步研究了铁磁形状记忆合金Ni51.3Mn24.8Ga23.9单晶的预马氏体相变应变性质,这种合金在经过退火温度为1073K的热处理后发生的预马氏体相变症候最为明显,且在预马氏体相变点具有最大的磁致伸缩,说明Ni51.3Mn24.8Ga23.9单晶具有非常特殊的性质,具有很好的应用前景。
【关键词】：Heusler合金 单原子链 自旋极化率 铁磁性 预转变应变
【学位授予单位】：重庆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.6
【目录】：

• 中文摘要5-6
• 英文摘要6-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 半金属铁磁材料9-12
• 1.1.1 半金属铁磁材料的特征9-10
• 1.1.2 半金属铁磁材料的分类10-12
• 1.2 Half-Heusler和Heusler合金12-15
• 1.2.1 Half-Heusler和Heulser合金的结构与特点12-13
• 1.2.2 Heulser合金CoTiSb的研究现状13-14
• 1.2.3 Heulser合金NiMnGa的研究现状14-15
• 1.3 论文的研究目的及意义15-17
• 1.3.1 论文的目的及意义15-16
• 1.3.2 论文的研究内容16-17
• 2 实验方法和理论计算17-21
• 2.1 单晶样品的制备方法17-18
• 2.2 测量设备18-19
• 2.3 理论计算19-20
• 2.3.1 理论计算方法19
• 2.3.2 计算软件的介绍19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 Ni_(51.3)Mn_(24.8)Ga_(23.9)单晶预马氏体相变点的磁致伸缩21-26
• 3.1 引言21
• 3.2 实验方法21
• 3.3 结果与讨论21-25
• 3.4 本章小结25-26
• 4 CoTi Sb基体中Ni元素诱导的单自旋通道研究26-34
• 4.1 引言26
• 4.2 理论计算方法26-27
• 4.3 结果和讨论27-33
• 4.3.1 晶体结构27-28
• 4.3.2 电子结构28-31
• 4.3.3 超胞磁性31-33
• 4.4 本章小结33-34
• 5 Z(Z=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)掺杂CoTiSb的第一性原理研究34-43
• 5.1 引言34
• 5.2 理论计算方法34-35
• 5.3 研究结果与讨论35-42
• 5.3.1 晶体结构35
• 5.3.2 超胞的电子结构35-41
• 5.3.3 合金的带隙宽度41
• 5.3.4 超胞的总磁矩41-42
• 5.4 本章小结42-43
• 6 总结与展望43-46
• 6.1 主要结论43-44
• 6.2 创新之处44
• 6.3 后续工作展望44-46
• 参考文献46-51
• 附录 A：作者攻读硕士学位期间发表论文及科研情况51-52
• 致谢52

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