基于第一性原理的Full-Heusler合金物性的研究
发布时间：2021-09-16 19:14
应用具有100%自旋极化率的注入材料,可以非常有效的提高自旋注入效率。Heusler合金由于具有高度有序的晶体结构,同时,具有100%自旋极化率及高居里转变温度而成为自旋电子学器件的优良候选材料。到目前为止,研究者已经对Heusler合金进行了一系列理论和实验研究,发现了一千多种半金属材料。这些研究成果揭示了Heusler合金含有丰富的物理性质,几乎所有自旋电子学材料功能都可以在Heusler合金家族中发现。目前,研究者对Sc基化合物的研究还不是很全面,因此本工作以其为对象,对其晶体结构、电子结构以及磁性质等物理特性进行了系统的研究,并在此基础上开发了一种四元等比Heusler合金,主要研究内容如下:首先,系统研究了171种Sc2YZ合金原子占位。根据原子占位规则（SPR）,Sc基Full-Heusler（FH）合金应形成XA结构,因为具有较少价电子的过渡金属元素Sc倾向于占据A（0,0,0）位和B（0.25,0.25,0.25）,然而计算结果违反了这一规则。其次,研究了Sc基FH合金Sc2VGe,基于第一性原理计算对其XA和L21型结构进行...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Heusler合金在材料领域的应用Fig.1Applicationinmaterialfieldforheusleralloys
华北理工大学硕士学位论文-6-构（如Co2FeAl）；相反的，如果X的电负性小于Y元素，则形成XA结构（如Fe2CoAl）。当其X=Y时，则形成了DO3型Full-Heusler结构。当四个原子位置被三种不同的过渡金属元素（或稀土元素）及一种主族元素占据，此时称之为四元1∶1∶1∶1（等比）的Heusler结构。与Full-Heusler结构不同，如果四个晶位中其中一个位置被空位替换，则形成了所谓的C1b型的半Heusler结构，化学式为XYZ。在半Heusler结构的基础上，如果X和Y元素是相同的过渡族元素，则形成了二元半Heusler型的X2Y结构。图2Heusler合金不同的晶体结构占位Fig.2OccupancyofdifferentcrystalstructuresinHeusleralloys表1Heusler合金不同的晶体结构占位Table1OccupancyofdifferentcrystalstructuresinHeusleralloysTypeABCD(0,0,0)(0.25,0.25,0.25)(0.5,0.5,0.5)(075,0.75,0.75)C1bXYVoidZHalf-HeuslerXXVoidZFull-Heusler(L21)XYXZInverse-Heusler:(XA)XXYZHeusler:DO3:XXXZQuaternaryHeulser:XYMZ在目前研究的Heusler合金的结构中，过渡族元素和主族元素的比例通常情况下为3∶1或者2∶1，但是随着Heusler家族的成员的壮大，双主族（过渡族（或稀土）和主族元素的比例为2∶2或者1∶2），甚至是全为主族元素构成的
素的影响仅考虑 Heusler 合金的原子占位，其有四个原子点位 A（0，0，0），B（0.25，0.25，0.25），C（0.5，0.5，0.5），以及 D（0.75，0.75，0.75），可能形成两种占位结构 X–X–Y–Z 或 X–Y–X–Z[59]。如图 3 所示，根据原子占位规则（SPR）[34,60,61]，过渡金属元素 X 具有较少的价电子倾向于占据位置为 A（0，0，0）和 B（0.25，0.25，0.25），而 Y 原子的由于具有较多的价电子倾向于占据 C（0.5，0.5，0.5）位，在这种情况下合金形成 XA 型 Heusler 结构（或Hg2CuTi/inverse 型，空间组 216，称为 F-43m；见图 3 的左侧图）。相反地，当Y 具有较少的价电子倾向于占据 B（0.25，0.25，0.25）时，该材料称为 L21 型Heusler 材料（或 Cu2MnAl 型，空间组 225，称为 Fm-3m；见图 3 右侧图）。
本文编号：3397141
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Heusler合金在材料领域的应用Fig.1Applicationinmaterialfieldforheusleralloys
华北理工大学硕士学位论文-6-构（如Co2FeAl）；相反的，如果X的电负性小于Y元素，则形成XA结构（如Fe2CoAl）。当其X=Y时，则形成了DO3型Full-Heusler结构。当四个原子位置被三种不同的过渡金属元素（或稀土元素）及一种主族元素占据，此时称之为四元1∶1∶1∶1（等比）的Heusler结构。与Full-Heusler结构不同，如果四个晶位中其中一个位置被空位替换，则形成了所谓的C1b型的半Heusler结构，化学式为XYZ。在半Heusler结构的基础上，如果X和Y元素是相同的过渡族元素，则形成了二元半Heusler型的X2Y结构。图2Heusler合金不同的晶体结构占位Fig.2OccupancyofdifferentcrystalstructuresinHeusleralloys表1Heusler合金不同的晶体结构占位Table1OccupancyofdifferentcrystalstructuresinHeusleralloysTypeABCD(0,0,0)(0.25,0.25,0.25)(0.5,0.5,0.5)(075,0.75,0.75)C1bXYVoidZHalf-HeuslerXXVoidZFull-Heusler(L21)XYXZInverse-Heusler:(XA)XXYZHeusler:DO3:XXXZQuaternaryHeulser:XYMZ在目前研究的Heusler合金的结构中，过渡族元素和主族元素的比例通常情况下为3∶1或者2∶1，但是随着Heusler家族的成员的壮大，双主族（过渡族（或稀土）和主族元素的比例为2∶2或者1∶2），甚至是全为主族元素构成的
素的影响仅考虑 Heusler 合金的原子占位，其有四个原子点位 A（0，0，0），B（0.25，0.25，0.25），C（0.5，0.5，0.5），以及 D（0.75，0.75，0.75），可能形成两种占位结构 X–X–Y–Z 或 X–Y–X–Z[59]。如图 3 所示，根据原子占位规则（SPR）[34,60,61]，过渡金属元素 X 具有较少的价电子倾向于占据位置为 A（0，0，0）和 B（0.25，0.25，0.25），而 Y 原子的由于具有较多的价电子倾向于占据 C（0.5，0.5，0.5）位，在这种情况下合金形成 XA 型 Heusler 结构（或Hg2CuTi/inverse 型，空间组 216，称为 F-43m；见图 3 的左侧图）。相反地，当Y 具有较少的价电子倾向于占据 B（0.25，0.25，0.25）时，该材料称为 L21 型Heusler 材料（或 Cu2MnAl 型，空间组 225，称为 Fm-3m；见图 3 右侧图）。
本文编号：3397141
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