新型Heusler合金磁性及能带调控的第一性原理研究
发布时间：2023-04-03 03:17
电子是电荷与自旋的统一载体,具有自旋属性的电子在传导过程中,当材料尺度和物理的特征长度相当时,能够表现出独特的物理效应。Heusler合金材料能带结构有两个不同自旋的子能带,其中一个自旋取向的子能带具有金属性,而另一个自旋取向的子能带可能会具有半导体性,如果另一个子带为半导体性,则称其为半金属(half-metallic)铁磁体。所以理想情况下这种半金属材料在费米能级附近有着100%的高自旋极化率。因此,Heusler合金磁性材料无疑将会成为理想的半导体自旋电子注入源,同时Heusler磁性材料的研究具有重要的科学意义和应用前景,将可能推动半导体自旋电子学的快速发展。但是,在众多Heusler材料中寻找具有半金属特性的材料是比较繁重的一个任务。同时,在生长Heusler合金的时候经常会出现晶格失配,而且Heusler合金材料的电子和磁性性质会敏感地受到晶格常数变化的影响,所以对此种材料的应力分析显得尤为重要。同时,构成Heusler合金的过渡元素也将对其电子和磁性性质产生较大的影响。因此,本论文通过第一性原理计算预测了具有半金属磁性的Heusler合金。由于Heusler材料制备工艺中...
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 自旋电子学
1.1.1 自旋电子学概览
1.1.2 自旋电子学历史及发展现状
1.1.3 自旋电子学的应用与器件
1.2 HEUSLER合金
1.2.1 Heusler合金简介
1.2.2 Heusler合金的晶体结构
1.2.3 Heusler合金的磁性和半金属性
1.2.4 Heusler合金在自旋电子学器件中的应用
1.3 本论文的工作
参考文献
2 理论计算方法
2.1 第一性原理计算方法概述
2.1.1 第一性原理计算简介
2.1.2 第一性原理计算的优缺点
2.2 第一性原理计算的理论核心
2.2.1 函数近似
2.2.2 密度泛函理论
2.3 第一性原理计算的一些具体方面
2.3.1 vasp软件简介
2.3.2 利用vasp所做的第一性原理计算的一些具体方面
2.4 第一性原理计算理论在研究材料性质方面的应用
参考文献
3 PdFeBi和PdCoBi half-Heusler合金的电子和磁性特性
3.1 引言
3.2 计算具体设置
3.3 结果与讨论
3.3.1 平衡结构下的计算结果
3.3.2 平衡结构下的电子与磁性特性分析
3.3.2.1 平衡晶格常数特点
3.3.2.2 晶胞总能特点
3.3.2.3 磁性起源分析
3.4 本章小结
参考文献
4 Half-Heusler合金PdMnBi的结构与半金属性
4.1 引言
4.2 计算具体设置
4.3 平衡结构下的计算结果
4.3.1 平衡晶格常数分析
4.3.2 晶胞磁矩变化规律分析
4.3.3 能带分析
4.4 晶格常数变化的影响
4.4.1 半金属区间
4.4.2 半金属性起源
4.4.3 Slater-Pauling规则
4.5 自旋轨道耦合的影响
4.6 本章小结
参考文献
5 Half-Heusler合金系列PtXBi(X=Mn,Fe,Co和Ni)特性研究
5.1 引言
5.2 计算具体设置
5.3 计算结果与讨论
5.3.1 晶胞总能特点
5.3.2 平衡晶格常数
5.3.3 晶胞磁矩变化规律分析
5.4 系列合金的半金属性
5.5 自旋轨道耦合的影响
5.6 本章小结
参考文献
6 C掺杂金红石结构的TiO2铁磁性研究
6.1 引言
6.2 计算具体设置
6.3 结果与讨论
6.3.1 晶格几何构型
6.3.2 电子和磁性特性
6.4 本章小结
参考文献
7 总结与展望
7.1 论文主要工作概况
7.2 今后的工作计划和设想
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3780545
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 自旋电子学
1.1.1 自旋电子学概览
1.1.2 自旋电子学历史及发展现状
1.1.3 自旋电子学的应用与器件
1.2 HEUSLER合金
1.2.1 Heusler合金简介
1.2.2 Heusler合金的晶体结构
1.2.3 Heusler合金的磁性和半金属性
1.2.4 Heusler合金在自旋电子学器件中的应用
1.3 本论文的工作
参考文献
2 理论计算方法
2.1 第一性原理计算方法概述
2.1.1 第一性原理计算简介
2.1.2 第一性原理计算的优缺点
2.2 第一性原理计算的理论核心
2.2.1 函数近似
2.2.2 密度泛函理论
2.3 第一性原理计算的一些具体方面
2.3.1 vasp软件简介
2.3.2 利用vasp所做的第一性原理计算的一些具体方面
2.4 第一性原理计算理论在研究材料性质方面的应用
参考文献
3 PdFeBi和PdCoBi half-Heusler合金的电子和磁性特性
3.1 引言
3.2 计算具体设置
3.3 结果与讨论
3.3.1 平衡结构下的计算结果
3.3.2 平衡结构下的电子与磁性特性分析
3.3.2.1 平衡晶格常数特点
3.3.2.2 晶胞总能特点
3.3.2.3 磁性起源分析
3.4 本章小结
参考文献
4 Half-Heusler合金PdMnBi的结构与半金属性
4.1 引言
4.2 计算具体设置
4.3 平衡结构下的计算结果
4.3.1 平衡晶格常数分析
4.3.2 晶胞磁矩变化规律分析
4.3.3 能带分析
4.4 晶格常数变化的影响
4.4.1 半金属区间
4.4.2 半金属性起源
4.4.3 Slater-Pauling规则
4.5 自旋轨道耦合的影响
4.6 本章小结
参考文献
5 Half-Heusler合金系列PtXBi(X=Mn,Fe,Co和Ni)特性研究
5.1 引言
5.2 计算具体设置
5.3 计算结果与讨论
5.3.1 晶胞总能特点
5.3.2 平衡晶格常数
5.3.3 晶胞磁矩变化规律分析
5.4 系列合金的半金属性
5.5 自旋轨道耦合的影响
5.6 本章小结
参考文献
6 C掺杂金红石结构的TiO2铁磁性研究
6.1 引言
6.2 计算具体设置
6.3 结果与讨论
6.3.1 晶格几何构型
6.3.2 电子和磁性特性
6.4 本章小结
参考文献
7 总结与展望
7.1 论文主要工作概况
7.2 今后的工作计划和设想
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3780545
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