随着电子器件的小型化,自旋电子学器件的研制引起了广泛关注。自旋电子学器件需要从磁电极到半导体的有效自旋极化电子的注入,因此在费米能级处具有100%自旋极化率的半金属材料和自旋无带隙半导体材料被认为是理想的自旋极化电子注入源。半金属材料在一种自旋方向的能带呈现半导体特性,而在另一种自旋方向能带呈现金属性,因此具有100%自旋极化率。自旋无带隙半导体材料在一种自旋方向的能带中费米能级位于能隙之中,而另一种自旋方向的能带中费米能级处存在宽度为零的能隙,即导带底与价带顶在费米能级处相交。在半金属材料的研究过程中,材料的自旋极化率在实验测量中并未达到理论预期值,可能是由于表面的产生导致表面与块体的电子结构、磁性和半金属特性等方面具有较大差异。因此,研究半金属材料表面的电子结构,磁性及半金属特性对自旋电子学器件的研制具有重要意义。本文利用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法(FLAPW),结合广义梯度近似(GGA),研究了半金属Heusler合金Mn2CoAl(001)表面的电子结构,磁性及半金属特性。计算得到Mn2CoAl块体的最优化晶格常数为5.717A,在Mn2CoAl的自旋向上能带中价带顶(r点)与导带底(X点)相切于费米能级,而在自旋向下的能带中费米能级处于非零带隙之中,即Mn2CoAl块体呈现半金属特性与自旋无带隙半导体特性。对于Mn2CoAl(001)表面,我们考虑了八种可能的表面,即AlA1表面、AlMn表面、MnA-void表面、Mn(A)表面、Mn(B)表面、CoMn表面、CoCo表面及MnB-void表面。计算得到的Mn2CoAl(001)的表面相图表明在适当热力学平衡条件下,可以得到较为稳定的AlMn、AlAl、Mn(A)、Mn(B)及CoCo等表面。通过对表面的态密度分析,我们发现半金属特性在CoCo表面、CoMn表面、AlAl表面、Mn(A)表面、MnA-void表面、MnB-void表面中被破坏,其中AlAl表面、Mn(A)表面、MnA-void表面、MnB-void表面的自旋极化率约为70%,CoCo表面、CoMn表面的自旋极化率小于40%;而在AlMn表面、Mn(B)表面保留其半金属特性,即具有100%自旋极化率。表面的形成导致表面原子的磁矩与块体相应原子的磁矩相比发生了较大的改变。Mn2CoAl(001)的八种表面都失去其自旋无带隙半导体特性。