【摘 要】
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在基于电荷的传统电子器件中增加自旋自由度,具有非易失性、提高数据处理速度、降低能耗和提高集成密度等优势。为了将自旋成功地应用到现有的半导体技术中,需要解决自旋的注入效率、传输和操纵等问题。磁性半金属仅在一个自旋方向导电,理论上具有100%的自旋极化率,是理想的自旋极化电子注入源。本论文针对实验上最近合成的具有室温以上居里温度的四元和三元Heusler合金FeRhCrGe和Co2VGa,利用第一性原
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在基于电荷的传统电子器件中增加自旋自由度,具有非易失性、提高数据处理速度、降低能耗和提高集成密度等优势。为了将自旋成功地应用到现有的半导体技术中,需要解决自旋的注入效率、传输和操纵等问题。磁性半金属仅在一个自旋方向导电,理论上具有100%的自旋极化率,是理想的自旋极化电子注入源。本论文针对实验上最近合成的具有室温以上居里温度的四元和三元Heusler合金FeRhCrGe和Co2VGa,利用第一性原理结合非平衡态格林函数方法,研究了它们的块材和表面的磁性与电子结构,以及FeRhCrGe/InAs/FeRhCrGe和Co2VGa/GaAs/Co2VGa磁隧道结的输运性质。得到的主要结果如下:1.四元Heusler合金FeRhCrGe的块材是一个近磁性半金属,其自旋向上的能带具有金属性,而自旋向下的价带顶略穿过了费米面。施加压缩应力可以使近半金属转变为完美的半金属。FeRhCrGe的两种（001）表面都失去了块材时的近半金属性,但Cr-Ge终结的表面依然具有较高的自旋极化率。在小偏压下,隧道结FeRhCrGe/InAs/FeRhCrGe（001）具有70%的自旋极化率。在零偏压下,温差可以产生很好的自旋塞贝克效应。这些输运性质使FeRhCrGe在自旋过滤器和自旋塞贝克器件中有一定的应用价值。2.块材Co2VGa是一个很好的磁性半金属,具有2.0μB的原胞磁矩和大自旋能隙（0.52 eV）。半金属性在Co2VGa（001）的V-Ga端面得到了保持,而Co的3d电子形成的自旋向下的表面态使Co2VGa（001）的Co-Co端面不再具有半金属性。在一定的偏压范围,Co2VGa/GaAs/Co2VGa磁隧道结具有很好的自旋过滤效应和高隧穿磁阻（14239%）。温差也可以使该磁隧道结产生很好的自旋过滤效应,这完全是由Co2VGa的磁性半金属特征决定的。
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