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本工作利用第一性原理的线性缀加平面波(linearized augmented plane wave简称LAPW)方法对过渡金属合金Fe1-xMx(M=Ni、Co、Cr、V)的电子结构和磁性质进行了计算,我们得到了和实验一致的结果,在此工作基础上对4d过渡金属Pd的Mn1-xPdx合金电子结构和磁性质进行了理论研究。通过理论计算我们得到了合金晶体结构、电子结构和磁性之间的关系。主要工作如下:
一、利用局域自旋密度近似(local spin density approximation)框架下的线性缀加平面波(LAPW)方法对Fe1-xNix/Fe1-xCox合金的电子结构和磁性进行了理论计算。对Fe1-xNix和Fe1-xCox合金的电子结构和磁性的计算结果表明这些合金的磁性与结构、合金成分之间存在强烈的相互依赖关系。fcc Fe1-xNix当x=0,0.5,0.75,1时呈现出铁磁有序态,但是当x=0.25时,则是亚铁磁有序的合金。磁性计算中bcc结构和fcc结构Fe1-xCox合金都属于铁磁有序态,并且随着合金中Co成分的增加,合金的平均磁矩都是先增加后减小的趋势,计算得到和实验一致的的结论。
二、bcc Fe1-xCrx及Fe1-xVx合金的理论计算结果表明合金的磁性和电子结构与成分之间同样存在强烈的相互依赖关系。(1)bcc结构Fe1-xCrx合金在x=0.25,0.75时对外表现出亚铁磁有序态,但是当x=0.5时,是铁磁有序的合金,纯金属Cr则是顺磁性的金属。(2)对bcc Fe1-xVx而言,纯金属V及富V合金对外表现非磁性态,随着合金中V原子百分含量的减少,合金平均原子磁矩升高。Fe1-xCr/Vx合金磁性随x的增加呈现线性减小的趋势,可以证明合金平均原子磁矩的变化来源于Fe、Cr/V原子d电子在相邻原子间的跳跃,并且我们利用能态密度分布和简单的成键、反成键模型解释了合金中Fe、Cr/V原子磁矩反向平行排列的原因。
三、此外,我们利用同样的方法计算了不同Pd含量下fcc和bcc结构Mn1-xPdx合金的电子结构,得到计算晶胞中Mn、Pd的原子磁矩及合金的平均原子磁矩、自旋向上和自旋向下电子态密度分布。分析上述计算结果,可以得出如下结论:对于fcc结构Mn1-xPdx合金,当x=0.5,0.75时,合金为铁磁性,当合金中Pd原子含量为25%以及纯金属Mn,计算得到亚铁磁有序相和反铁磁有序态。如实验所揭示的,纯金属Pd是顺磁性金属。对bcc结构Mn1-xPdx合金,当x=0,0.5,0.75时,计算得到铁磁有序相;对富Mn合金及纯金属Pd,计算得到的结果分别为亚铁磁性和顺磁有序相。