【摘 要】
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Heusler化合物是三元和四元化合物中的一个大家族,这种已知的化合物有1000多个,它们中的大多数以立方结构结晶。自从在half-Heusler化合物NiMnSb中发现半金属特性以来,Heusle
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Heusler化合物是三元和四元化合物中的一个大家族,这种已知的化合物有1000多个,它们中的大多数以立方结构结晶。自从在half-Heusler化合物NiMnSb中发现半金属特性以来,Heusler化合物由于它们具有高居里温度,高自旋极化率以及与闪锌矿型半导体结构相似而引起了极大的关注。半金属材料在一个自旋方向上显示金属性,而另一个自旋方向上在费米能级附近拥有一个能隙,显示半导体性,这就导致了费米能级处100%的自旋极化率。对于一些半金属自旋极化率的测量要低于期望值100%,这要归因于原子无序或表面效应。本文中,我们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Hg2CuTi型结构的full-Heusler化合物Mn2CoAl和Mn2FeSb的电子结构、磁性和半金属特性。我们考虑了五种原子无序,即,Mn(A)-Fe(Co),Mn(A)-Sb(Al), Mn(B)-Fe(Co), Mn(B)-Sb(Al), Fe(Co)-Sb(Al)等原子无序。我们采用两种晶胞来描述高、低无序度:一种是包含16原子的立方Hg2CuTi型结构,另一种是包含32原子的晶胞,通过加倍Hg2CuTi型结构的原始晶胞获得,计算结果表明:(1)在Mn2FeSb化合物中,仅仅Mn(B)-Sb原子无序在高低无序度下维持其半金属特性,另一方面,由于Mn(A)-Fe, Mn(A)-Sb, Mn(B)-Fe,和Fe-Sb等原子无序,由于在自旋向下态能带的带隙中出现额外电子态,从而失去半金属特性。总能量的计算显示Mn(A)-Fe原子无序的总能量最低,因此这种原子无序最容易出现。(2)在Mn2CoAl化合物中,在高低无序度下,Mn(A)-Co以及Mn(B)-Co原子无序都维持其半金属特性,而Co-Al原子无序将破坏其半金属特性。对于Mn(A)-Al和Mn(B)-Al原子无序,仅仅在低无序度时显示半金属特性。在所有原子无序中,Mn(A)-Co原子无序具有最低的晶胞总能量,也最容易出现。另外,由于原子无序,Mn2CoAl化合物将失去自旋无带隙半导体特性。
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