论文部分内容阅读
近年来,半金属材料因其在自旋电子学器件的应用中所具有的潜在价值,而受到了广泛的关注.半金属材料中一种自旋方向的能带是部分填满的,而另外一种方向的能带在费米能级处存在能隙.也就是说,一种自旋方向的能带呈现出导体性质,而另外一种自旋方向的能带呈现出绝缘体或半导体性质.这种特殊的电子结构导致了费米能级处的自旋完全极化(P=100%).在众多的半金属材料之中,惠斯勒合金因其具有较高的居里温度和与半导体相似的晶体结构而成为研究热点.本论文利用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波(FLAPW)方法(采用FLEUR程序包)结合广义梯度近似(GGA),研究了全惠斯勒合金Cr2YZ (Y=Mn,Fe,Co; Z=Al,Ga,Si,Ge,P,As)的电子结构、磁性以及半金属特性.研究结果表明：(1)全惠斯勒合金Cr2MnZ(Z=Al,Ga,Si,Ge,P和As)的优化晶格常数分别为5.820A (Cr2MnAl),5.787A (Cr2MnGa),5.651A (Cr2MnSi),5.819A (Cr2MnGe),5.590A(Cr2MnP)和5.778A(Cr2MnAs);由态密度图和能带结构的分析发现：Cr2MnGa, Cr2MnSi和Cr2MnP是普通的亚铁磁性金属材料,而Cr2MnAl, Cr2MnGe和Cr2MnAs为准半金属材料.发生均匀形变时,Cr2MnAl在晶格常数5.849-6.057A范围内,能够保持半金属特性；而Cr2MnGe和Cr2MnAs均将失去半金属特性.(2)全惠斯勒合金Cr2FeZ(Z=Al,Ga,Si,Ge,P和As)的优化晶格常数分别为5.758A(Cr2FeAl),5.773A(Cr2FeGa),5.616A(Cr2FeSi),5.732A (Cr2FeGe),5.578A(Cr2FeP)和5.745A(Cr2FeAs).由态密度图和能带结构的分析得知：Cr2FeAl, Cr2FeGa, Cr2FeGe和Cr2FeP是普通的亚铁磁性金属材料；Cr2FeSi是顺磁性材料；而Cr2FeAs是准半金属材料.发生均匀形变时,Cr2FeAs将失去半金属特性.(3)全惠斯勒合金Cr2CoZ(Z=Al,Ga,Si,Ge,P和As)的优化晶格常数分别为6.154A (Cr2CoAl),5.802A (Cr2CoGa),5.985A (Cr2CoSi),5.784A (Cr2CoGe),5.610A (Cr2CoP)和5.776A (Cr2CoAs).由态密度图和能带结构的分析得知：Cr2CoAl, Cr2CoGa, Cr2CoSi和Cr2CoGe是普通的亚铁磁性金属材料；Cr2CoAs是一个准半金属材料；而Cr2CoP是一个半金属材料.发生均匀形变时,Cr2CoAs将失去半金属特性；而Cr2CoP在晶格常数5.438～5.610A范围内变化时,能够保持半金属特性.Cr2CoP在[001]方向上发生非均匀形变时,不管是压缩或拉伸,半金属特性均被破坏.