自1983年发现第一个半金属材料NiMnSb以来,半金属Heusler合金得到了越来越多的关注。这种材料在费米能级附近的电子结构具有独特性质,即自旋向上表现为金属特性,而自旋向下表现为半导体特性,从而具有完全(100%)的自旋极化。对于自旋电子器件,有效的自旋注入需要载流子的高自旋极化,而高的居里温度是室温应用的先决条件。本文主要通过第一性原理计算和实验合成,来研究四元Heusler合金化合物的性能。重要结果如下:1.电子结构采用基于密度泛函的第一性原理计算研究了 CoFeMnSn的电子结构。原子占位为 Fe(0,0,0),Mn(0.25,0.25,0.25),Co(0.5,0.5,0.5)和 Sn(0.75,0.75,0.75)的构型能量最低。能带和态密度计算结果表明:CoFeMnSn的自旋向上不存在带隙,而自旋向下存在0.31 eV的禁带,总磁矩4.07μB,CoFeMnSn为自旋无间隙半导体。分别用 Ti、V 和 Cr 替代 Fe,计算了 CoTiMnSn、CoVMnSn 和 CoCrMnSn 的电子结构。结果表明:CoTiMnSn能量最低时不存在带隙,总磁矩为0。CoVMnSn能量最低时自旋向下存在0.14 eV的带隙,总磁矩1 μB,表明CoVMnSn是半金属。CoCrMnSn能量最低时的自旋向下存在0.34 eV的带隙,总磁矩7.72 μB,表明CoCrMnSn是半金属。2.晶体结构采用电弧炉熔炼方法,合成了四元合金CoFeMnSn。X射线衍射图谱分析表明CoFeMnSn是有序的B2晶体结构的一种新型Heusler合金。3.磁性M-T曲线的测量结果表明:CoFeMnSn的居里温度约为579K,饱和磁化磁矩为4.08 μB,与理论计算的总磁矩4.07 μB基本一致,遵循Slater-Pauling规则。4.电输运性CoFeMnSn的电阻率随温度的变化表明:CoFeMnSn合金在实验测量温度范围(400-4.2 K)内表现出半导体特征。CoFeMnSn的霍尔系数R0为正,说明它是p型半导体。CoFeMnSn合金的反常霍尔效应主要是偏斜散射的贡献和内在机理的贡献。