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《含低价过渡族元素Heusler合金的电子结构、合成与原子占位》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、分类号：TM201.3密级：公开UDC：620编号：201321801001河北工业大学硕士学位论文含低价过渡族元素Heusler合金的电子结构、合成与原子占位论文作者：张艳学生类别：全日制学科门类：工学领域名称：材料物理与化学指导教师：刘国栋职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金，编号：51271071河北省青年拔尖人才DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistryELECTRONICSTRUCTURE
2、,SYNTHESISANDATOMOCCUPATIONOFHEUSLERALLOYSCONTAININGLOW-VALENCETRANSITIONELEMENTSbyZhangYanSupervisor:Prof.LiuGuodongMay2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51271071,HebeiProvinceProgramforTopYoungTalents.摘要基于Heusler合金中蕴藏着许多优良物理性质,且之前人们对第八主族、第七副族以及
3、Cu等高价态过渡族金属元素Heusler合金有极大的关注，并发现了许多功能特性。本论文结合理论和实验，针对含低价态过渡族元素即包括Zr、Sc、Y、Cr等在内的Heusler合金的物性进行了研究。在本论文正文中，我们首先以ZrFeVZ(Z=Al,Ga,In)系列合金为研究对象，利用第一性原理计算，对这些合金的分子磁矩、半金属带隙和半金属性的稳定性进行了研究。发现ZrFeVZ是典型的半金属材料，它们的分子磁矩均为2μB，符合Mt=Zt-18而不是通常Mt=Zt-24的Slater-Pauling法则。在等轴晶格应变和单轴四角畸变情况下ZrFeVZ合金的半金属
4、性也能在很大范围内得到保持。在第一性原理GGA和GGA+U两种算法下对FeMnScZ(Z=Al,Ga,In)合金的电子结构和磁性进行了研究，理论计算表明FeMnScZ合金在这两种算法下均表现出半金属性。更重要的是相对于GGA算法而言，在GGA+U算法下自旋向上方向上，二重简并态翻转到了三重简并态之上。另外对FeMnScAl合金进行主族元素、过渡族元素掺杂和晶格畸变时的能带结构也进行了详细的讨论。采用第一性原理计算，讨论了Cr2MnZ(Z=Al,Ga,In)系列合金的电子结构、磁性以及在Cr2MnZ(Z=Ga,In)合金中出现的能带翻转现象的研究。接着对C
5、r1.75Fe0.25MnZ(Z=Al,Ga,In)和Cr2MnAl1-xGax(x=0.25,0.5,0.75)的电子结构和磁学性质也进行了研究。最后通过对电弧熔炼样品退火处理后合成了具有b.c.c单相结构的Cr2MnAl1-xGax(x=0,0.25,0.5,0.75)系列合金。采用第一性原理下的LDA、GGA、MBJLDA三种近似计算方法，研究了掺杂对YPdBi电子结构的影响。在未考虑自旋-轨道耦合作用的情况下，通过调节合金成分是可以诱导材料形成拓扑绝缘体的，这是由于原子的标量相对论效应。通过LDA、GGA、MBJLDA三种近似计算方法的对比发现：
6、MBJLDA对材料能带翻转的拓扑性的判断是最严苛的，GGA次之，用LDA近似计算的材料能带是最容易翻转的。关键词：Heusler合金第一性原理半金属拓扑绝缘体IABSTRACTHeusleralloysarerichinphysicalproperty.PreviousinvestigationsonHeuseralloysfocusedmainlyonthealloyscontainingtwotransitionmetalsofgroupseven,eightorCuandfoundmanyfunctionalproperties.Inmystudy
7、,Heusleralloyscontaininglow-valencetransitionmetals,especiallyZr,Sc,YandCratoms,havebeeninvestigatedsystematicallyintheoryandexperiment.Inthiswork,wefirstfouseonZrFeVZ(Z=Al,Ga,In)alloysasourresearchobject.Byusingthefirst-principlecalculations,wehavesystematicallyinvestigatedbandg
8、ap,electronicstructuresandmagneticproper
