部分Heusler合金中的原子占位研究

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1、分类号：TM272密级：公开UDC：620编号：201421801012河北工业大学硕士学位论文部分Heusler合金中的原子占位研究论文作者：辛月朋学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料物理与化学指导教师：罗鸿志职称：副教授资助基金项目：国家自然科学基金11474343和51371075河北省教育厅基金BJ2014012DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistrySTUDI

2、ESONSITEPREFERENCEINSOMEHEUSLERALLOYSByXinYuepengSupervisor:Prof.LuoHongzhiMarch2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChinaunderGrantNo.11474343and51371075,andtheFoundationofHebeiProvincialEducationDepartmentunderGrantNo.BJ2014012原创性声明本人郑重声明：所呈交的

3、学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文

4、的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要本学位论文的主要内容是研究X2CuAl、Fe2MnGa、Mn2CoZ、Fe2RuSi、Co2RuSi等不同成分Heusler合金中的原子占位规律以及不同的原子占位对材料电子结构、磁性等物性的影响，讨论除价电子数外其它影响Heusler合金中原子占位的可能因素，完善Heusler合金原子占位规则。采用第一性原理研究了Heusler合金X2CuAl(X

5、=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)中的Cu原子择优占位。我们发现在这些合金中L21和XA两种可能结构存在强烈的竞争关系，并且X元素单质的晶体结构对Cu原子的占位有很大影响。所以当讨论Heusler合金中过渡族元素原子占位时，其中X元素单质的晶体结构及原子半径也需要和价电子数共同考虑。我们还预测Mn2CuAl具有自旋零带隙半导体的能带结构。通过甩带的方法制备了Heusler合金Fe2MnGaBCC单相。该BCC相居里温度为185K，在5K下的饱和磁矩为3.68μB/f.u.，远高于之前文献计算的L21型Fe2MnGa的

6、理论值2μB，我们认为磁矩的差异是由甩带的快速冷却引入的Fe-Mn混乱造成的，同时XRD衍射图谱也表明样品中该种混乱确实存在。研究了Heusler合金Mn2CoZ(Z=Al,Ga,Si,Ge,Sb)中高有序结构XA和混乱结构L21B的竞争。结果表明L21B结构的稳定性与主族元素Z有密切的关系，当Z为Al和Ga时，XA结构更加稳定，当Z为Si、Ge和Sb时，L21B结构的稳定性更高。我们认为这可能与主族元素不同的价电子数有关，其中价电子数能够影响EF附近的DOS结构并改变N(EF)值。通过理论和实验的方法研究了Fe2RuSi的原子占

7、位、电子结构与磁性。第一性原理计算表明虽然Fe2RuSi中Fe与Ru均有8个价电子，但是Ru仍然表现出了强烈的占据A、C晶位的倾向。这表明决定Heusler合金中过渡族原子占位的因素除价电子数以外还可能有原子半径和共价杂化作用等。通过甩带的方法成功合成了Heusler合金Co2RuSi。该方法能够消除退火样品中富Co的HCP相并生成单一的Heusler合金相，但是DTA曲线上871K处的放热峰表明该Heusler合金相为亚稳态相。通过XRD图谱可以得出Co2RuSi甩带样品为L21B-B2结构，这说明尽管Ru的价电子数比Co少，但

8、是仍有占据(A,C)晶位的强烈倾向，这可能是Co2RuSi中最近邻原子Ru-Si和Ru-Co间强烈杂化作用的原因。关键词：Heusler合金原子占位电子结构磁性IABSTRACTThisthesismainlystudiedthesiteprefe