sc2vz(z=c,si,ge,sn,pb)与co2vz(z=ga,ge,as,se)heusler合金半金属铁磁性的第一性原理研究

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1、万方数据厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为()课题(组)的研究成果，获得()课题(组)经费或实验室的资助，在()实验室完成。(请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。)声明人(签名)：王衅汐膨年＼j4月≥3日万方数据厦门大学学位论文著作权使用声明j掣IIIIl2I

2、IPIl7IIIIl3IIIoIIIIl8llII刿III粤本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。(、

3、／)2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)万方数据摘要自旋电子学是-f7以研究电子的自旋极化和磁性为主要内容的新兴学科，基于这些奇特的性质人们设计、开发出大量的新型自旋电子学器件。由于它在信息存储领域具有广阔的应用前景，因而受到学术界和工业界的广泛关注【11。自旋电子学发展至今依然面临着一个重大问题即如何有效地将自旋电

4、流从铁磁性材料注入到半导体材料之中。而半金属Heusler合金因具有独特的电子结构，即～种自旋方向的能带表现出金属性，另一种自旋方向的能带表现出半导体性，从而使得费米能级附近的传输电子的自旋极化率为100％，被认为是理想的半导体自旋电流注入源【2J。另外，Heusler合金还具有较高的居里温度、较大的磁矩，而且它们与广泛应用的闪锌矿结构二元半导体有着相似的晶体结构【3，4】。本研究采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理的投影缀加平面波方法(PAW)，研究了Heusle洽金Sc2VZ(Z=C，Si，Ge，Sn，P

5、b)并1]C02VZ(Z=Ga,Ge，As，Se)的电子结构和磁性，具体研究工作如下：(1)采用第一性原理，结合广义梯度近似(GGA)，系统研究了Heusler合金Sc2VZ(Z=C，Si，Ge，Sn，Pb)的电子结构和磁性。研究发现Heusler合金Sc2VZ(Z=Si，Ge，Sn，Pb)在平衡晶格常数下表现出半金属铁磁性，其自旋向上态中的带隙宽度分别为0．345eV，0．354eV，0．387eV和0．173eV。计算得到Sc2VZ(Z=Si，Ge，Sn，Pb)的总自旋磁矩均为整数(3．00加)，符合Slat

6、er-Pauling规则。分析能带与态密度发现，半金属带隙的产生主要是由于Sc和V原子d态电子之间强烈的杂化作用所致。同时计算结果也表明，在一定程度的晶格常数变化范围内，Sc2VZ(Z=Si，Ge，Sn，Pb)合金仍能保持其半金属性质。(2)采用了GGA和GGA+U(在位库伦)方法研究了C02VZ(Z=Ga，Ge，As，Se)电子结构和磁性。采用GGA和GGA+U方法均研究发现平衡态C02VGa具有半金属性，而C02VGe和C02VAs则通过GGA+U方法预测出具有半金属性，而C02VSe在两种方法均表现出金属性

7、。因而C02VZ(Z=Ga，Ge，As)是潜在的高自旋半金属材料，而且本研究将为未来的实验研究提供有力理论依据。关键词：第一性原理；半金属铁磁性；Heusler合金；电子结构；磁性万方数据II万方数据AbstractSpintronicsisanemerginginterdisciplinewhichmainlyfocusesonthestudyofthecharacteristicofelectronicspintransport．Basedonthesecharacteristics，spintronicsh

8、asabroadapplicationprospectininformationstoragefield．Therefore，spintronicshasattractedwideattentioninbothacademicsandindustry．Nowoneofkeyproblemsinthedevelopingspintronicsistoexploiteffic