四元heusler合金的半金属性研究

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1、分类号学号M201170127学校代码10487密级硕士学位论文四元Heusler合金的半金属性研究学位申请人：胡磊学科专业：凝聚态物理指导教师：高国营副教授答辩日期：2014年1月12日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentofRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceStudyonthehalf-metallicityofthequaternaryHeusleralloysCandidate:LeiHuMajor:CondensedMatterPhysic

2、sSupervisor:GuoyingGaoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,430074,P.R.ChinaJanuary,2012万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论

3、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要自旋电子学器件具有速度快、体积小、能耗低等优点。高自旋注入效率是实现高性能自旋电子学器件的关键。半金

4、属铁磁体具有100%的自旋极化率，是理想的半导体自旋电子注入源。借助计算机模拟来设计新材料和改进材料的性能，是目前凝聚态物理和材料物理领域的重要研究方向之一。本文主要利用基于密度泛函理论的第一性原理方法，对四元Heusler合金CoFeCrZ(Z=Al，Si，Ga，Ge)和CoMnCrSi的电子结构、磁性和表面性质进行了计算研究。对于四元的Heusler合金CoFeCrZ，当采用广义梯度近似时，CoFeCrGa和CoFeCrGe是近半金属，而CoFeCrAl和CoFeCrSi是极好的半金属，CoFeCrAl和CoFeCrSi的半金属带隙分别

5、为0.16和0.28eV。CoFeCrAl和CoFeCrSi表现出对晶格压缩的稳定性，即当CoFeCrAl和CoFeCrSi分别晶格压缩7%和4%时仍保持半金属性。当考虑库仑相互作用时，CoFeCrAl和CoFeCrGa失去了半金属性，而CoFeCrSi和CoFeCrGe仍保持半金属性。另外，当考虑和不考虑反位缺陷时，CoFeCrSi的(001)表面都失去了半金属性。对于CoMnCrSi，计算结果表明，其类(I)结构是很好的半金属且半金属带隙为0.31eV，而类(II)结构则为近半金属。当类(I)结构的晶格常数在5.50Å到5.80Å之间变

6、化时，类(II)结构的晶格常数在5.60Å到5.80Å之间变化时，半金属性都得到了保持。此外,类(I)结构CoMnCrSi的半金属性在(001)表面遭到了破坏。关键词：半金属铁磁体；霍伊斯勒合金；第一性原理计算；密度泛函理论；全势线性缀加平面波方法；表面I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractSpintronicdeviceshavetheadvantagesofhighspeed,smallsize,andlowpowerconsumption.Highspininjectionefficiencyisthekeytoachie

7、vehighperformanceofthespintronicdevices.Half-metallicferromagnetswhichhave100%spinpolarization,aretheidealsemiconductorspininjectionsources.Usingcomputersimulationtodesignnewmaterialsandimprovematerialpropertiesisoneoftheimportantresearchdirectionsofthecondensedmatterphysi

8、csandmaterialsphysics.Inthisthesis,usingthefirst-principlesbasedonthedensityfunctionalthe