發(fā)布時間：2018-08-12 10:11

【摘要】：Heusler合金蘊含著豐富的物理現(xiàn)象和應(yīng)用功能,已經(jīng)成為開發(fā)新型功能材料的巨大資源寶庫,并在磁機、磁電、磁熱等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的開發(fā)和應(yīng)用潛力。本論文主要工作是探索和合成具有新的功能特性的Heusler合金,深入研究它們的物理性質(zhì)以及所具有的功能特性。主要成果概括如下:報道了一種新型具有晶格對稱性不變相變的鐵磁性形狀記憶合金:半Heusler結(jié)構(gòu)的CoMnGa合金。該合金在發(fā)生一級相變時,晶格對稱性保持不變,而體積和磁結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化。Co-Mn反占位能夠調(diào)控相變驅(qū)動力和相變勢壘,我們通過嚴格的退火和淬火工藝調(diào)控了Co-Mn反占位的含量,從而成功的誘導(dǎo)了伴隨有鐵磁-亞鐵磁轉(zhuǎn)變的晶格對稱性不變相變。通過第一性原理計算,研究了Co2TiSb1-x Snx(x=0,0.25,0.5)系列合金發(fā)生馬氏體相變的可能性。通過甩帶快淬的方法合成了具有L21結(jié)構(gòu)的Co2TiSb1-x Snx(x=0.25,0.5)合金。并從實驗上觀察到了Co2TiSb0.75Sn0.25合金中的馬氏體相變行為。通過理論計算,預(yù)測含有Co-Mn反占位的CoVMnAl合金是一種完全補償?shù)膩嗚F磁性半金屬材料。制備出了具有30%Co-Mn反占位的CoVMnAl合金,磁性和輸運性質(zhì)的測量結(jié)果證實了材料的半金屬性和完全補償?shù)膩嗚F磁性。CoVMnAl合金的半金屬性和亞鐵磁性來源于材料中的原子反占位,該方法克服了傳統(tǒng)的反占位缺陷破壞半金屬性的問題,基于原子間的反占位缺陷誘導(dǎo)出半金屬性和亞鐵磁性的方法將開發(fā)出更多新的半金屬材料。通過用Fe原子連續(xù)替換CoTiSb基體中的Ti,Ti-Sb或Co原子的方法,設(shè)計出了一種具有100%自旋極化率的Fe基單原子鏈。發(fā)現(xiàn)Fe-Sb和Fe-V(空位)原子鏈表現(xiàn)出100%的自旋極化率,形成了一個極小的單自旋通道,而Fe-Fe原子鏈表現(xiàn)出自旋無能隙半導(dǎo)體的性質(zhì)。開發(fā)出一種特殊的自旋無能隙半導(dǎo)體材料:Mn2.25Co0.75Ga0.5Sn0.5合金。材料具有高有序的原子排列方式、2μB的飽和磁化強度和高達720K的居里溫度。Mn2.25Co0.75Ga0.5Sn0.5合金具有高于反�；魻栃�(yīng)兩個數(shù)量級的巨大的正常霍爾效應(yīng),該現(xiàn)象從未在其它磁性或非磁性材料中報道過。隨著磁場強度的增加,巨大的正常霍爾效應(yīng)造成總霍爾電壓由負轉(zhuǎn)變?yōu)檎?K下材料的反�；魻栯妼�(dǎo)率為13.7S/cm,且此時表現(xiàn)為正線性磁阻。隨著溫度升高,材料表現(xiàn)出由正到負的雙重交叉磁阻現(xiàn)象,而該現(xiàn)象則是自旋無能隙半導(dǎo)體材料的典型特征。
[Abstract]:Heusler alloys, which contain abundant physical phenomena and application functions, have become a great resource for the development of new functional materials, and have shown great potential for development and application in the fields of magnetic machine, magnetoelectricity, magnetocalorimetry and so on. The main work of this thesis is to explore and synthesize Heusler alloys with new functional properties, and to study their physical properties and functional properties. The main results are summarized as follows: a new ferromagnetic shape memory alloy with lattice symmetry invariant phase transformation: CoMnGa alloy with semi-Heusler structure is reported. When the first order phase transition occurs, the lattice symmetry remains constant, while the volume and magnetic structure change greatly. The inverse position of Co-Mn can regulate the driving force and barrier of phase transition. Through strict annealing and quenching processes, we control the content of Co-Mn inverse sites, thus successfully inducing the lattice symmetry invariant phase transition accompanied by ferromagnetic and ferromagnetic transition. The possibility of martensitic transformation in Co2TiSb1-x Snx (x0. 0. 25 ~ 0. 5) alloys has been studied by first principle calculation. Co2TiSb1-x Snx alloy with L 21 structure was synthesized by rapid quenching. The martensitic transformation behavior in Co2TiSb0.75Sn0.25 alloy was observed experimentally. By theoretical calculation, it is predicted that the CoVMnAl alloy with Co-Mn antioccupation is a fully compensated ferromagnetic semi-metallic material. The magnetic and transport properties of CoVMnAl alloy with 30%Co-Mn antioccupation have been prepared. The semi-metallic properties of the material and the fully compensated ferromagnetism. CoVMnAl alloy have semi-metallic properties and ferromagnetism derived from the atomic antioccupation in the material. This method overcomes the problem that anti-occupying defects destroy the semi-metallic properties. The method of inducting semi-metallic and ferromagnetic properties based on interatomic antioccupation defects will develop more new semi-metallic materials. A Fe-based monoatomic chain with 100% spin-polarizability was designed by replacing Ti-Ti-Sb or Co atoms in CoTiSb matrix continuously with Fe atoms. It is found that the spin polarizability of Fe-Sb and Fe-V atom chains is 100%, and a single spin channel is formed, while the Fe-Fe atomic chain exhibits the properties of self spin energy gap semiconductor. A special spin-free semiconductor material, W mn 2.25Co 0.75Ga 0.5Sn0.5, has been developed. The material has a highly ordered atomic arrangement of 2 渭 B saturation magnetization and a Curie temperature of 720K. Mn2.25Co0.75Ga0.5Sn0.5 alloy has a large normal Hall effect of two orders of magnitude higher than the anomalous Hall effect. This phenomenon has never been reported in other magnetic or nonmagnetic materials. With the increase of magnetic field intensity, the anomalous Hall conductivity of the material changes from negative to positive. 7K due to the large normal Hall effect, and the anomalous Hall conductivity is 13.7s / cm, and it shows positive linear magnetoresistance. With the increase of temperature, the material exhibits a double cross magnetoresistive phenomenon from positive to negative, which is a typical feature of spin-gap semiconductor materials.
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.6

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本文編號：2178740