基于第一性原理的Full-Heusler合金物性的研究
發(fā)布時間：2021-09-16 19:14
應用具有100%自旋極化率的注入材料,可以非常有效的提高自旋注入效率。Heusler合金由于具有高度有序的晶體結(jié)構(gòu),同時,具有100%自旋極化率及高居里轉(zhuǎn)變溫度而成為自旋電子學器件的優(yōu)良候選材料。到目前為止,研究者已經(jīng)對Heusler合金進行了一系列理論和實驗研究,發(fā)現(xiàn)了一千多種半金屬材料。這些研究成果揭示了Heusler合金含有豐富的物理性質(zhì),幾乎所有自旋電子學材料功能都可以在Heusler合金家族中發(fā)現(xiàn)。目前,研究者對Sc基化合物的研究還不是很全面,因此本工作以其為對象,對其晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)以及磁性質(zhì)等物理特性進行了系統(tǒng)的研究,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一種四元等比Heusler合金,主要研究內(nèi)容如下:首先,系統(tǒng)研究了171種Sc2YZ合金原子占位。根據(jù)原子占位規(guī)則（SPR）,Sc基Full-Heusler（FH）合金應形成XA結(jié)構(gòu),因為具有較少價電子的過渡金屬元素Sc傾向于占據(jù)A（0,0,0）位和B（0.25,0.25,0.25）,然而計算結(jié)果違反了這一規(guī)則。其次,研究了Sc基FH合金Sc2VGe,基于第一性原理計算對其XA和L21型結(jié)構(gòu)進行...
【文章來源】：華北理工大學河北省
【文章頁數(shù)】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Heusler合金在材料領(lǐng)域的應用Fig.1Applicationinmaterialfieldforheusleralloys
華北理工大學碩士學位論文-6-構(gòu)（如Co2FeAl）；相反的，如果X的電負性小于Y元素，則形成XA結(jié)構(gòu)（如Fe2CoAl）。當其X=Y時，則形成了DO3型Full-Heusler結(jié)構(gòu)。當四個原子位置被三種不同的過渡金屬元素（或稀土元素）及一種主族元素占據(jù)，此時稱之為四元1∶1∶1∶1（等比）的Heusler結(jié)構(gòu)。與Full-Heusler結(jié)構(gòu)不同，如果四個晶位中其中一個位置被空位替換，則形成了所謂的C1b型的半Heusler結(jié)構(gòu)，化學式為XYZ。在半Heusler結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，如果X和Y元素是相同的過渡族元素，則形成了二元半Heusler型的X2Y結(jié)構(gòu)。圖2Heusler合金不同的晶體結(jié)構(gòu)占位Fig.2OccupancyofdifferentcrystalstructuresinHeusleralloys表1Heusler合金不同的晶體結(jié)構(gòu)占位Table1OccupancyofdifferentcrystalstructuresinHeusleralloysTypeABCD(0,0,0)(0.25,0.25,0.25)(0.5,0.5,0.5)(075,0.75,0.75)C1bXYVoidZHalf-HeuslerXXVoidZFull-Heusler(L21)XYXZInverse-Heusler:(XA)XXYZHeusler:DO3:XXXZQuaternaryHeulser:XYMZ在目前研究的Heusler合金的結(jié)構(gòu)中，過渡族元素和主族元素的比例通常情況下為3∶1或者2∶1，但是隨著Heusler家族的成員的壯大，雙主族（過渡族（或稀土）和主族元素的比例為2∶2或者1∶2），甚至是全為主族元素構(gòu)成的
素的影響僅考慮 Heusler 合金的原子占位，其有四個原子點位 A（0，0，0），B（0.25，0.25，0.25），C（0.5，0.5，0.5），以及 D（0.75，0.75，0.75），可能形成兩種占位結(jié)構(gòu) X–X–Y–Z 或 X–Y–X–Z[59]。如圖 3 所示，根據(jù)原子占位規(guī)則（SPR）[34,60,61]，過渡金屬元素 X 具有較少的價電子傾向于占據(jù)位置為 A（0，0，0）和 B（0.25，0.25，0.25），而 Y 原子的由于具有較多的價電子傾向于占據(jù) C（0.5，0.5，0.5）位，在這種情況下合金形成 XA 型 Heusler 結(jié)構(gòu)（或Hg2CuTi/inverse 型，空間組 216，稱為 F-43m；見圖 3 的左側(cè)圖）。相反地，當Y 具有較少的價電子傾向于占據(jù) B（0.25，0.25，0.25）時，該材料稱為 L21 型Heusler 材料（或 Cu2MnAl 型，空間組 225，稱為 Fm-3m；見圖 3 右側(cè)圖）。
本文編號：3397141
【文章來源】：華北理工大學河北省
【文章頁數(shù)】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Heusler合金在材料領(lǐng)域的應用Fig.1Applicationinmaterialfieldforheusleralloys
華北理工大學碩士學位論文-6-構(gòu)（如Co2FeAl）；相反的，如果X的電負性小于Y元素，則形成XA結(jié)構(gòu)（如Fe2CoAl）。當其X=Y時，則形成了DO3型Full-Heusler結(jié)構(gòu)。當四個原子位置被三種不同的過渡金屬元素（或稀土元素）及一種主族元素占據(jù)，此時稱之為四元1∶1∶1∶1（等比）的Heusler結(jié)構(gòu)。與Full-Heusler結(jié)構(gòu)不同，如果四個晶位中其中一個位置被空位替換，則形成了所謂的C1b型的半Heusler結(jié)構(gòu)，化學式為XYZ。在半Heusler結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，如果X和Y元素是相同的過渡族元素，則形成了二元半Heusler型的X2Y結(jié)構(gòu)。圖2Heusler合金不同的晶體結(jié)構(gòu)占位Fig.2OccupancyofdifferentcrystalstructuresinHeusleralloys表1Heusler合金不同的晶體結(jié)構(gòu)占位Table1OccupancyofdifferentcrystalstructuresinHeusleralloysTypeABCD(0,0,0)(0.25,0.25,0.25)(0.5,0.5,0.5)(075,0.75,0.75)C1bXYVoidZHalf-HeuslerXXVoidZFull-Heusler(L21)XYXZInverse-Heusler:(XA)XXYZHeusler:DO3:XXXZQuaternaryHeulser:XYMZ在目前研究的Heusler合金的結(jié)構(gòu)中，過渡族元素和主族元素的比例通常情況下為3∶1或者2∶1，但是隨著Heusler家族的成員的壯大，雙主族（過渡族（或稀土）和主族元素的比例為2∶2或者1∶2），甚至是全為主族元素構(gòu)成的
素的影響僅考慮 Heusler 合金的原子占位，其有四個原子點位 A（0，0，0），B（0.25，0.25，0.25），C（0.5，0.5，0.5），以及 D（0.75，0.75，0.75），可能形成兩種占位結(jié)構(gòu) X–X–Y–Z 或 X–Y–X–Z[59]。如圖 3 所示，根據(jù)原子占位規(guī)則（SPR）[34,60,61]，過渡金屬元素 X 具有較少的價電子傾向于占據(jù)位置為 A（0，0，0）和 B（0.25，0.25，0.25），而 Y 原子的由于具有較多的價電子傾向于占據(jù) C（0.5，0.5，0.5）位，在這種情況下合金形成 XA 型 Heusler 結(jié)構(gòu)（或Hg2CuTi/inverse 型，空間組 216，稱為 F-43m；見圖 3 的左側(cè)圖）。相反地，當Y 具有較少的價電子傾向于占據(jù) B（0.25，0.25，0.25）時，該材料稱為 L21 型Heusler 材料（或 Cu2MnAl 型，空間組 225，稱為 Fm-3m；見圖 3 右側(cè)圖）。
本文編號：3397141
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