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MnPd合金相变, 弹性和热力学性质的第一性原理研究

张炜 陈文周 王俊斐 张小东 姜振益

MnPd合金相变, 弹性和热力学性质的第一性原理研究

张炜, 陈文周, 王俊斐, 张小东, 姜振益
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  • 运用基于密度泛函理论第一性原理方法研究了MnPd从立方顺磁到四方反铁磁的相变以及其弹性性质和热力学性质等. 结果表明: MnPd合金顺磁立方B2结构在施加了四方应变后, 结构不稳定, 会发生结构相变形成四方顺磁结构. 四方顺磁相弹性稳定, 然而在考虑了磁性后, 反铁磁四方相比四方顺磁相能量更低, 而且弹性和动力学都稳定, 说明反铁磁四方相是MnPd的低温结构. 从而得出MnPd合金的相变路径为两步: 先发生结构相变从顺磁B2立方结构转变为顺磁四方相, 再由磁性诱发相变形成反铁磁四方结构. 通过准谐近似得到了摩尔比热容, 徳拜温度等热力学性质.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10647008, 50971099)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20096101110017)和陕西省自然科学基础研究计划重点项目(批准号: 2010JZ002)资助的课题.
    [1]

    Luo L J, Zhong C G, Jiang X F, Fang J H, Jiang Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 0521 (in Chinese) [罗礼进, 仲崇贵, 江学范, 方靖淮, 蒋青 2010 物理学报 59 0521]

    [2]

    Zhao J J, Shu D, Qi X, Liu E K, Zhu Wei, Feng L, Wang W H, Wu G H 2011 Acta Phys. Sin. 60 107103 (in Chinese) [赵晶晶, 舒迪, 祁欣, 刘恩克, 朱伟, 冯琳, 王文洪, 吴光恒 2011 物理学报 60 107103]

    [3]

    Zhao K, Zhang K, Wang J J, Yu J, Wu S X 2011 Acta Phys. Sin. 60 127101 (in Chinese) [赵昆, 张坤, 王家佳, 于金, 吴三械 2011 物理学报 60 127101]

    [4]

    Luo L J, Zhong C G, Fang J H, Zhao Y L, Zhou P X, Jiang X F 2011 Acta Phys. Sin. 60 127502 (in Chinese) [罗礼进, 仲崇贵, 方靖淮, 赵永林, 周朋霞, 江学范 2011 物理学报 60 127502]

    [5]

    Zhu W, Liu E K, Zhang C Z, Qin Y B, Luo H Z, Wang W H, Du Z W, Li J Q, Wu G H 2012 Acta Phys. Sin. 61 027502 (in Chinese) [朱伟, 刘恩克, 张常在, 秦元斌, 罗鸿志, 王文洪, 杜志伟, 李建奇, 吴光恒 2012 物理学报 61 027502]

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    Kren E, Solyom J 1966 Phys. Lett. 22 273

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    Umetsu R Y, Fukamichi K, Sakuma A 2002 J. Magn. Magn. Mater. 239 530

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    Kubota M, Ono K, Umetsu R Y, Akinaga H, Sakuma A, Fukamichi K 2007 Appl. Phys. Lett. 90 091911

    [9]

    Umetsu R Y, Mitsumata C, Sakuma A, Fukamichi K 2003 J. Magn. Soc. Jpn. 3 59

    [10]

    Yamada H, Shimizu H, Yamamoto K, Uebayashi K 2006 J. Alloys Compd. 415 31

    [11]

    Chen W Z, Li Q, Jiang Z Y, Zhang X D, Si L, Li L S, Wu R 2012 Physica B 407 2748

    [12]

    Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558

    [13]

    Kresse G, Furthmuller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [14]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

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    Kresse G, Joubert D 1990 Phys. Rev. B 59 1758

    [16]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [17]

    Chen W Z, Jiang Z Y, Si L, Li L S, Zhou B 2011 Solid State Commun. 151 1433

    [18]

    Li X F, Peng W M, Shen X M, Ji G F, Zhao F 2009 Acta Phys. Sin. 58 2660 (in Chinese) [李晓凤, 彭卫民, 申筱, 姬广富, 赵峰 2009 物理学报 58 2660]

    [19]

    Li X F, Liu Z L, Peng W M, Zhao A K 2011 Acta Phys. Sin. 60 076501 (in Chinese) [ 李晓凤, 刘中利, 彭卫民, 赵阿可 2011 物理学报 60 076501]

    [20]

    Hill R 1952 Proc. Phys. Soc. Lond. 65 347

    [21]

    Zhang Y, Ke X Z, Chen C F, Yang J, Kent P R C 2009 Phys. Rev. B 80 024304

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    [6]

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    Zhang Y, Ke X Z, Chen C F, Yang J, Kent P R C 2009 Phys. Rev. B 80 024304

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-08
  • 修回日期:  2012-07-06
  • 刊出日期:  2012-12-05

MnPd合金相变, 弹性和热力学性质的第一性原理研究

  • 1. 西安邮电大学理学院, 西安 710121;
  • 2. 西北大学现代物理研究所, 西安 710069
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 10647008, 50971099)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20096101110017)和陕西省自然科学基础研究计划重点项目(批准号: 2010JZ002)资助的课题.

摘要: 运用基于密度泛函理论第一性原理方法研究了MnPd从立方顺磁到四方反铁磁的相变以及其弹性性质和热力学性质等. 结果表明: MnPd合金顺磁立方B2结构在施加了四方应变后, 结构不稳定, 会发生结构相变形成四方顺磁结构. 四方顺磁相弹性稳定, 然而在考虑了磁性后, 反铁磁四方相比四方顺磁相能量更低, 而且弹性和动力学都稳定, 说明反铁磁四方相是MnPd的低温结构. 从而得出MnPd合金的相变路径为两步: 先发生结构相变从顺磁B2立方结构转变为顺磁四方相, 再由磁性诱发相变形成反铁磁四方结构. 通过准谐近似得到了摩尔比热容, 徳拜温度等热力学性质.

English Abstract

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