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第一性原理研究half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi的半金属铁磁性

姚仲瑜 孙丽 潘孟美 孙书娟 刘汉军

第一性原理研究half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi的半金属铁磁性

姚仲瑜, 孙丽, 潘孟美, 孙书娟, 刘汉军
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  • 构建只含有一种过渡金属元素的half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi.采用第一性原理的全势能线性缀加平面波方法计算half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi的电子结构.计算结果表明,VLiBi和CrLiBi是半金属性铁磁体,它们的半金属隙分别是0.25 eV和0.46 eV,晶胞总磁矩分别为3.00 μB和4.00 μB.磁性计算结果显示,晶胞总磁矩主要来源于V和Cr的原子磁矩,Li和Bi的原子磁矩较弱,而且Bi的原子磁矩为负值.利用平均场近似方法计算合金的居里温度TC,VLiBi和CrLiBi的居里温度(TC)的估算值分别为1401 K和1551 K.使晶格常数在±10%的范围内变化,分别计算VLiBi和CrLiBi的电子结构.计算研究表明,晶格常数在-5.6%–10%和-6.9%–10%的范围内变化时VLiBi和CrLiBi仍具有半金属性,并且晶胞总磁矩稳定于3.00 μB和4.00 μB.采用局域密度近似(LDA)+U(电子库仑相互作用项)的方法计算VLiBi和CrLiBi的电子结构,当U的取值增大到5 eV时VLiBi和CrLiBi仍保持半金属性.此外,采用考虑自旋-轨道耦合(spin-orbit coupling,SOC)效应的广义梯度近似(GGA)+SOC方法计算VLiBi和CrLiBi的电子结构,计算结果显示有微弱的自旋向下能带穿过费米能级,此时VLiBi和CrLiBi在费米面处的自旋极化率分别为98.8%和94.3%,它们的晶胞总磁矩分别为3.03 μB和4.04 μB.VLiBi的半金属性几乎不受SOC效应的影响,而CrLiBi在费米面处仍有较高的自旋极化率.
      通信作者: 姚仲瑜, yzy@hainnu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11364014)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-09
  • 修回日期:  2018-08-20
  • 刊出日期:  2018-11-05

第一性原理研究half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi的半金属铁磁性

  • 1. 海南师范大学物理与电子工程学院, 海口 571158
  • 通信作者: 姚仲瑜, yzy@hainnu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11364014)资助的课题.

摘要: 构建只含有一种过渡金属元素的half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi.采用第一性原理的全势能线性缀加平面波方法计算half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi的电子结构.计算结果表明,VLiBi和CrLiBi是半金属性铁磁体,它们的半金属隙分别是0.25 eV和0.46 eV,晶胞总磁矩分别为3.00 μB和4.00 μB.磁性计算结果显示,晶胞总磁矩主要来源于V和Cr的原子磁矩,Li和Bi的原子磁矩较弱,而且Bi的原子磁矩为负值.利用平均场近似方法计算合金的居里温度TC,VLiBi和CrLiBi的居里温度(TC)的估算值分别为1401 K和1551 K.使晶格常数在±10%的范围内变化,分别计算VLiBi和CrLiBi的电子结构.计算研究表明,晶格常数在-5.6%–10%和-6.9%–10%的范围内变化时VLiBi和CrLiBi仍具有半金属性,并且晶胞总磁矩稳定于3.00 μB和4.00 μB.采用局域密度近似(LDA)+U(电子库仑相互作用项)的方法计算VLiBi和CrLiBi的电子结构,当U的取值增大到5 eV时VLiBi和CrLiBi仍保持半金属性.此外,采用考虑自旋-轨道耦合(spin-orbit coupling,SOC)效应的广义梯度近似(GGA)+SOC方法计算VLiBi和CrLiBi的电子结构,计算结果显示有微弱的自旋向下能带穿过费米能级,此时VLiBi和CrLiBi在费米面处的自旋极化率分别为98.8%和94.3%,它们的晶胞总磁矩分别为3.03 μB和4.04 μB.VLiBi的半金属性几乎不受SOC效应的影响,而CrLiBi在费米面处仍有较高的自旋极化率.

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