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Full-Heusler合金X2YGa(X=Co,Fe,Ni;Y=V,Cr,Mn)的电子结构、磁性及半金属特性的第一性原理研究

刘新浩 林景波 刘艳辉 金迎九

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Full-Heusler合金X2YGa(X=Co,Fe,Ni;Y=V,Cr,Mn)的电子结构、磁性及半金属特性的第一性原理研究

刘新浩, 林景波, 刘艳辉, 金迎九

First-principles study on the electronic structures, magnetism, and half-metallicity of full-Heusler X2YGa (X=Co, Fe, Ni; Y=V,Cr, Mn) alloys

Liu Xin-Hao, Lin Jing-Bo, Liu Yan-Hui, Jin Ying-Jiu
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  • 利用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法,结合广义梯度近似,对full-Heusler X2YGa(X=Co,Fe,Ni;Y=V,Cr,Mn)合金的电子结构、磁性及半金属特性进行了研究,并讨论了自旋-轨道耦合作用对它们的影响.计算结果表明,自旋-轨道耦合作用对full-Heusler X2YGa(X=Co,Fe,Ni;Y=V,Cr,Mn)合金的电子结构,磁性与半金属特性的影响很小. 当未考虑自旋-轨道耦合作用时,Co2VGa,Co2CrGa,和Fe2CrGa合金为半金属或准半金属铁磁体,加入自旋-轨道耦合作用后体系的自旋极化率将降低1%左右, 它们依然保持很高的自旋极化率.Fe2MnGa,Co2MnGa,Ni2CrGa和Ni2MnGa合金为一般铁磁体,Fe2VGa和Ni2VGa合金为顺磁体.
    Using the full-potential linearized augmented plane wave method within the generalized gradient approximation, we investigatete the electronic structures, magnetisms and half-metallicities of the full-Heusler X2YGa (X=Co, Fe, Ni; Y=V, Cr, Mn) alloys. It is found that the spin-orbit coupling has little effect on the electronic structures, magnetisms and half-metallicities of the full-Heusler X2YGa (X=Co, Fe, Ni; Y=V, Cr, Mn) alloys. Without spin-orbit coupling the Co2VGa,Co2CrGa,and Fe2CrGa alloys are half-metallic or nearly half-metallic ferromagnets. With including the spin-orbit coupling, the spin-polarizations are lowered by about 1%, thus they still remain high spin-polarizations. The Fe2MnGa, Co2MnGa, Ni2CrGa, and Ni2MnGa alloys are conventional ferromagnets, whereas the Fe2VGa and Ni2VGa alloys are paramagnets.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10664005,10864008,11064015)和教育部留学回国人员科研启动基金(批准号:[2007]1108)资助的课题.
    [1]

    Ohno Y, Young D K, Beschoten B, Matsukura F, Ohno H, Awschalom D D 1999 Nature 402 790

    [2]

    Fiederling R, Keim M, Reuscher G, Ossau W, Schmidt G, Waag A, Molenkamp L W 1999 Nature 402 787

    [3]
    [4]

    Soulen Jr R J, Byers J M, Osofsky M S, Nadgorny B, Ambrose T, Cheng S F, Broussard P R, Tanaka C T, Nowak J, Moodera J S, Barry A, Coey J M D 1998 Science 282 85

    [5]
    [6]
    [7]

    de Groot R A, Mueller F M, van Engen P G, Buschow K H J 1983 Phys. Rev. Lett. 50 2024

    [8]
    [9]

    Xie W H, Xu Y Q, Liu B G, Pettifor D G 2003 Phys. Rev. Lett. 91 037204

    [10]

    Katsnelson M I, Irkhin V Yu, Chioncel L, Lichtenstein A I, de Groot R A 2008 Rev. Mod. Phys. B 80 315

    [11]
    [12]
    [13]

    Park J H, Vescovo E, Kim H J, Kwon C, Ramesh R, Venkatesan T 1998 Nature 392 794

    [14]

    Ji Y, Strijkers G J, Yang F Y, Chien C L, Byers J M, Anguelouch A, Xiao G, Gupta A 2001 Phys. Rev. Lett. 86 5585

    [15]
    [16]

    Akinaga H, Manago T, Shirai M 2000 Jpn. J. Appl. Phys. 39 L1118

    [17]
    [18]
    [19]

    Galanakis I, Dederichs P H and Papanikolaou N 2002 Phys. Rev. B 66 174429

    [20]
    [21]

    Wurmehl S, Fecher G H, Kandpal H C, Ksenofontov V, Felser C, Lin H J, Morais J 2005 Phys. Rev. B 72 184434

    [22]
    [23]

    Kandpal H C, Fecher G H, Felser C 2006 Phys. Rev. B 73 094422

    [24]

    Li G N, Jin Y J 2009 Chin. Phys. Lett. 26 107101

    [25]
    [26]
    [27]

    Li G N, Jin Y J, Lee J I 2010 Chin. Phys. B 19 097102

    [28]

    Ma L, Zhu Z Y, Li M, Yu S D, Cui Q L, Zhou Q, Chen J L, Wu G H 2009 Acta Phys. Sin. 58 3479 (in Chinese)[马 丽、 朱永志、 李 敏、 于世丹、 崔启良、 周 强、 陈京兰、 吴光恒 2009 物理学报 58 3479]

    [29]
    [30]
    [31]

    Luo L J, Zhong C G, Quan H R, Tan Z Z, Jiang Q, Jiang X F 2010 Acta Phys. Sin. 59 8037 (in Chinese) [罗礼进、 仲崇贵、 全宏瑞、 谭志中、 蒋 青、 江学范 2010 物理学报 59 8037]

    [32]

    Umetsu R Y, Kobayashi K, Kainuma R, Fujita A, Fukamichi K, Ishida K, Sakuma A 2004 Appl. Phys. Lett. 85 2011

    [33]
    [34]

    Mavropoulos Ph, Sato K, Zeller R, Dederichs P H, Popescu V, Ebert H 2004 Phys. Rev. B 69 054424

    [35]
    [36]

    Zayak A T, Entel P, Rabe K M, Adeagbo W A, Acet M 2005 Phys. Rev. B 72 054113

    [37]
    [38]

    Gillsen M 2009 Ph. D. Thesis (Achen:Rwth Aachen University) (in German)

    [39]
    [40]
    [41]

    Wimmer E, Krakauer H, Weinert M and Freeman A J 1981 Phys. Rev. B 24 864 Weinert M, Wimmer E, Freeman A J 1983 Phys. Rev. B 26 4571

    [42]
    [43]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865; 1997 ibid. 78 1396(E)

    [44]
    [45]
    [46]

    Li C, Freeman A J, Jansen H J F, Fu C L 1990 Phys. Rev. B 42 5433

    [47]

    Galanakis I, Dederichs P H, Papanikolaou N 2002 Phys. Rev. B 66 134428 Galanakis I, Mavropoulos P, Dederichs P H 2006 J. Phys. D: Appl. Phys. 39 765

    [48]
    [49]
    [50]

    Kandpal H C, Fecher G H, Felser C 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40 1507

    [51]

    Varaprasad B S D Ch S, Rajanikanth A, Takahashi Y K, Hono K 2010 Appl. Phys. Express 3 023002

    [52]
    [53]

    Bansil A, Kaprzyk S, Mijnarends P E, Toboa J 1999 Phys. Rev. B 60 13396

    [54]
    [55]
    [56]

    Li Y, Yu J J 2008 Phys. Rev. B 78 165203

    [57]
    [58]

    Buschow K H J, van Engen P G, Jongebreur R 1983 J. Magn. Magn. Mater. 38 1

    [59]
    [60]

    Sargolzaei M, Richter M, Koepernik K, Opahle I, Eschrig H, Chaplygin I 2006 Phys. Rev. B 74 224410

    [61]
    [62]

    Galanakis I 2005 Phys. Rev. B 71 012413

  • [1]

    Ohno Y, Young D K, Beschoten B, Matsukura F, Ohno H, Awschalom D D 1999 Nature 402 790

    [2]

    Fiederling R, Keim M, Reuscher G, Ossau W, Schmidt G, Waag A, Molenkamp L W 1999 Nature 402 787

    [3]
    [4]

    Soulen Jr R J, Byers J M, Osofsky M S, Nadgorny B, Ambrose T, Cheng S F, Broussard P R, Tanaka C T, Nowak J, Moodera J S, Barry A, Coey J M D 1998 Science 282 85

    [5]
    [6]
    [7]

    de Groot R A, Mueller F M, van Engen P G, Buschow K H J 1983 Phys. Rev. Lett. 50 2024

    [8]
    [9]

    Xie W H, Xu Y Q, Liu B G, Pettifor D G 2003 Phys. Rev. Lett. 91 037204

    [10]

    Katsnelson M I, Irkhin V Yu, Chioncel L, Lichtenstein A I, de Groot R A 2008 Rev. Mod. Phys. B 80 315

    [11]
    [12]
    [13]

    Park J H, Vescovo E, Kim H J, Kwon C, Ramesh R, Venkatesan T 1998 Nature 392 794

    [14]

    Ji Y, Strijkers G J, Yang F Y, Chien C L, Byers J M, Anguelouch A, Xiao G, Gupta A 2001 Phys. Rev. Lett. 86 5585

    [15]
    [16]

    Akinaga H, Manago T, Shirai M 2000 Jpn. J. Appl. Phys. 39 L1118

    [17]
    [18]
    [19]

    Galanakis I, Dederichs P H and Papanikolaou N 2002 Phys. Rev. B 66 174429

    [20]
    [21]

    Wurmehl S, Fecher G H, Kandpal H C, Ksenofontov V, Felser C, Lin H J, Morais J 2005 Phys. Rev. B 72 184434

    [22]
    [23]

    Kandpal H C, Fecher G H, Felser C 2006 Phys. Rev. B 73 094422

    [24]

    Li G N, Jin Y J 2009 Chin. Phys. Lett. 26 107101

    [25]
    [26]
    [27]

    Li G N, Jin Y J, Lee J I 2010 Chin. Phys. B 19 097102

    [28]

    Ma L, Zhu Z Y, Li M, Yu S D, Cui Q L, Zhou Q, Chen J L, Wu G H 2009 Acta Phys. Sin. 58 3479 (in Chinese)[马 丽、 朱永志、 李 敏、 于世丹、 崔启良、 周 强、 陈京兰、 吴光恒 2009 物理学报 58 3479]

    [29]
    [30]
    [31]

    Luo L J, Zhong C G, Quan H R, Tan Z Z, Jiang Q, Jiang X F 2010 Acta Phys. Sin. 59 8037 (in Chinese) [罗礼进、 仲崇贵、 全宏瑞、 谭志中、 蒋 青、 江学范 2010 物理学报 59 8037]

    [32]

    Umetsu R Y, Kobayashi K, Kainuma R, Fujita A, Fukamichi K, Ishida K, Sakuma A 2004 Appl. Phys. Lett. 85 2011

    [33]
    [34]

    Mavropoulos Ph, Sato K, Zeller R, Dederichs P H, Popescu V, Ebert H 2004 Phys. Rev. B 69 054424

    [35]
    [36]

    Zayak A T, Entel P, Rabe K M, Adeagbo W A, Acet M 2005 Phys. Rev. B 72 054113

    [37]
    [38]

    Gillsen M 2009 Ph. D. Thesis (Achen:Rwth Aachen University) (in German)

    [39]
    [40]
    [41]

    Wimmer E, Krakauer H, Weinert M and Freeman A J 1981 Phys. Rev. B 24 864 Weinert M, Wimmer E, Freeman A J 1983 Phys. Rev. B 26 4571

    [42]
    [43]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865; 1997 ibid. 78 1396(E)

    [44]
    [45]
    [46]

    Li C, Freeman A J, Jansen H J F, Fu C L 1990 Phys. Rev. B 42 5433

    [47]

    Galanakis I, Dederichs P H, Papanikolaou N 2002 Phys. Rev. B 66 134428 Galanakis I, Mavropoulos P, Dederichs P H 2006 J. Phys. D: Appl. Phys. 39 765

    [48]
    [49]
    [50]

    Kandpal H C, Fecher G H, Felser C 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40 1507

    [51]

    Varaprasad B S D Ch S, Rajanikanth A, Takahashi Y K, Hono K 2010 Appl. Phys. Express 3 023002

    [52]
    [53]

    Bansil A, Kaprzyk S, Mijnarends P E, Toboa J 1999 Phys. Rev. B 60 13396

    [54]
    [55]
    [56]

    Li Y, Yu J J 2008 Phys. Rev. B 78 165203

    [57]
    [58]

    Buschow K H J, van Engen P G, Jongebreur R 1983 J. Magn. Magn. Mater. 38 1

    [59]
    [60]

    Sargolzaei M, Richter M, Koepernik K, Opahle I, Eschrig H, Chaplygin I 2006 Phys. Rev. B 74 224410

    [61]
    [62]

    Galanakis I 2005 Phys. Rev. B 71 012413

  • [1] 刘铭婕, 田亚莉, 王瑜, 李晓筱, 和小虎, 宫廷, 孙小聪, 郭古青, 邱选兵, 李传亮. 含自旋-轨道耦合的O-2光谱常数计算. 物理学报, 2025, 74(2): . doi: 10.7498/aps.74.20241435
    [2] 贺亚萍, 陈明霞, 潘杰锋, 李冬, 林港钧, 黄新红. Rashba自旋-轨道耦合调制的单层半导体纳米结构中电子的自旋极化效应. 物理学报, 2023, 72(2): 028503. doi: 10.7498/aps.72.20221381
    [3] 袁家望, 陈立, 张云波. 自旋-轨道耦合玻色爱因斯坦凝聚中多能级绝热消除理论. 物理学报, 2023, 72(21): 216701. doi: 10.7498/aps.72.20231052
    [4] 王欢, 贺夏瑶, 李帅, 刘博. 非线性相互作用的自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的淬火动力学. 物理学报, 2023, 72(10): 100309. doi: 10.7498/aps.72.20222401
    [5] 马赟娥, 乔鑫, 高瑞, 梁俊成, 张爱霞, 薛具奎. 可调自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的隧穿动力学. 物理学报, 2022, 71(21): 210302. doi: 10.7498/aps.71.20220697
    [6] 周永香, 薛迅. 自旋-轨道耦合系统的电子涡旋. 物理学报, 2022, 71(21): 210301. doi: 10.7498/aps.71.20220751
    [7] 李吉, 刘斌, 白晶, 王寰宇, 何天琛. 环形势阱中自旋-轨道耦合旋转玻色-爱因斯坦凝聚体的基态. 物理学报, 2020, 69(14): 140301. doi: 10.7498/aps.69.20200372
    [8] 文林, 梁毅, 周晶, 余鹏, 夏雷, 牛连斌, 张晓斐. 线性塞曼劈裂对自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中亮孤子动力学的影响. 物理学报, 2019, 68(8): 080301. doi: 10.7498/aps.68.20182013
    [9] 辛月朋, 马悦兴, 郝红月, 孟凡斌, 刘何燕, 罗鸿志. 等价电子数组元Heusler合金Fe2RuSi中的原子占位. 物理学报, 2016, 65(14): 147102. doi: 10.7498/aps.65.147102
    [10] 姜恩海, 朱兴凤, 陈凌孚. Heusler合金Co2MnAl(100)表面电子结构、磁性和自旋极化的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(14): 147301. doi: 10.7498/aps.64.147301
    [11] 王啸天, 代学芳, 贾红英, 王立英, 刘然, 李勇, 刘笑闯, 张小明, 王文洪, 吴光恒, 刘国栋. Heusler型X2RuPb (X=Lu, Y)合金的反带结构和拓扑绝缘性. 物理学报, 2014, 63(2): 023101. doi: 10.7498/aps.63.023101
    [12] 李志, 曹辉. 自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体在尖端势垒散射中的Klein隧穿. 物理学报, 2014, 63(11): 110306. doi: 10.7498/aps.63.110306
    [13] 张洪武, 周文平, 刘恩克, 王文洪, 吴光恒. Heusler合金NiCoMnSn中的磁场驱动马氏体相变、超自旋玻璃和交换偏置. 物理学报, 2013, 62(14): 147501. doi: 10.7498/aps.62.147501
    [14] 李志, 王建忠. 自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚势垒散射特性的研究. 物理学报, 2013, 62(10): 100306. doi: 10.7498/aps.62.100306
    [15] 赵建涛, 赵昆, 王家佳, 余新泉, 于金, 吴三械. Heusler合金Mn2NiGa的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(21): 213102. doi: 10.7498/aps.61.213102
    [16] 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. Heusler合金Fe2CrGa的磁性与结构. 物理学报, 2012, 61(2): 027502. doi: 10.7498/aps.61.027502
    [17] 赵昆, 张坤, 王家佳, 于金, 吴三械. Heusler合金Pd2 CrAl四方变形、磁性及弹性常数的第一性原理计算. 物理学报, 2011, 60(12): 127101. doi: 10.7498/aps.60.127101
    [18] 赵晶晶, 祁欣, 刘恩克, 朱伟, 钱金凤, 李贵江, 王文洪, 吴光恒. Co50Fe25-xMnxSi25系列合金的结构、磁性和半金属性研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047108. doi: 10.7498/aps.60.047108
    [19] 张 炜, 千正男, 隋 郁, 刘玉强, 苏文辉, 张 铭, 柳祝红, 刘国栋, 吴光恒. Heusler合金Co2TiSn的磁性与输运性能. 物理学报, 2005, 54(10): 4879-4883. doi: 10.7498/aps.54.4879
    [20] 千正男, 隋 郁, 刘玉强, 柳祝红, 刘国栋, 张 铭, 崔玉亭, 陈京兰, 吴光恒. 四元Heusler合金NiMnFeGa中Fe原子的磁性贡献. 物理学报, 2003, 52(9): 2304-2308. doi: 10.7498/aps.52.2304
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-01-06
  • 修回日期:  2011-01-28
  • 刊出日期:  2011-05-05

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