【摘 要】
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人们基于信息技术的需要,对新型功能材料的研究不断深入。由此诞生了集电子电荷与自旋研究为一体的自旋电子学。而自旋电子学器件的关键是要获得高自旋注入效率材料。在注入源的材料选择方面,高自旋极化率是首先要考虑的因素,Heusler合金材料刚好满足这一要素从而进入到人们的视野。本文从第一性原理出发,借助计算机Materials Studio的Castep模块对三元合金X_2MnAl(X=Cr,Ti)及元素
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人们基于信息技术的需要,对新型功能材料的研究不断深入。由此诞生了集电子电荷与自旋研究为一体的自旋电子学。而自旋电子学器件的关键是要获得高自旋注入效率材料。在注入源的材料选择方面,高自旋极化率是首先要考虑的因素,Heusler合金材料刚好满足这一要素从而进入到人们的视野。本文从第一性原理出发,借助计算机Materials Studio的Castep模块对三元合金X2MnAl（X=Cr,Ti）及元素掺杂的两种四元合金CrFeMnAl、TiNiMnAl的半金属性及力学性能进行研究。得到如下主要研究结果:三元Heusler合金Cr2MnAl是full-Heusler合金材料,平衡态晶格常数为5.87?,带隙宽度0.36 eV,总磁矩为-2?B。磁性源于Cr（A）-3d电子态,Cr（B）-3d电子态和Mn-3d电子态的能级劈裂,Al原子对合金的总磁矩几乎没有贡献。力学计算显示,Cr2MnAl合金是一种脆性合金材料。四元合金CrFeMnAl为一种full-Heusler合金材料,平衡态晶格常数为5.86?,总磁矩为0。分析认为其磁性主要来源于费米面附近Fe-3d态分别与Cr-3d态和Mn-3d态的劈裂杂化。力学性能计算显示,CrFeMnAl合金也是一种脆性合金材料。三元Heusler合金Ti2MnAl是half-Heusler材料。平衡态晶格常数为6.26?,总磁矩为0?B,带隙宽度为0.56 eV。磁性主要来源于Ti（A）-3d,Ti（B）-3d和Mn 3d价态电子的杂化所致。力学性能计算显示,Ti2MnAl合金是一种脆性合金材料。而四元合金TiNiMnAl是磁性金属材料,平衡态晶格常数为5.89?。磁性是费米能级附近Ti-3d、Ni-3d、Mn-3d的电子发生劈裂且又相互杂化所致。力学性能计算说明TiNiMnAl合金是一种脆性合金材料。
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