Heusler合金Co2MnAl表面電子結(jié)構、磁性和自旋極化的第一性原理研究.pdf

1、半金屬鐵磁體因為能夠極大的提高從鐵磁體注入電子到半導體時的自旋極化率，因而受到了科學家的廣泛關注。Heusler合金Co2MnAl由于較高的自旋極化和磁矩以及超過常溫的居里溫度，而被認為是理想的自旋電子注入源之一。
　　本文基于密度泛函理論的第一性原理的投影擴充波函數(shù)(ProjectorAugmented Wave，PAW)方法，結(jié)合廣義梯度近似(GGA)并考慮有效庫侖交換作用U,研究了L21和B2結(jié)構下的Heusler合金Co2

2、MnAl體材料及其(100)表面原子的原子弛豫、電子結(jié)構、磁性和自旋極化行為。計算結(jié)果表明:
　　(1)體材料Co2MnAl的自旋極化和磁屬性在小范圍內(nèi)的四方形變下是穩(wěn)定的。L21結(jié)構的居里溫度Tc計算結(jié)果為789K，這比B2結(jié)構（Tc=723K）高出了約60K。在GGA近似下，L21結(jié)構和B2結(jié)構的總磁矩約為4μB，這與實驗值符合的很好，而在GGA+U近似下會得到一個更大的值，并且這個值對于U有很強的依賴性。電子結(jié)構計算說明了在

3、L21結(jié)構，自旋向下帶有一個能隙，而這個帶隙在B2結(jié)構中卻消失了。在L21結(jié)構和B2結(jié)構中，自旋向下帶費米能級處的態(tài)密度DOS非常低，因此合金都展現(xiàn)了相對較高的自旋極化率P。
　　(2)L21和B2結(jié)構的Co2MnAl(100)表面由于Co-Mn和Co-Al的成鍵差異，使得不同原子分別發(fā)生不同程度的伸縮。與塊體相比，Co和Mn原子的自旋磁矩由于表面效應而明顯增大，電子結(jié)構計算顯示L21結(jié)構塊體中的帶隙被表面態(tài)破壞，表面效應使得兩種