電子是電荷與自旋的統(tǒng)一載體,具有自旋屬性的電子在傳導過程中,當材料尺度和物理的特征長度相當時,能夠表現(xiàn)出獨特的物理效應。Heusler合金材料能帶結(jié)構有兩個不同自旋的子能帶,其中一個自旋取向的子能帶具有金屬性,而另一個自旋取向的子能帶可能會具有半導體性,如果另一個子帶為半導體性,則稱其為半金屬(half-metallic)鐵磁體。所以理想情況下這種半金屬材料在費米能級附近有著100%的高自旋極化率。因此,Heusler合金磁性材料無疑將會成為理想的半導體自旋電子注入源,同時Heusler磁性材料的研究具有重要的科學意義和應用前景,將可能推動半導體自旋電子學的快速發(fā)展。但是,在眾多Heusler材料中尋找具有半金屬特性的材料是比較繁重的一個任務。同時,在生長Heusler合金的時候經(jīng)常會出現(xiàn)晶格失配,而且Heusler合金材料的電子和磁性性質(zhì)會敏感地受到晶格常數(shù)變化的影響,所以對此種材料的應力分析顯得尤為重要。同時,構成Heusler合金的過渡元素也將對其電子和磁性性質(zhì)產(chǎn)生較大的影響。因此,本論文通過第一性原理計算預測了具有半金屬磁性的Heusler合金。由于Heusler材料制備工藝中...

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 自旋電子學
        1.1.1 自旋電子學概覽
        1.1.2 自旋電子學歷史及發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.3 自旋電子學的應用與器件
    1.2 HEUSLER合金
        1.2.1 Heusler合金簡介
        1.2.2 Heusler合金的晶體結(jié)構
        1.2.3 Heusler合金的磁性和半金屬性
        1.2.4 Heusler合金在自旋電子學器件中的應用
    1.3 本論文的工作
    參考文獻
2 理論計算方法
    2.1 第一性原理計算方法概述
        2.1.1 第一性原理計算簡介
        2.1.2 第一性原理計算的優(yōu)缺點
    2.2 第一性原理計算的理論核心
        2.2.1 函數(shù)近似
        2.2.2 密度泛函理論
    2.3 第一性原理計算的一些具體方面
        2.3.1 vasp軟件簡介
        2.3.2 利用vasp所做的第一性原理計算的一些具體方面
    2.4 第一性原理計算理論在研究材料性質(zhì)方面的應用
    參考文獻
3 PdFeBi和PdCoBi half-Heusler合金的電子和磁性特性
    3.1 引言
    3.2 計算具體設置
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 平衡結(jié)構下的計算結(jié)果
        3.3.2 平衡結(jié)構下的電子與磁性特性分析
            3.3.2.1 平衡晶格常數(shù)特點
            3.3.2.2 晶胞總能特點
            3.3.2.3 磁性起源分析
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
4 Half-Heusler合金PdMnBi的結(jié)構與半金屬性
    4.1 引言
    4.2 計算具體設置
    4.3 平衡結(jié)構下的計算結(jié)果
        4.3.1 平衡晶格常數(shù)分析
        4.3.2 晶胞磁矩變化規(guī)律分析
        4.3.3 能帶分析
    4.4 晶格常數(shù)變化的影響
        4.4.1 半金屬區(qū)間
        4.4.2 半金屬性起源
        4.4.3 Slater-Pauling規(guī)則
    4.5 自旋軌道耦合的影響
    4.6 本章小結(jié)
    參考文獻
5 Half-Heusler合金系列PtXBi(X=Mn,Fe,Co和Ni)特性研究
    5.1 引言
    5.2 計算具體設置
    5.3 計算結(jié)果與討論
        5.3.1 晶胞總能特點
        5.3.2 平衡晶格常數(shù)
        5.3.3 晶胞磁矩變化規(guī)律分析
    5.4 系列合金的半金屬性
    5.5 自旋軌道耦合的影響
    5.6 本章小結(jié)
    參考文獻
6 C摻雜金紅石結(jié)構的TiO₂鐵磁性研究
    6.1 引言
    6.2 計算具體設置
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 晶格幾何構型
        6.3.2 電子和磁性特性
    6.4 本章小結(jié)
    參考文獻
7 總結(jié)與展望
    7.1 論文主要工作概況
    7.2 今后的工作計劃和設想
作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3780545