稀磁掺杂CoTiSb合金的物性以及NiMnGa合金的预相变应变

摘要

Heusler合金具有丰富的物理内涵与应用前景，已经成为学界研究探索新型功能材料的巨大资源库。特别是属于Heusler结构的铁磁形状记忆合金和半金属磁性材料，在航空航天、医学及计算机等领域都表现出了很好的应用潜能，更成为凝聚态学界和材料学界研究的热点之一。本文主要工作是用理论计算和实验相结合的方法，探索具有奇特物理性质的新型的铁磁形状记忆合金以及半金属磁性材料，并对它们的物理性质、微观机制和其所具有的功能特性展开深入的研究。主要成果如下：
　　本研究通过将Ni原子连续替换CoTiSb合金中的Ti，Sb或Ti和Sb原子的方法，设计出了一系列具有高自旋极化率的Ni基单原子链。通过第一性原理计算发现，Ni-Ti和Ni-Ni原子链表现了100％的自旋极化率，Ni-Sb单原子链表现出95%的自旋极化率，在CoTiSb基体中形成了一个单自旋纳米柱通道。将原子序数在23-30(V-Zn)范围内的元素替换CoTiSb基体中某一条原子链上的Ti原子。用这种方法设计出了Z-Sb(Z=V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn)单原子链。通过计算发现，V-Sb,Mn-Sb,Fe-Sb,Co-Sb单原子链表现出了100%的自旋极化率，显示出半金属铁磁性质； Ni-Sb原子链表现出95%的自旋极化率，形成了一种P型导电的纳米柱通道。由于这些纳米柱具有高自旋极化率的特点，所以对实现直流电转换磁存储非常有利，可以作为很好的实现直流电存储的候选材料。进一步研究了铁磁形状记忆合金 Ni51.3Mn24.8Ga23.9单晶的预马氏体相变应变性质，这种合金在经过退火温度为1073K的热处理后发生的预马氏体相变症候最为明显，且在预马氏体相变点具有最大的磁致伸缩，说明Ni51.3Mn24.8Ga23.9单晶具有非常特殊的性质，具有很好的应用前景。

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1绪 论

1.1 半金属铁磁材料

1.2 Half-Heusler和Heusler合金

1.3 论文的研究目的及意义

2实验方法和理论计算

2.1单晶样品的制备方法

2.2 测量设备

2.3理论计算

2.4本章小结

3 Ni51.3Mn24.8Ga23.9单晶预马氏体相变点的磁致伸缩

3.1引言

3.2实验方法

3.3结果与讨论

3.4本章小结

4 C o Ti Sb基体中Ni元素诱导的单自旋通道研究

4.1引言

4.2理论计算方法

4.3结果和讨论

4.4本章小结

5 Z(Z=V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn)掺杂CoTiSb的第一性原理研究

5.1 引言

5.2理论计算方法

5.3研究结果与讨论

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1 主要结论

6.2 创新之处

6.3 后续工作展望

参考文献

附录A：作者攻读硕士学位期间发表论文及科研情况

致谢

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