Co2YX(X=P,As,Sb)的第一性原理研究

摘要

自旋电子学作为一门新兴学科，受到的关注日益增多。尤其是信息的存储和处理方面，与传统的半导体器件相比，自旋电子器件同时利用了电子的自旋和电荷而具有高集成度、低功耗等优点。自旋电子学领域的发展需要寻找自旋极化率高且性质稳定的材料，半金属材料因为高自旋极化率、高居里温度等优势而备受瞩目。Heusler合金材料是半金属材料的重要成员之一。
　　论文使用基于DFT(密度泛函理论)的FLAPW(全势线性缀加平面波)方法，用计算软件WIEN2k研究了具有Heusler合金结构的Co2YX(X=P,As,Sb)的基本物理性质。
　　首先，在掌握研究背景知识的基础上，详细了解了Heusler合金材料的结构，完成了对两种不同构型的Co2YX(X=P,As,Sb)的建模。
　　其次，对所研究物质进行了非磁态、铁磁态、反铁磁态三种状态的结构优化以及总能量计算，找出了更稳定的状态及各自对应的最佳晶格常数；用最佳晶格常数对应的晶体结构对三种物质的两种不同构型分别进行计算，分析了态密度、能带结构以及磁性、弹性等物理性质，进一步验证了其是否具有半金属材料的性质；利用Born判据判断了力学稳定性；分析了Cu2MnAl构型Co2YX(X=P,As,Sb)的光学性质。
　　最后，预测所研究物质中，Cu2MnAl构型的Co2YX(X=P,As,Sb)三种物质是半金属材料，并且Co2YP和Co2YSb具有100％的自旋极化率。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 半金属材料

1.3 Heusler合金

1.3.1 Heusler合金结构

1.3.2 Heusler合金研究现状

1.3.3 Slater-Pauling规则

1.4 课题研究内容

第2章 理论及计算方法

2.1 密度泛函理论

2.1.1 第一性原理简介

2.1.2 薛定谔方程

2.1.3 绝热近似和单电子近似

2.1.4 Hohenberg-Kohn定理

2.1.5 Kohn-Sham方程

2.1.6 交换关联泛函

2.2 计算软件

2.2.1 软件简介

2.2.2 LAPW方法

2.2.3 APW+lo方法

2.3 本章小结

第3章 计算结果及讨论

3.1 晶体结构

3.2 计算参数设置

3.3 体积优化

3.4 DOS和能带

3.4.1 Hg2CuTi构型

3.4.2 Cu2MnAl构型

3.5 磁性

3.6 弹性

3.7 光学性质

3.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢