Heusler合金的半金属性及光学性质研究

摘要

半导体自旋电子学作为一门新兴的学科，它结合了传统的电子的电荷属性和自旋属性，因此，能够在传统电子学的基础上发展成功能更多样化、性能更强大、功耗更低的多功能器件。近段时间，半金属磁性材料作为一种重要的自旋电子学材料研究的越来越多。霍伊斯勒合金具有一个很大的家族这个家族中的一些材料经过研究发现具有很多特殊的性质，并且研究发现半金属铁磁性在许多霍伊斯勒合金都存在。最近的一些研究在霍伊斯勒合金的家族中发现了一些具有自旋无能隙的材料，它同时具有半金属铁磁材料的优点即在费米面附近具有100％的自旋极化，也可以具有无能隙材料的性质即电子从价带激发到导带不需要能量。
　　对于四元含4d电子的霍伊斯勒合金研究的较少，我们通过第一性原理的全势线性缀加平面波的材料模拟软件Wien2k计算了CoRhVZ(Z=Al，Ga，Si，Ge)几种四元霍伊斯勒合金的电子性质。我们通过计算发现这几种霍伊斯勒合金都具有半金属性质，并且具有负的形成能，另外，我们也通过计算得到：这几种霍伊斯勒合金半金属性质不会随着晶格常数的微小的变化而消失，半金属性质较为稳定。
　　自旋无能隙材料在最近研究的比较多，实验和理论都发现了几种霍伊斯勒合金具有这种新型性质。我们计算了一种具有自旋无能隙半导体性质的材料Ti2CoSi的光学性质及磁光性质。我们预测了这种材料的一些光学性质然后结合其能带结构和态密度对一些光学性质经行分析。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 物质的磁性来源及分类

1.3 光学性质及磁光性质介绍

1.4基于第一性原理的计算理论及计算方法

1.5 论文的主要研究内容

2 四元霍伊斯勒合金CoRhVZ（Z=Al，Ga，Si，Ge）半金属

2.1 研究背景

2.2 计算参数设置

2.3 结构模型

2.4 稳定性分析

2.5 磁性分析

2.6 四种合金的半金属性质及起源分析

2.7 四种合金具有较强的半金属稳定性

3 自旋无能隙半导体Ti2CoSi的电子性质、光学性质及磁光性

3.1 研究背景

3.2 计算方法

3.3 结构优化及电子能带态密度分析

3.4 Ti2CoSi光学性质的预测及分析

4 总结

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间已发表或正在完成的学术论文