Heusler合金NiFeMnGa与FeMnGa结构，磁性与电输运性质的研究

摘要

最近几年里，在Heusler合金材料中相继发现了许多新的物理现象，例如：强铁磁性、大磁致伸缩、磁致结构相变以及温控和磁控形状记忆等。由于以上特性，使得它在磁记录、实现自旋电子器件，如磁隧道结或者低场磁阻传感器等领域有着广泛的应用前景，并且由于该类合金的居里温度大多在室温以上，具有很好的实用价值，使得该类合金得到了凝聚态物理学，材料科学界的广泛研究，在航空、航天、医学以及当前最为热门的计算机信息产业方面都展现出了巨大的开发潜力和应用前景。
　　 基于以上考虑，本文系统研究了兼有铁磁性和潜在的热弹性马氏体相变性质的高有序的Heusler合金。我们采用电弧熔炼和甩带等制备手段得到NiFeMnGa系列四元Heusler型合金及Fe-Mn-Ga合金，利用X射线衍射仪、交流磁化率测量系统，超导量子磁强计以及实验室自行搭建的四端法输运测试系统等设备，研究了样品的结构、磁性能以及输运性质。全文共四章，主要内容为：
　　 我们在第一章介绍了Heusler合金以及铁磁性形状效应，总结了国内外在铁磁性形状记忆合金方面的研究进展。在这一章里也陈述了本论文的选题因为和研究计划。
　　 第二章中详细介绍了与本论文工作相关的主要实验方法和原理，包括多晶样品的制备方法、X射线衍射(XRD)结构分析、电输运、交流磁化测量的原理和方法。
　　 第三章主要研究了NiFeMnGa四元Heusler合金的结构和磁性。XRD结果说明，在非常大的成分变化范围内，可以通过急冷甩带的方法获得良好的单一的B2结构。磁性测量发现，取代Ni位的Fe与Mn原子之间是反铁磁耦合。随着Fe含量的增多，材料的居里温度降低，饱和磁化强度也降低；同样，当提高Mn的含量时，由于取代Ga的Mn和原位的Mn之间的反铁磁耦合，饱和磁化强度降低。
　　 第四章研究了Heusler合金Fe2MnGa的磁性和输运性质。利用急冷甩带方法，获得了Heusler结构的Fe2MnGa系列样品，但是在研究的成分范围内没有发现马氏体相变。通过磁性和输运性质的测量得到：在正分化学配比的基础上，随着Mn含量的增高，居里温度和饱和磁化强度会降低。用Ni取代部分Fe后，饱和磁化强度会增大。说明Fe-Mn之间是反铁磁耦合。电阻-温度曲线在低温处和高温处有两个拐点，对相关的物理机制进行了分析。
　　 第五章对本文工作课题的研究进行了总结。

目录

文摘

英文文摘

英文目录

第一章 绪论

1.1 Heusler合金

1.1.1 Heusler合金的结构

1.1.2 Heusler合金的性质

1.2 铁磁形状记忆效应

1.2.1 马氏体相变

1.2.2 形状记忆效应

1.2.3 铁磁形状记忆效应

1.2.4 铁磁形状记忆合金的研究概况

1.3 本论文的主要研究内容

第二章 实验方法

2.1 多晶样品制备

2.1.1 多晶块状样品的制备

2.1.2 甩带样品的制备

2.2 样品的表征方法及其原理

2.2.1 X射线衍射

2.2.2 超导量子干涉仪(SQUID)

2.2.3 交流磁化率测试系统

2.2.4 电阻测量

第三章 Heusler合金Ni(50-x)FexMn25Ga25结构磁性和电输运性质

3.1 引言

3.2 样品制备与测量

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 结构

3.3.2 磁性

3.4 本章小结

第四章 甩带FeMnGa合金的结构磁性和电输运性质

4.1 引言

4.2 样品制备与测量

4.3 实验结果和讨论

4.3.1 结构

4.3.2 磁性

4.3.3 输运

4.4 本章小结

第五章 总结

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表