【摘 要】
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自旋电子材料分支中的Heusler合金材料物理性能丰富,能够展现出较高自旋极化率和较高的居里温度点特性,且这些特性具有可调控性,并逐渐成为热点研究对像。不同于传统的铁磁材料,具有半金属性的Heusler合金在费米能级上能够展现出完全的(100%)自旋极化率,在提高自旋电子器件的性能方面能够提供有效自旋注入,因而能提高其潜在应用并成为较理想的自旋电子材料。现有的研究证实,低磁矩合金的自旋转移机制更具
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自旋电子材料分支中的Heusler合金材料物理性能丰富,能够展现出较高自旋极化率和较高的居里温度点特性,且这些特性具有可调控性,并逐渐成为热点研究对像。不同于传统的铁磁材料,具有半金属性的Heusler合金在费米能级上能够展现出完全的(100%)自旋极化率,在提高自旋电子器件的性能方面能够提供有效自旋注入,因而能提高其潜在应用并成为较理想的自旋电子材料。现有的研究证实,低磁矩合金的自旋转移机制更具有效率,它能在局部磁矩和传导自旋电子之间通过角动量的传递,利用较小的自旋极化电流就可以实现磁性合金的磁矩翻转。为了能满足实际应用的需求,通过研究调控半金属相关的性能使材料展现不同的优点,包括高自旋极化率、可调控的磁矩以及高居里温度。本文结合理论计算与实验来研究四元Heusler合金的晶体结构、半金属性、磁性能和电输运特性。主要研究工作和成果如下:1.结合第一性原理计算,对Heusler合金Mn2V1-xCoxAl在完全有序和部分无序情况下的晶体结构、半金属性和磁性能研究发现,通过控制Co含量来调控Mn2V1-xCoxAl系列合金的磁矩,且保持高自旋极化率;当X=0.5时,合金具有100%自旋极化率和0磁矩,且原子磁矩相互补偿。2.采用真空电弧熔炼方法制备块状Mn2V1-xCoxAl系列合金样品,通过优化合金样品的热处理工艺,获得具有特定结构的结晶相,并对其电子结构、磁性能以及电输运特性进行分析研究。发现退火工艺能显著影响合金的晶体结构,可根据Co掺杂含量匹配不同的退火温度,能够得到相当量的L21有序结构合金。3.采用Mn替代Co2CrAl中部分Co获得Co2-xMnxCrAl系列合金,计算研究发现随着掺杂Mn的含量增加,Co-Cr结构无序状态能得到有效的抑制,且合金的磁矩也随着Mn含量的增加而降低。CoMnCrAl合金样品经过热处理制备出具有B2有序结构相。
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