半金属 Heusler 合金的准自洽 GW 与机器学习 DFT+U 结合搜索
材料科学
2026-02-25 v1 强关联电子
计算物理
摘要
半金属 Heusler 合金在自旋电子学领域具有重要意义。对于器件制造而言，能够在 III-V 半导体上方晶生长的合金尤为吸引人。本文采用密度泛函理论（DFT）对四种基于 Co 的和两种基于 Ni 的 Heusler 合金进行了首次性的研究，这些合金与 InAs 具有匹配的晶格常数。将采用半局域和混合函数的 DFT 结果与准自洽 GW（QPGW）进行比较。我们还考虑使用具有新型贝叶斯优化（BO）目标函数的机器学习 Hubbard U 修正（参考自 npj Computational Materials 6, 180 (2020)）来确定能够与 QPGW 能带结构和磁矩最接近的 U 值。我们发现，DFT+U(BO) 在大多数情况下能够充分再现 QPGW 的关键特征。我们的结果表明，Fermi 级处自旋极化程度对方法依赖性很强，某些情况下甚至连主导自旋通道（占空比或次占空比）都存在显著差异。就本文研究的材料而言，CoTiSn 和 CoZrAl 最可能是半金属物质，而 CoMnIn 可能是近半金属物质。
关键词
引用
@article{arxiv.2602.20621,
title = {Combining Quasiparticle Self-Consistent $GW$ and Machine-Learned DFT+$U$ in Search of Half-Metallic Heuslers},
author = {Zefeng Cai and Malcolm J. A. Jardine and Maituo Yu and Chenbo Min and Jiatian Wu and Hantian Liu and Derek Dardzinski and Christopher J. Palmstrøm and Noa Marom},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.20621},
year = {2026}
}