面向自旋电子学应用的逆Heusler化合物的计算研究
材料科学
2018-09-19 v1
摘要
我们给出并讨论了化学式为\textit{XYZ}的逆Heusler化合物的电子结构、磁性与结构稳定性的第一性原理计算，目的是甄别出自旋电子学中有意义的化合物。所考虑的化合物满足：\textit{Y}的每原子电子数大于\textit{X}，且\textit{X}为Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni或Cu之一；\textit{Y}为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn之一；\textit{Z}为Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、P、As或Sb之一。计算了各化合物的每原子形成能。通过将我们计算的形成能与无机晶体结构数据库（ICSD）中观测相的形成能相比较，我们估计：形成能位于计算凸包0.052 eV/原子以内的逆Heusler化合物在平衡条件下有合理可能被合成。描述了随\textit{X}、\textit{Y}与\textit{Z}元素变化时形成能与相对结构稳定性的观测趋势。除每个化学式单元在一个自旋通道中12个态之后的Slater-Pauling能隙外，逆Heusler相常在9个或14个态之后出现能隙。我们描述了这些能隙的起源与出现规律。我们甄别出14种逆Heusler半导体、51种半金属与50种负形成能的近半金属。此外，我们的计算预测有4种半金属与6种近半金属靠近各自稳定相的凸包，因而在适宜合成条件下可能被实验实现，成为未来自旋电子学应用的潜在候选材料。
引用
@article{arxiv.1712.02278,
title = {Computational Investigation of Inverse-Heusler compounds for Spintronics Applications},
author = {Jianhua Ma and Jiangang He and Dipanjan Mazumdar and Kamaram Munira and Sahar Keshavarz and Tim Lovorn and C. Wolverton and Avik W. Ghosh and William H. Butler},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.02278},
year = {2018}
}