四元 Heusler 合金 CoRuMnSi 中的半金属铁磁性与 Ru 诱导的局域化

我们报道了等原子四元 Heusler 合金 CoRuMnSi 中半金属铁磁性的理论与实验联合研究。室温 XRD 分析表明，由于四面体位（即 Co 与 Ru 原子）间 50% 的置换无序，该合金结晶为 L21 无序结构而非原始 Y 型结构。磁化强度测量显示净磁化强度为 4 $\mu_B$，居里温度约 780 K。电阻测量显示 35 K 以下存在局域化效应，而 100 K 以上观察到线性依赖关系。电阻行为表明不存在单磁子散射，间接支持了半金属性质。费米能级附近的多数自旋能带清晰显示出平坦的 eg 能带与急剧变化的导带重叠，这导致了局域化。对能带结构投影原子 d 轨道特征的深入分析揭示了异常的成键，产生了完全由 Ru 离子引起的平坦 eg 能带。Co-Ru 置换无序计算表明，即使结构从 Y 型变为 L21 型，半金属性质依然稳健，系统净磁化强度无显著变化。因此，稳健的半金属性质、稳定的结构以及高居里温度使该合金成为自旋电子学应用中产生高自旋极化电流颇具前景的候选材料。