等原子四元 CoFeMnSi Heusler 合金中的自旋隙半导体行为

自旋隙半导体 (SGS) 构成了一类新型磁性半导体，其一个自旋子带具有带隙而另一个自旋子带带隙为零，因此适用于基于可调自旋输运的应用。在本文中，我们报告了在 CoFeMnSi Heusler 合金中存在自旋隙半导体行为的首个实验证据。第一性原理能带结构计算也证实了这种行为。理论计算得到的最稳定构型已通过实验验证。发现该合金结晶为立方 Heusler 结构（LiMgPdSn 型），含有一定量的无序，其饱和磁化强度为 3.7 玻尔磁子/公式单位，居里温度为 620 K。发现饱和磁化强度遵循 Slater-Pauling 行为，这是 SGS 的先决条件之一。观察到从 5 K 到 300 K 载流子浓度和电导率几乎与温度无关。在 5 K 时获得了 162 S/cm 的反常霍尔系数。点接触安德烈夫反射数据得出的电流自旋极化值为 0.64，发现该值对结构无序具有鲁棒性。所有这些性质对于自旋电子学应用（如自旋注入）都很有前景，并可以弥合半金属铁磁体和半导体之间截然不同的行为差距。