具有四方畸变的 Fe-Co-C 合金的结构与磁性能：第一性原理研究

具有诱导四方应变的 Fe-Co 合金是无稀土永磁体的有前景材料。然而，如超薄膜研究所表明，随着沉积膜厚度增加，四方 Fe-Co 结构倾向于快速弛豫为立方结构。在块体材料中诱导稳定应变的主要方法之一是用小原子（如 B、C 或 N）进行间隙掺杂。本工作中，我们基于密度泛函理论方法，对 (Fe$_{1-x}$Co$_x$)$_{16}$C 超胞（在八面体间隙位置之一含单个 C 杂质）及全 Co 浓度范围 $x$ 进行了完整构型空间分析。我们讨论了导出晶格参数、混合焓、磁矩及平均磁晶各向异性能（MAE）的所有假设与考量。我们对结构与磁性能对短程和长程有序参数的依赖关系给出了全面定性分析。我们基于 2-原子四方表示，分析了 2x2x2 超胞中所有化学计量浓度下所有可能的唯一 Fe/Co 原子占位。我们依靠热力学平均方法与大量样本计数来获得准确的 MAE 值。我们重新评估了若干化学无序近似方法，包括有效介质方法（虚晶近似与相干势近似）以及应用于 Fe-Co 基合金的特殊准随机结构方法。我们观察到在 70% 以上 Co 浓度时发生体心四方结构的结构相变，并确认了 Fe-Co-C 合金在四方范围内的结构稳定性。我们展示了在约 50% Co 浓度处存在宽泛的 MAE 极大值，以及 Co 含量低至 $x=25\%$ 时显著高的 MAE 值。此外，我们展示了 MAE 与混合焓间的正相关性。