Structural, elastic, electronic, magnetic and thermoelectric properties of new quaternary Heusler compounds CoZrMnX (X=Al, Ga, Ge, In)
我们利用第一性原理计算研究了新型四元Heusler化合物CoZrMnX（X =Al，Ga，Ge，In）的结构、弹性、电子、磁性和输运性质.结果表明，所有的四元Heusler化合物均为稳定的（I）型结构。CoZrMnX是弹性稳定且相对硬的材料。发现CoZrMnAl、CoZrMnGa和CoZrMnIn在性质上是可延展的，而CoZrMnGe是脆性的。所有化合物的德拜温度都比较高。电子结构计算表明，CoZrMnAl是近半金属半导体，CoZrMnGa和CoZrMnIn是金属半导体，CoZrMnGe是窄的间接带隙半导体.计算的磁性意味着CoZrMnAl，CoZrMnGa和CoZrMnIn是铁磁性的，而CoZrMnGe是非磁性材料。CoZrMnAl是高度自旋极化的（96%），而CoZrMnGe是非自旋极化的。由于CoZrMnGe的半导体性质，其Seebeck系数（S）较高（650 K时为-106 μV/K）。计算得到CoZrMnGe在600 K时的热电优值为0.1，CoZrMnIn在900 K时的热电优值也为0.1。我们希望这些有趣的结果能启发实验工作者合成新的四元Heusler化合物CoZrMnX（X =Al，Ga，Ge，In）。
2018-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Band splitting induced Berry flux and intrinsic anomalous Hall conductivity in NiCoMnGa quaternary Heusler compound
Heusler化合物的反常输运性质由于其独特的能带结构和在自旋电子学中的潜在应用而成为近年来的研究热点。本文报道了多晶NiCoMnGa四元Heusler化合物的反常霍尔效应。在10 K时发现了约256 S/cm的反常霍尔电导率（AHC），其本征贡献约为121 S/cm。霍尔数据的分析揭示了AHE中存在外在和内在的贡献。我们的理论计算表明，在费米能级上由于自旋轨道相互作用（SOI）引起的能带分裂形成的一对自旋轨道耦合带在系统中产生了有限的Berry通量，提供了约100 S/cm的本征AHC，这与实验符合得很好.
2022-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio design of quaternary Heusler compounds for reconfigurable magnetic tunnel diodes and transistors
可重构磁隧道二极管和晶体管是自旋电子学中的一个新概念。实现这种器件需要使用具有独特自旋相关电子特性的材料，例如半金属磁体（HH2S）和无自旋带隙半导体（SGS）。四元Heusler化合物提供了一个独特的平台，以设计具有相似晶格常数的同一系列化合物HPLC1和SGS，从而使器件的连续间隔物的相干生长成为可能。采用国家的最先进的第一性原理计算，我们扫描的四元赫斯勒化合物，并确定合适的候选人，这些自旋电子器件结合所需的属性：（i）具有相当大的能隙或SGS的自旋间隙低于和高于费米能级，（ii）高居里温度，（iii）凸包能量距离小于0.20 eV，和（iv）负形成能量。我们的研究结果铺平了道路的实验实现所提出的磁性隧道二极管和晶体管。
2020-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Experimental observation of spin glass state in highly disordered quaternary Heusler alloy FeRuMnGa
本研究在高无序四元Heusler合金FeRuMnGa中观测到介于正则自旋玻璃与团簇玻璃之间的自旋玻璃态，通过多种表征揭示其磁动力学、结构无序特征及对半金属行为、反常霍尔效应的影响。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci
DFT and Monte Carlo simulations of the equiatomic quaternary Heusler Alloy CoFeCrP
本文采用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟两种方法对等原子四元Heusler合金CoFeCrP进行了研究。DFT方法使我们能够说明这种合金的结构，电子和磁性。给出了不同物理参数平面上的稳定组态的基态相图。另一方面，蒙特卡罗模拟，在Metropolis算法下进行，允许推断临界行为的等原子四元Heusler合金CoFeCrP。结构性能测试结果表明，该合金的I型相是最稳定的结构。此外，能带结构和态密度计算结果表明，该化合物具有半金属性质，在费米能级处具有100%的自旋极化（SP）。测得Heusler化合物的总磁矩为4.00 μ B。此外，它被发现，Slater-Pauling很好地描述了这种合金。我们的研究结果表明，这种材料是一个潜在的候选人的自旋电子应用。这是由于它的半金属性、高自旋矩、完全SP极化和高居里温度。
2021-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional transport behavior in the Quaternary Heusler compounds CoFeTiSn and CoFeVGa
本文报道了新合成的四元Heusler化合物CoFeTiSn和CoFeVGa的电输运和磁性质。我们观察到一个显着的变化，CoFeTiSn的电子输运性质的系统经历了顺磁到铁磁的转变。虽然样品在顺磁相中显示出活化的半导体行为，但随着铁磁转变的开始，它突然转向金属相。我们比较了该系统与其他Hesuler化合物表现出类似的异常的运输，它似乎CoFeTiSn有很多相似之处的Fe $_2$ VAl化合物具有赝隙的顺磁相。与此形成鲜明对比的是，CoFeVGa在90 K以下显示出主要的半导体行为，低于90 K时显示出金属区域的窗口。两种组分均表现出负的Seebeck系数随温度线性变化。CoFeTiSn的塞贝克系数值与许多被确定为潜在热电材料的Heusler合金的塞贝克系数值相当。
2018-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of half-metallicity and spin-gapless semiconducting behavior in the new series of FeCr-based quaternary Heusler alloys: an ab initio study
本文详细研究了FeCr基四元Heusler合金。在密度泛函理论的框架下，利用超软赝势，利用量子Espresso程序包，研究了化合物的电子和磁性。通过对不同力学参数和声子色散曲线的综合研究，建立了化合物的热力学、力学和动力学稳定性。对弹性参数如体积、杨氏模量、剪切模量等进行细致的研究，以了解不同的力学性能。研究了含钇的FeCr基化合物，以纠正文献中观察到的相互矛盾的电子和磁性。在所研究的化合物中实现了半金属性和无自旋能隙半导体（SGS）行为等有趣的性质。
2021-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Quaternary Heusler Alloy: An Ideal Platform to Realize Triple Point Fermion
在材料的能带结构中，由于存在三重旋转对称性、镜像对称性和时间反演对称性，常常会产生三重简并节点。基于点群对称性分析和第一性原理电子结构，我们预测，在这篇文章中，一系列的四元Heusler合金主机一个理想的平台，为发生TP。我们模拟了这些TP在（111）和（100）表面上的投影导致形成拓扑费米弧，可以通过扫描隧道光谱和角分辨光电子能谱进一步检测到。这些费米弧的出现是由于对称性保护的带简并，这是强大的，不能避免的，由于非平凡的带拓扑。有趣的是，在这类Heusler合金中，TP沿着C $_3$轴远离$Γ$点，这允许克服先前研究的六方和HgTe型化合物的实验困难。
2018-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Dynamics, Mechanical Properties, Electronic Structure and Magnetic Properties of Equiatomic Quaternary Heusler Alloys CrTiCoZ (Z =Al,Si) using first principles calculations
采用第一性原理计算研究了CrTiCoZ（Z= Al/Si）新型四元Heusler合金的结晶稳定性、动力学、力学、电学和磁学性质。Y型III原子构型被认为是这两种化合物的最稳定的结构。这两种化合物的熔化温度分别高达2142 K和2420 K的CrTiCoAl和CrTiCoSi，分别。用GGA-PBE方法计算了CrTiCoAl的电子结构，结果表明CrTiCoAl具有半金属性质。自旋下降通道表现出0.15 eV的直接带隙，而自旋上升通道是金属的，使得CrTiCoAl成为具有100%自旋极化和-2玻尔磁子的可观磁矩的半金属铁磁体。CrTiCoAl的居里温度远高于室温（385 K），而CrTiCoSi的居里温度低于室温（203 K）。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci
High spin polarization in CoFeMnGe quaternary Heusler alloy
报道了CoFeMnGe等原子四元Heusler合金的结构、磁性和自旋极化。发现该合金以L21结构存在，具有相当数量的DO 3无序。热分析结果表明，在熔化温度以下，居里温度约为711 K，没有发生其它相变。磁化强度值与Slater-Pauling曲线预测值接近。使用点接触Andreev反射（PCAR）测量推导出P = 0.70 {加/减}0.1的电流自旋极化。在5 ~ 300 K的温度范围内，观察到了半金属化的趋势。考虑到高的自旋极化和居里温度，这种材料似乎是有前途的自旋电子学应用。
2014-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of stable 3d, 4d and 5d transition metal based Quaternary Heusler compounds
实现Heusler化合物的稳定结构并研究其不同性质是其在自旋电子学和磁电子器件中潜在应用的重要一步。本文采用平面波赝势方法，在密度泛函理论（DFT）的框架下，研究了25个四元Heusler化合物的电子、磁性和力学性质.开放量子材料数据库（OQMD）用于筛选大量化合物，以缩小可能的合成材料。利用凸包距离和弹性常数来确定化合物的热力学和机械稳定性。对不同结构的仔细研究表明，其中5个化合物为1型结构，而20个化合物为3型结构。对所观察到的行为的可能的解释是通过调用电负性参数和通过研究不同结构中的单个自旋磁矩。这些化合物具有不同的电子和磁性，如半金属性、自旋无隙半导体行为和非磁性半导体性质。
2022-09-04 cond-mat.mtrl-sci
High throughput screening for spin-gapless semiconductors in quaternary Heusler compounds
基于高通量的密度泛函理论计算，对四元Heusler合金XX 0 YZ（X，X 0，Y为不含Tc的过渡金属元素，Z为B，Al，Ga，In，Si，Ge，Sn，Pb，P，As，Sb，Bi中的一种）中的自旋无带隙半导体进行了系统的筛选.根据经验法则，我们把重点放在21、26或28个价电子的化合物上，得出了12000种可能的化学组成。在系统地评估了热力学、力学和动力学稳定性之后，我们成功地鉴定了70个稳定的SGS，并通过具有适当磁性基态的显式电子结构计算证实。结果表明，所有四种类型的SGS可以实现，定义的基础上的费米能周围的带的自旋特性，和类型II SGS显示出有前途的自旋电子学应用的输运性质。研究了自旋-轨道耦合效应导致的大的各向异性磁电阻和反常能斯特效应。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Properties of the quaternary half-metal-type Heusler alloy Co$_2$Mn$_{1-x}$Fe$_x$Si
本文报道了四元Heusler合金Co $_2$ Mn $_{1-x}$ Fe $_x$ Si和Fe浓度为$x=$的体相性质。所有的样品，这是由电弧熔炼制备，表现出$L2_1$长程序在整个范围内的Fe浓度。本文用X射线衍射、高低温磁谱、M{öcker}bauer谱和差示扫描量热法研究了Co-$_2$-Mn-$_{1-x}$-Fe-$_x$-Si-Heusler合金的结构和磁性。在约8 keV的光子能量下，通过高能光电子发射光谱来探索电子结构。这确保了测量的真实体积灵敏度。Fe掺杂的Heusler合金的磁化强度与半金属铁磁体的Slater Pauling行为所预期的磁矩值一致。的电子和磁性结构的自洽计算的手的实验结果进行了讨论。为了达到与实验良好的一致性，计算表明，现场电子-电子相关必须考虑，即使在低Fe浓度。目前的研究重点是寻找四元化合物，其中半金属行为对外界影响稳定。总的来说，结果表明，最佳的候选人可能是在铁浓度约为50%。
2006-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, magnetism and antisite disorder in CoFeCrGe and CoMnCrAl quaternary Heusler alloys
我们提出了两个四元Heusler合金CoFeCrGe（CFCG）和CoMnCrAl（CMCA），有前途的候选人自旋电子学应用的理论和实验研究。磁化强度测试表明，CFCG和CMCA的饱和磁化强度和转变温度分别为$3\; μ_B$，$866$ K和$0.9 \; μ_B$，$358$ K。磁化强度值与我们的理论结果相当吻合，也符合斯莱特-鲍林规则，半金属性的先决条件。两种体系之间的显著差异在于它们的结构; CFCG以完全有序的Y型结构结晶，而CMCA具有L2 $_1$无序结构。反位无序增加了一个有点独特的属性的第二种化合物，这是由于铝的位置与铬/锰的概率相互交换，这样的效果可能是预期由于可比的电负性的铝和铬/锰。{ \it从头算}模拟预测了合金中超过临界过量Al量时从半金属铁磁体到金属反铁磁体的独特转变。
2015-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Structure, magnetic and transport properties of epitaxial thin films of equiatomic CoFeMnGe quaternary Heusler alloy
未来的自旋电子学需要实现具有高居里温度和费米能级100%自旋极化的半金属铁磁体的薄膜，以实现潜在的自旋电子学应用。本文报道了利用脉冲激光沉积系统在MgO（001）衬底上外延生长半金属CoFeMnGe Heusler合金薄膜，并对其结构、磁性和输运性质进行了研究。的薄膜的磁性能测量表明，在室温下的软铁磁状态的面内磁各向异性和居里温度远高于室温。各向异性磁电阻（AMR）比和温度依赖的电阻率测量的薄膜表明该化合物是半金属的性质，因此适合于自旋电子器件的制造。
2018-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic and Thermoelectric Properties of CoFeYGe (Y= Ti, Cr) Quaternary Heusler Alloys: First Principle Calculations
在热电应用中利用材料需要机械、热和晶格稳定性以及高品质因数（ZT）。本文采用密度泛函理论（DFT）研究了CoFeYGe（Y = Ti，Cr）四元Heusler化合物的结构、电学、磁学、力学、热力学、动力学和热电性能.计算的力学性能和声子色散表明，这些化合物的结构是稳定的。CoFeCrGe和CoFeTiGe化合物都显示出铁磁和亚铁磁半金属行为，带隙分别为0.41和0.38 eV。晶格热导率（\k{appa} L）表现出较低的值，对于CoFeCrGe（CoFeTiGe）在1100 K时达到3.01 W/（m.K）（3.47 W/（m.K））。光学声子模对CoFeCrGe（CoFeTiGe）的\k{appa} L值有60.2%（70.9%）的贡献. CoFeCrGe和CoFeTiGe分别获得了0.71和0.65的高ZT值。根据我们的计算，CoFeCrGe和CoFeTiGe结合了良好的自旋电子和热电行为，可用于自旋注入应用。
2019-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature intrinsic anomalous Hall effect in disordered half-metallic ferromagnetic quaternary Heusler alloy CoRuFeSi
National Institute of Technology Andhra Pradesh（安得拉邦国立技术学院）；Indian Institute of Technology Hyderabad（海德拉巴印度理工学院）；Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院低温结构研究所）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research, Kolkata Centre（UGC-DAE科学研究中心加尔各答中心）
研究发现四元Heusler合金CoRuFeSi在室温下具有显著的内在异常霍尔效应，其源于Berry曲率机制，为自旋电子器件提供了新机遇。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Experimental realization of a high Curie temperature CoFeRuSn quaternary Heusler alloy for spintronic applications
本研究利用电弧熔炼技术合成了CoFeRuSn四元Heusler合金，发现其具有立方晶体结构、软铁磁性、4.15 μB/f.u.磁矩及半金属行为，高居里温度使其成为室温自旋电子学应用的理想候选材料。
2023-09-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of four quaternary Heusler alloys ZrMnVZ and ZrCoFeZ (Z=Si, Ge)
采用第一性原理计算方法研究了四种四元Heusler合金ZrMnVZ和ZrCoFeZ（Z=Si，Ge）的电子结构和磁性.结果表明，ZrMnVSi、ZrMnVGe和ZrCoFeSi是半金属铁磁体，其半金属带隙分别为0.14、0.18和0.22 eV。ZrCoFeGe是一种近半金属材料，研究了该合金在压力作用下的性质变化，在平衡晶格常数下，该合金的自旋极化率为98.99%.
2015-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Structural and magnetic properties of epitaxial films of CoIrMnAl equiatomic quaternary Heusler alloy designed from first-principles calculation
具有半金属Heusler合金电极的MgO势垒磁性隧道结在自旋电子学中的应用引起了人们的广泛关注。然而，与材料相关的几个问题仍然有待解决，以供实际使用。近年来，四分之一等原子Heusler合金作为先进的Heusler合金受到人们的关注。CoIrMnZ（Z = Al、Si、Ga和Ge）半金属Heusler合金被设计和预测为具有适中的居里温度并且与MgO势垒晶格匹配，这有利于传统的Co2 Heusler合金[T. Roy等人，J.马格.马格.板牙498，166092（2020）]。在这里，我们实验研究的结构和磁性的薄膜的合金之一，CoIrMnAl与溅射沉积。我们成功地获得了B2化学有序的薄膜，即使没有后退火过程。在500-600 $^\circ$ C退火的薄膜的晶格常数接近预测值。在10 K时的磁化强度接近500 kA/m，居里温度约为400 K，这是预测的完全有序结构的值的70%左右。根据第一性原理计算的预测，在B2有序CoIrMnAl中出现亚铁磁性，并出现Co-Ir和Mn-Al的全交换无序和Co-Mn的几乎全交换无序，很好地解释了这些B2有序薄膜中所观察到的磁性。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of antisite disorder on the magnetic and transport properties of a quaternary Heusler alloy
本研究综合分析四元Heusler合金CoFeMnSn的结构、磁性等性质，发现其存在部分反位无序、室温铁磁性及内禀反常霍尔效应，证实该材料在自旋电子器件领域具有应用潜力。
2024-11-01 cond-mat.mtrl-sci
A new spin gapless semiconductor: quaternary Heusler CoFeCrGa alloy
尽管有大量的材料被建议用于自旋电子应用，但已经出现了一类新的材料，即自旋无隙半导体（SGS），其提供了比现有材料更有利的性能。这些磁性半导体表现出有限的带隙为一个自旋通道和封闭的间隙为其他。在这里，支持的第一性原理，电子结构计算，我们报告的第一个实验证据SGS行为在等原子四元CoFeCrGa，具有立方Heusler（L21）结构，但表现出化学无序（DO 3结构）。CoFeCrGa在高压下发生了由SGS向半金属相的转变，这是由于其独特的电子结构特征。在8 K下得到的饱和磁化强度（MS）符合Slater Pauling规则，居里温度（TC）超过400 K。载流子浓度（高达250 K）和电导率被观察到几乎是温度无关的，SGS的先决条件。在5 K时，反常霍尔系数估计为185 S/cm。考虑到SGS性质和高TC，这种材料似乎是有前途的自旋电子应用。
2015-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and spectroscopy of the quaternary Heusler alloy Co$_2$Cr$_{1-x}$Fe$_{x}$Al
对四元Heusler合金Co、$_2$、Cr、$_{1-x}$、Fe、$_{x}$、Al及不同Cr/Fe比的合金进行了实验和理论研究。电子结构和光谱性质的计算使用全相对论Korringa-Kohn-Rostocker方法与相干势近似来解释Cr和Fe原子的随机分布以及随机无序。在局域自旋密度近似下，利用自旋相关势，考虑了磁效应。在纯化合物和$x=0.4$合金的Co、Fe和Cr的$L_{2,3}$边缘处测量X射线吸收中的磁性圆二色性，以确定元素比磁矩。计算和测量表明，随着铁含量的增加，磁矩增加。用共振（560 eV-800 eV）软X射线和高分辨-高能（$\geq 3.5$ keV）硬X射线光电子能谱研究了Co、Cr、$_{0.6}$、Fe、$_{0.4}$、Al等合金中的占据态密度。
2006-01-30 cond-mat.mtrl-sci
First principles design of Ohmic spin diodes based on quaternary Heusler compounds
欧姆自旋二极管（OSD）是自旋电子学中的一个新概念，它是基于半金属磁体（HALF）和自旋无隙半导体（SGS）。四元Heusler化合物提供了一个独特的平台，以实现用于室温应用的OSD，因为这些材料具有非常高的居里温度以及同一家族中的半金属和无自旋隙半导体行为。使用最先进的第一性原理计算结合非平衡格林函数方法，我们设计了四种不同的基于半金属和自旋无隙半导体四元Heusler化合物的OSD。所有四种OSD都表现出线性电流-电压（$I-V$）特性，其中零阈值电压$V_T$。我们发现，这些OSD具有一个小的漏电流，这源于在SGS电极的费米能级周围的相反的自旋通道的导带和价带边缘的重叠。获得的开/关电流比在$30$和$10^5$之间变化。我们的研究结果可以为有序四元Heusler化合物家族中的OSD的实验制备铺平道路。
2021-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferromagnetism and Ru-induced localization in quaternary Heusler alloy CoRuMnSi
本文报道了四元Heusler合金CoRuMnSi半金属铁磁性的理论和实验研究。室温XRD分析表明，由于四面体位点之间的50%交换无序，合金以L21无序而不是原始Y型结构结晶，即，Co和Ru原子。磁化强度测量结果表明，样品的净磁化强度为4 $μ_B$，居里温度为780 K.电阻率测量表明，在35 K以下存在局域化效应，而在100 K以上，观察到线性相关性。电阻率行为表明没有单磁振子散射，这间接支持了半金属性质。费米能级附近的多数自旋带清楚地表明了平坦的eg带与急剧变化的导带的重叠，这些导带是导致局部化的原因。在深入分析的投影原子d-轨道特性的能带结构揭示了不寻常的键合，产生的平坦的EG带纯粹的Ru离子。Co-Ru交换无序计算表明半金属性质的鲁棒性，即使当结构从Y型改变为L21型时，系统的净磁化强度没有重大变化。因此，稳健的半金属性质、稳定的结构和高居里温度使得该合金在自旋电子学应用中用作高度自旋极化电流的源是相当有希望的候选者。
2019-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic, Co-based quaternary Heuslers for spintronics: defect- and pressure-induced transitions and properties
Heusler化合物由于其自旋极化和半金属性性质而提供作为自旋电子器件的潜力，其中电子自旋多数（少数）流形在电子化学势下表现出状态（带隙），在单个流形中产生完全自旋极化。然而，Heusler经常表现出内在的无序，降低其半金属性和自旋极化。利用密度泛函理论，我们分析了等原子Heusler（$L$ 2 $_{1}$）CoMnCrAl和CoFeCrGe合金在流体静压和本征无序（热反位、二元交换和空位）作用下的电子和磁性.在压力下，CoMnCrAl经历了金属化转变，而CoFeCrGe中的半金属性在有限的范围内保留。CoMnCrAl中Co-Al对和CoFeCrGe中Co-Ge对之间的反位无序在能量上是最有利的，并且在Co过量的样品中保留半金属特性。然而，钴缺乏的样品经历从半金属到金属的过渡，在饱和磁化强度的不连续性。对于二元交换，与基态竞争的配置被确定，并且没有显示出半金属性的损失;然而，少数自旋带隙和磁矩根据交换的原子而变化。对于单一二元交换，在CoMnCrAl中存在显著的能量成本，但没有半金属度的损失。虽然CoFeCrGe中的一些构型与基态i在能量上竞争，但是少数自旋带隙和磁矩根据交换的原子而变化。这些信息应该有助于控制这些潜在的自旋电子材料。
2016-06-08 cond-mat.mtrl-sci
High spin polarization and large spin splitting in equiatomic quaternary CoFeCrAl Heusler alloy
在本文中，我们研究CoFeCrAl合金通过各种实验技术和从头计算寻找半金属性质。该合金被发现存在于立方Heusler结构中，存在B2有序。饱和磁化强度（MS）值约为2玻尔磁子/f.u.在8 K常压下观察到了这一现象，这与Slater Pauling规则符合得很好。MS值被发现是独立的压力，这是半金属的先决条件。从头计算的电子结构计算预测半金属性质的合金与自旋分裂能量为0.31 eV。重要的是，该系统显示出0.67的高电流自旋极化值[误差为0.02]，如从点接触Andreev反射（PCAR）测量中推导出的。电阻率与温度的线性关系表明，在升高的温度（~150 K），以及合理的高自旋极化的可能性。这些都表明CoFeCrAl是一种很有前途的自旋电子器件材料。
2015-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic, magnetic and transport properties of equiatomic quaternary Heusler Alloy CoRhMnGe: Theory and Experiment
在这项工作中，我们提出了结构，电子，磁性，机械和传输性能的等原子四元Heusler合金，CoRhMnGe使用理论和实验技术。使用X射线衍射（XRD）和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）光谱进行详细的结构分析。发现该合金为Y型结构，空间群为$F\bar{4}3m$（\# 216）。从头算模拟结果表明，半金属铁磁特性导致大的自旋极化。计算出的磁化强度被认为是在公平的协议与实验以及预测的斯莱特-鲍林规则，这是半金属性的先决条件。磁性转变温度（$\mathrm{T_{C}}$）为$\sim 760$ K。在2-400 K的温度范围内测量的电阻率也给出了半金属行为的指示。模拟的电阻率匹配相当好，与温度相关的载流子弛豫时间位于范围$1-2$ fs。详细研究了静水压对电子结构、磁性和力学性能的影响。研究发现，该合金在高达30.27 GPa的压力下仍保持半金属特征，超过30.27 GPa后，该合金将转变为金属相。在整个压力范围内没有发现磁性相变。该系统还满足Born-Huang标准，在有限的压力范围内具有机械稳定性。所有这些特性使得CoRhMnGe合金在自旋电子学器件方面具有很好的应用前景。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic spin-transport properties of magnetic tunnel junctions with MnCr-based ferrimagnetic quaternary Heusler alloys
研究了CoCrMnZ四元Heusler合金作为MgO基磁性隧道结电极的适用性，证实其具备机械稳定性、高自旋极化与1000%量级的TMR比，且高居里温度使TMR比温度依赖性更弱。
2023-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Spin gapless semiconducting behavior in equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy
自旋无带隙半导体（SGS）形成了一类新的磁性半导体，其对于一个自旋子带具有带隙，而对于另一个自旋子带具有零带隙，因此可用于基于可调谐自旋输运的应用。本文报道了CoFeMnSi Heusler合金中自旋无带隙半导体行为的第一个实验证据。第一性原理能带结构计算也证实了这种行为。通过实验验证了理论计算得到的最稳定构型。该合金被发现结晶在立方Heusler结构（LiMgPdSn型）与一定量的无序，并具有3.7玻尔磁子/f. u的饱和磁化强度。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。在5 ~ 300 K范围内，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Andreev反射数据已经产生了0.64的电流自旋极化值，这被认为是对结构紊乱的鲁棒性。所有这些性质对于自旋电子学的应用，如自旋注入，是非常有前途的，可以弥补半金属铁磁体和半导体之间的对比行为之间的差距。
2014-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Structural and magnetic properties of a new and ordered quaternary alloy MnNiCuSb (SG: F-43m)
我们合成了一种新的晶体有序的四元Heusler合金MnNiCuSb。通过对粉末X射线衍射数据的Rietveld精修确定了合金的晶体结构。该合金以LiMgPdSb型结构结晶，空间群为F-43 m。MnNiCuSb是一种铁磁体，具有较高的TC ~ 690 K，磁矩为3.85 MuB/f. u。除此之外，我们还研究了另外两种非化学计量组成;一种富Cu，另一种富Ni（MnNi0.9Cu1.1Sb和MnNi1.1Cu0.9Sb），它们也是铁磁体。必须强调的是，MnNiCuSb是极少数已知的、不含Fe的四元Heusler合金之一，其组成为1：1：1：1。
2015-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Griffiths-like phase in the quaternary Heusler compound NiFeTiSn
四元Heusler化合物NiFeTiSn可以被认为是由奇异的赝隙化合物Fe 2 TiSn通过用Ni取代一个Fe原子而得到的。与Fe 2 TiSn相反，其显示出无序诱导的铁磁相，NiFeTiSn的基态是反铁磁的，具有自旋倾斜的特征。有趣的是，NiFeTiSn显示出一个类似格里菲斯的阶段，其特征在于孤立的铁磁簇达到反铁磁状态之前。格里菲斯相可能与铁和钛网站之间的反位无序，从我们的粉末X-射线衍射研究明显。该化合物还显示出相当不寻常的电阻率的温度依赖性，这可以解释为在系统中的流行的结构紊乱。NiFeTiSn被证明是一个罕见的例子，其中格里菲斯样相是在半导体3D过渡金属基金属间化合物与反铁磁基态观察。
2022-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low-Moment Semiconducting Properties of Quaternary Heusler Alloy CoRuTiSn
本文通过实验与第一性原理计算，研究了四元Heusler合金CoRuTiSn的结构、磁性与输运性质，发现其为居里温度约200 K的软铁磁半导体，磁矩为0.84 μB/f.u.，在半导体自旋电子学中具有应用潜力。
2025-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Experimental and Theoretical Investigation on the Possible Half-metallic Behaviour of Equiatomic Quaternary Heusler Alloys: CoRuMnGe and CoRuVZ (Z = Al, Ga)
本文研究了四元Heusler合金CoRuMnGe和CoRuVZ（Z = Al，Ga）的结构、电子、磁性和输运性质。三种合金均为立方结构。CoRuMnGe具有L2 $_1$结构，而其它两种合金具有B2型无序结构。对于CoRuMnGe和CoRuVGa，实验磁矩与理论和Slater Pauling规则预测的结果非常吻合，而对于CoRuVAl，实验结果与理论和Slater Pauling规则预测的结果有较大的偏差.在CoRuVAl的情况下，矩的减少可能是由于Co和Ru位点以及V和Al位点之间的反位无序而产生的。在这些合金中，CoRuMnGe具有最高的T $\mathrm{_C}$，为560 K。电阻率随温度的变化反映了CoRuMnGe合金的半金属性质。CoRuVAl在顺磁和铁磁状态下都表现出金属特性，而CoRuVGa的电阻率与温度的关系是很不寻常的。在最后一个系统中，$ρ$与T的曲线显示出异常的形式的最大值和负电阻率温度系数（TCR）的区域中的磁有序状态。计算结果表明，CoRuMnGe、CoRuVAl和CoRuVGa的自旋极化率分别为91%、89%和93%，接近半金属铁磁态.为了研究实验观察到的结构的电子性质，我们还模拟了CoRuMnGe合金的Co-Ru交换无序结构，发现无序结构保持了半金属性质，高自旋极化，具有与理想结构几乎相同的磁矩。CoRuMnGe合金具有接近半金属的特性、高T $\…
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Influence of mixing the low-valent transition metal atoms (Y,Y$^*$=Cr,Mn,Fe) on the properties of the quaternary Co$_2$[Y$_{1-x}$Y$^*_x$]Z (Z=Al,Ga,Si,Ge,Sn) Heusler compounds
我们补充了我们对Co-$_2$-MnZ化合物的掺杂和无序的研究[I. Galanakis \textit{et al.}，Appl. Phys. Lett. \textbf{89}，042502（2006）和K.Özdogan \textit{et al.}，Phys. Rev. B \textbf{74}，（2006）]，以还涵盖四元钴$_2$ [Y $_{1-x}$ Y $^*_x$ ]Z化合物，其中低价过渡金属Y、Y $^*$为Cr、Mn或Fe，且sp原子Z为Al、Ga、Si、Ge、Sn中的一种。这项研究给出了这些化合物的磁性和电子性质的全局概述，因为我们改变了Y和Z元素。我们的研究结果表明，对于实际应用中，最合适的化合物是那些属于家庭的Co $_2$ [Mn $_{1-x}$ Cr $_x$ ]Z与$x>0.5$的$sp$原子的性质无关，因为它们结合了高值的大多数DOS在费米能级由于Cr的存在下，和半金属性与大的带隙。另一方面，Fe的存在大大降低了费米能级处的多数态密度，并且当与属于Si柱的元素结合时，它甚至可以破坏半金属性。
2006-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism of mixed quaternary Heusler alloys: (Ni,T)$_{2}$MnSn (T=Cu,Pd) as a case study
采用{ \it ab initio}计算方法研究了Cu和Pd掺杂的无规四元Heusler Ni $_{2}$ MnSn合金的电子性质、交换作用、有限温度磁性和输运性质.虽然磁矩仅弱地依赖于合金成分，但居里温度相对于Cu掺杂表现出强烈的非线性行为，而在Pd掺杂的情况下几乎是线性的浓度依赖性。目前的无参数理论同意定性，也相当好地定量与现有的实验结果。交换互动的分析提供了一个更深入的理解这个问题。掺杂剂原子仅微弱地扰动接近费米能的电子结构，并且剩余电阻率因此服从简单的Nordheim规则。对温度依赖性电阻率的主要贡献是由于自旋无序引起的电子涨落，根据我们的计算，这可以通过无序局域矩模型成功地描述。基于此模型的计算结果与自旋无序感生电阻率的测量值吻合得相当好。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First-principles investigations of the electronic, magnetic and thermoelectric properties of VTiRhZ (Z= Al, Ga, In) Quaternary Heusler Alloys
采用密度泛函理论对VTiRhZ（Z = Al，Ga，In）合金的结构、动力学、力学、电学、磁学和热电性能进行了研究.这些合金的最稳定的结构被认为是I型配置。利用GGA-PBE泛函，预测VTiRhGa和VTiRhIn合金为半金属铁磁体，自旋极化率为100%，总磁矩为3μB，具有良好的自旋电子学应用前景.利用Boltzmann输运理论，在恒定弛豫时间和Slack方程下，分别计算了VTiRhZ合金的热电性能和晶格热导率。VTiRhAl，VTiRhGa和VTiRhIn合金的优值（ZT）值分别为0.96，0.88和0.64，这是有前途的未来热电应用。
2021-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Stability, electronic, magnetic and thermoelectric properties of quaternary Heusler alloys CoX'ZrAl (X'=V, Fe, Ir): 3d vs 5d systems
该研究基于密度泛函理论与 Boltzmann 输运理论，比较 CoVZrAl、CoFeZrAl 和 CoIrZrAl 的电子、磁性及热电性质，指出 n 型 CoVZrAl 在 600 K 时 ZT 可达 1.4。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Volume dependence of magnetic properties in Co2Cr1-xYxGa (Y=Ti-Ni) Heusler alloys: a first-principles study
采用第一性原理方法研究了Co2 Cr 1-xYGa（Y = Ti，V，Mn，Fe，Co，Ni）系列四元全Heusler合金的磁性调谐和体积效应.我们采用密度泛函KKR方法和相干势近似，通过磁力定理估计有效的海森堡交换常数连同平均场居里温度（TC）和磁矩的成分在整个浓度范围内。这些磁性能的体积依赖性进行了研究，特别是在平衡TC的压力导数。我们的三元合金计算显示出良好的协议与局部密度和广义梯度近似在文献中。四元合金显示出宽范围的可调磁性能，其中磁矩范围从0.8到4.9 mu_B，TC从130 K到1250 K，并且dTC/dV值范围从-7到+6.3 K A-3。
2016-12-21 cond-mat.mtrl-sci
4d-element induced improvement of structural disorder and development of weakly re-entrant spin-glass behaviour in NiRuMnSn
本研究发现，在四元Heusler合金NiRuMnSn中，4d元素Ru的引入导致4c/4d位点50:50无序，不仅未改善半金属铁磁性，反而使自旋极化显著下降，并在~60 K以下表现出罕见的弱再入自旋玻璃行为。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci
An Enormous Class of Double Half-Heusler Compounds with Low Thermal Conductivity
自大约一个世纪前发现以来，多功能半赫斯勒半导体的结构和化学作为三组分系统得到了广泛的研究。构成这些具有标称式XYZ的三元化合物的元素组是公认的。从非常相同的一组著名的元素，我们探索四元双（$X'X''Y_2Z_2$，$X_2Y'Y''Z_2$，和$X_2Y_2Z'Z''$），三重（$X_2'X''Y_3Z_3$）和四重（$X_3'X''Y_4Z_4$）半Heusler组成的相空间，其大小的10倍。使用可靠的，第一原理热力学方法选择的347种新的组合物，我们预测127个新的稳定的四元化合物，已经超过了89个几乎详尽的三元系统。现有技术的三元半赫斯勒化合物的热电性能受到其固有的高晶格热导率（$κ_{L}$）的限制。与三元半Heusler相比，双半Heusler中的热输运主要由具有较小群速度的低频声子模式控制，并受无序散射的限制。合成了双半赫斯勒组成Ti $_2$ FeNiSb $_2$，并证实其具有比TiCoSb显著更低的晶格热导率（在室温下为3倍），从而为热电效率优化提供了更好的起点。我们展示了一个可靠的策略，以帮助寻找低热导率的半Heuslers和指向一个巨大的组合物空间实现it. Our的研究结果可以扩展到其他大家庭的多组分金属间半导体的系统发现。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Fully-Compensated Ferrimagnetic Spin Filter Materials within the Cr$\textit{M}\textit{N}$Al Equiatomic Quaternary Heusler Alloys
使用最新的密度泛函理论研究了含有Cr、Al和选择的IVB族元素（$\textit{M}$ = Ti、Zr、Hf）和VB族元素（$\textit{N}$ = V、Nb、Ta）的XX ′ YZ等原子四元Heusler合金（EQHA ′ s），以确定它们在自旋电子学应用中的有效性。每种合金根据其自旋相关的电子结构分为半金属、自旋无隙半导体或自旋过滤材料。我们预测了几种新的完全补偿亚铁磁自旋过滤材料，具有小的电子间隙和大的交换分裂，允许具有小电阻的强大的自旋极化。CrVZrAl、CrVHfAl、CrTiNbAl和CrTiTaAl被确定为具有$\sim 0.20$ eV交换分裂的特别稳健的自旋过滤器候选物。特别地，CrTiNbAl和CrTiTaAl具有$\sim 0.10$ eV的特别小的带隙。此外，在这些化合物中，自旋不对称的电子带隙保持在它们可以采取的3种可能的原子排列中的2种中，使得电子性质不太容易受到随机位置无序的影响。此外，静水压力施加到一个子集的研究化合物，以确定各种电子相的稳定性和可调性。具体而言，我们发现CrAlV $\textit{M}$亚家族的化合物是非常敏感的流体静力学应力，产生所有自旋相关的电子阶段之间的转换。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Randomness in atomic disorder and consequent squandering of spin-polarization in a ferromagnetically fragile quaternary Heusler alloy FeRuCrSi
Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）
本研究针对理论预测为半金属铁磁体的Ru₂₋ₓFeₓCrSi系列中FeRuCrSi合金，通过多种结构表征发现Fe与Ru位点随机无序且磁矩由Fe贡献，颠覆了原有半金属特性的理论基础。
2025-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Heusler 4.0: Tunable Materials
Heusler化合物是二元、三元和四元化合物的大家族，其表现出广泛的基本和潜在技术兴趣的性质。赫斯勒化合物通过化学取代和结构基序的广泛可调性使得该家族特别有趣。在这篇文章中，我们突出了最近的主要发展领域的Heusler化合物，并把这些在历史背景下。赫斯勒化合物的演变可以通过四个主要的研究阶段来描述。在最近的一个时期，Heusler 4.0导致了对各种拓扑性质的观察，包括：具有Weyl和Dirac点的拓扑金属;各种非共线自旋纹理，包括最近在室温下观察到的skyrmions;以及反铁磁Heusler中具有三角形磁性结构的巨大异常霍尔效应。在这里，我们给出了一个全面的概述，这些重大成就和设置的背景下，最近出现的趋势在凝聚态物理的研究到Heusler材料。
2017-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarization and electronic properties of half-metallic Heusler alloys calculated from first-principles
半金属Heusler合金是未来磁电子应用中最有前途的材料之一。我们综述了这些化合物的电子性质的一些最新结果。这些半金属合金中的间隙的起源及其与磁性的联系已经很好地理解。改变晶格参数会使费米能级略有移动。自旋-轨道耦合在带隙内诱导态，但合金在费米能级保持非常高的自旋极化度。小程度的掺杂和无序以及具有低形成能的缺陷对带隙的性质几乎没有影响，而温度效应可以导致半金属性的快速损失。最后，我们讨论了两个特殊的问题，四元Heusler合金和半金属亚铁磁体的情况下。
2006-10-30 cond-mat.mtrl-sci
A machine learning approach to predict the structural and magnetic properties of Heusler alloy families
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Space Applications Centre, ISRO（印度空间研究组织空间应用中心）；National Changhua University of Education（国立彰化师范大学）
利用随机森林回归模型预测了全Heusler合金、半Heusler合金、逆Heusler合金和四元Heusler合金的晶格常数、磁矩和形成能。进行先验分析以检查响应变量的数据点的分布，发现在大多数情况下，数据不是正态分布的。RF模型性能的结果足够准确，可以预测测试数据的响应变量，并且还显示出其对过拟合、离群值、多重共线性和数据点分布的稳健性。机器学习预测值与使用密度泛函理论（DFT）计算的值之间的奇偶性图显示了线性行为，对于不同类型的Heusler合金的所有预测性质，调整后的R2值在0.80至0.94的范围内。特征重要性分析表明，对于大多数预测结果，价电子数起着重要的特征作用。还提到了一种全Heusler合金和一种四元Heusler合金的案例研究，将机器学习预测结果与我们早期的理论计算值和实验测量结果进行了比较，表明模型预测结果的准确性很高。
2022-08-07 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Electrical Control of Carriers Spin Orientation in FeVTiSi Heusler Alloy
室温下利用电场直接控制载流子的自旋是自旋电子学领域的重要挑战之一。为此，我们在这里提出了四元Heusler合金FeVTiSi。基于第一性原理计算，发现FeVTiSi合金是一种本征双极磁性半导体，其价带和导带通过相反的自旋通道接近费米能级.因此，FeVTiSi合金可以通过简单地施加栅极电压来传导自旋极化方向可调的完全自旋极化电流。基于经典海森堡哈密顿量的蒙特卡罗模拟预测FeVTiSi合金的居里温度高达1293 K，远高于室温。FeVTiSi合金的双极性磁半导体特性和高居里温度使其在室温下具有很大的电可控自旋电子器件的发展潜力。
2014-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Study of the structural and electronic properties of the Heusler Co2FeGe alloy by DFT approach
本研究基于DFT方法与AKAI-KKR程序在GGA近似下分析了Heusler Co2FeGe合金，发现其具有磁性与金属性，磁性主要源于Co和Fe原子，是自旋电子学应用的有力候选材料。
2025-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Complex magnetic interactions and critical behavior analysis in quaternary CoFeV$_{0.8}$Mn$_{0.2}$Si Heusler alloy
本研究针对四元CoFeV$_{0.8}$Mn$_{0.2}$Si赫斯勒合金，通过结构表征与多种分析方法探究其磁相互作用与临界行为，明确其二级相变特性与短程磁有序本质，为相关合金磁性研究提供参考。
2023-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive landscape and simple rules for transition-metal Heusler semiconductors
本研究梳理含过渡金属 Heusler 半导体，涵盖非化学计量比与整数化学计量比体系，并用简单规则解释其结构与电子性质及热电应用潜力。
2025-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Accurate Screening of Functional Materials with Machine-Learning Potential and Transfer-Learned Regressions: Heusler Alloy Benchmark
Research Center for Magnetic and Spintronic Materials, National Institute for Materials Science（磁性及自旋材料研究中心，物质材料研究机构）；Digital Transformation Initiative Center for Magnetic Materials (DXMag), National Institute for Materials Science（磁性材料数字化转型倡议中心（DXMag），物质材料研究机构）
本文提出利用机器学习和迁移学习方法筛选具有高磁晶各向异性能的Heusler合金，通过高通量工作流程和密度泛函理论验证，提升材料预测精度。
2026-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Heusler compounds -- how to tune the magnetocrystalline anisotropy
磁性能的调控是材料设计的重要因素。在这里，我们提出了一个基于第一性原理电子结构计算的Ni $_2$ YZ型Ni基Heusler化合物的案例研究，其中Y = Mn，Fe，Co，Z = B，Al，Ga，In，Si，Ge，Sn。这些化合物是令人感兴趣的，因为材料的性质可以很容易地通过组合物来调节，并且它们中的许多具有非立方基态，这是有限磁晶各向异性（MAE）的先决条件。系统地讨论了Y、Z亚晶格掺杂以及晶格形变对MAE的影响。我们表明，在Ni $_2$ CoZ的情况下，相稳定性和MAE可以使用Z亚晶格上的第13和14族元素的四元系统来改善，而通过添加Fe来改变Y亚晶格占据不会导致MAE的增加。此外，我们还研究了晶格比对MAE的影响。表明小偏差可导致MAE加倍，如Ni $_2$ FeGe的情况。即使我们证明了这一点的一组有限的系统的研究结果可能会结转到其他相关的系统。
2018-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic 2D electron liquid at the surface of Heusler semiconductors
材料的导电和磁性在某些受限的几何形状中经常发生变化。然而，非磁性半导体在表面同时具有金属性和磁性的情况非常罕见，据我们所知，在实验中从未观察到。在这项工作中，我们采用第一性原理电子结构理论预测，这样一个奇特的磁状态出现在一个家庭的四元Heusler化合物。研究了CoCrTiP、FeMnTiP和CoMnVAl的磁性和电子性质。对于后者的材料，我们还分析了磁交换相互作用，并使用它们参数化的有效自旋哈密顿量。根据我们的研究结果，这种材料的磁性应该至少在155 K的温度下保持不变。
2019-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Linear-response-based DFT+U method for exploring half-metallic Co-based full Heusler alloys
采用基于线性响应（LR）理论的密度泛函理论（DFT）+U方法研究了Co基三元全Heusler合金Co $_2Y$ Si的电子结构，以探索具有宽禁带的半金属铁磁体.基于LR的DFT+U计算倾向于获得$Y$格位的合理关联参数，而Co格位的关联由于Co的离域电子结构引起的过高估计的参数值而误导了非物理的基态。我们发现$_2$ MnSi的HM能隙来源于导电态的Co $e_u$轨道和Co-Mn杂化$t_{2g}$轨道的价态周围的费米能。这意味着通过选择$Y$元素和/或通过$t_{2g}$原子轨道耦合将几种元素混合到$Y$位点中，HM能隙是可调的性质。将我们的LR DFT+U方法推广到其它三元Co $_2Y$ Si和四元Co $_2$（$Y$，Mn）Si。发现Co $_2$（Ti $_{0.25}$，Mn $_{0.75}$）Si和Co $_2$（Fe $_{0.25}$，Mn $_{0.75}$）Si具有HM性质，费米能级几乎位于少数带隙的中心，具有较高的热稳定性。
2019-06-08 cond-mat.mtrl-sci
