Spin-polarized DFT calculations for physical properties of novel KVSb half-Heusler compound for spintronic and thermodynamic applicability
本文利用Wien2k中的DFT计算研究了KVSb half-Heusler化合物的相稳定性、弹性、热物理和磁学性质，发现其在I型相自旋极化态下最稳定并呈半金属特性，计算磁矩符合Slater-Pauling规则，表明该材料适用于自旋电子学和热电应用。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci
First Principle Analysis of Novel Half Heusler Alloys VPdZ (Z= Ge, Sn) for thermodynamic, spintronics and optoelectronic applications
本研究基于密度泛函理论分析新型半赫斯勒合金VPdZ（Z=Ge、Sn）的多方面物理性质，证实其α型铁磁相稳定、具半金属特性，磁矩符合Slater-Pauling规则，在多领域有应用潜力。
2024-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Integration of antiferromagnetic Heusler compound Ru$_2$MnGe into spintronic devices
我们报告的第一个集成的反铁磁Heusler化合物作为钉扎层到磁性隧道结。反铁磁体Ru $_2$ MnGe被用来钉扎MgO基薄膜隧穿磁阻叠层中铁磁Fe层的磁化方向。样品采用磁控共溅射法制备。我们通过X射线衍射和反射，以及原子力和高分辨率透射电子显微镜研究结构特性。我们发现一个良好的晶体生长质量与低界面粗糙度为1-3微米，这是至关重要的工作隧道势垒的制备。以Fe为铁磁电极材料制备了磁隧道结并测量了磁电阻。我们发现一个相当大的最大磁阻值为135%，这是可比的其他常见的铁基MTJ系统。
2017-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Co$_2$FeAl full Heusler compound based spintronic terahertz emitter
为了从自旋电子太赫兹发射器（STE）获得大的太赫兹（THz）幅度，需要具有100%自旋极化的材料（诸如钴基Heusler化合物）作为铁磁层。然而，已知这些化合物在薄膜区域中失去其半金属性，因为难以实现L2 $_1$有序化，这已成为薄膜生长的瓶颈。在这里，成功的沉积使用室温DC溅射的L2 $_1$和B2有序相的Co $_2$ FeAl全赫斯勒化合物的报告。在Co $_2$ FeAl/Pt STE中，Co $_2$ FeAl用作铁磁层，高度取向的Pt用作非铁磁层，其中MgO（10 nm）种子层对于实现Co $_2$ FeAl的L2 $_1$和B2有序化起重要作用。在CFA/Pt STE中产生THz辐射，其带宽在0.1-4 THz范围内。太赫兹电场的幅度进行了优化，相对于厚度，取向，和生长参数，使用厚度依赖模型，考虑光致自旋电流，超扩散自旋电流，逆自旋霍尔效应和太赫兹辐射的衰减层。本研究基于全Heusler Co $_2$ FeAl化合物，在涉及全Heusler化合物的STE研究中开辟了过多的可能性。
2021-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Computational Investigation of Inverse-Heusler compounds for Spintronics Applications
第一性原理计算的电子结构，磁性和结构稳定性的逆Heusler化合物的化学式\textit{X$_2$YZ}的介绍和讨论的目标，确定感兴趣的化合物的自旋电子学。考虑了化合物，其中\textit{Y}的每原子电子数超过\textit{X}的每原子电子数，并且其中\textit{X}是Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni或Cu中的一种; \textit{Y}是Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn中的一种;并且\textit{Z}是Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、P、As或Sb中的一种。计算了每种化合物的每原子形成能。通过比较我们计算的形成能的无机晶体结构数据库（ICSD）中的观察阶段的计算相，我们估计，逆Heusler与形成能在0.052 eV/原子的计算凸包是合理的可能是可合成的平衡。作为\textit{X}，\textit{Y}和\textit{Z}元素变化的形成能和相对结构稳定性的观察到的趋势进行了描述。除了在一个自旋通道中的每分子式单元12个状态之后的斯莱特-鲍林能隙之外，逆赫斯勒相通常在9个状态或14个状态之后具有能隙。我们描述了这些差距的起源和发生。我们确定了14个逆Heusler半导体，51个半金属和50个近半金属负形成能。此外，我们的计算预测4半金属和6近半金属接近各自的凸包的稳定相，因此可以在适当的合成条件下实验实现，从而为未来的自旋电子学应用…
2017-12-06 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
Unconventional magnetoelastic behavior in Al rich CoFeAl Films with inverse Heusler like local order for flexible spintronics
National Institute of Science Education and Research (NISER)（印度科学教育研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Indo-Korea Science and Technology Center (IKST)（印韩科技中心）
本研究通过应变调控富铝CoFeAl薄膜，发现非传统磁弹响应源于逆Heusler类局域环境中交换劈裂与晶体场的竞争，为柔性自旋电子学提供可编程磁功能途径。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-low magnetic damping in Co 2 Mn-based Heusler compounds: promising materials for spintronic
在这项研究中，超低磁阻尼的预测Co2 MnZ Heusler半金属薄膜磁体的探索和阻尼响应被证明是链接到底层的电子性质。通过在高结晶质量的Co2 MnZ（Z=Si，Ge，Sn，Al，Ga，Sb）薄膜中引入Z元素，可以调节少数自旋带隙、带隙中费米能级位置和自旋极化等电子性质，并分析了其对磁化动力学的影响。实验结果使我们能够直接探索的相互作用的自旋极化，自旋间隙，费米能级的位置和磁阻尼在这些薄膜中得到的，连同从头计算预测。在4.1 × 10-4-9 × 10-4范围内测量的超低磁阻尼系数的Co2 MnSi，Ge，Sn，Sb是在导电层上获得的最低值，并提供了一个明确的实验证明的理论预测半金属磁性Heusler化合物和未来的材料设计的途径。
2019-05-22 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
First-principles calculations and experimental studies on Co2FeGe Heusler alloy nanoparticles for spintronics applications
在这里，我们报告了Co2 FeGe（CFG）Heusler合金（HA）纳米颗粒（NP）的合成和物理性能。使用共沉淀法制备尺寸为23 nm的NP。X射线衍射和选区电子衍射图谱证实了具有A2-无序的纳米颗粒的立方Heusler相。这些NP是软铁磁性的，并且表现出高饱和磁化强度（Ms）以及1060 K的非常高的居里温度（Tc）。观察到的Tc值与Wurmehl等人[1]提供的模型的理论计算值非常匹配。高的Ms和Tc使得本系统成为在高温下工作的磁激活纳米器件的潜在候选者。近积分值为5.9 mehoB/f.u.的Ms在低温下表明，半金属铁磁性被保存，甚至在颗粒，甚至在20 nm的长度尺度。此外，我们简化了现有的HA-NP制备方法，该方法可用于合成其他HA-NP。第一性原理密度泛函理论计算补充了实验结果。
2021-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A strategic high throughput search for identifying stable Li based half Heusler alloys for spintronics applications
在这项工作中，高通量DFT计算进行碱金属基半Heusler合金; LiY $_p$ Y $^\prime_{1-p}$ S（Y，Y $^\prime$ = V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni和$\mathit{p}$ = 0，0.25，0.5，0.75，1）。从243个结构副本开始，系统过滤器被设计为通过考虑离子的磁性排列所产生的贡献来选择能量和振动有利的组合物。因此，26个动态稳定的磁性成分被确定，其中10个被发现是铁磁性（FM），4反铁磁性（AFM）和12亚铁磁性（FiM）。发现4 FM和8 FM样品显示100 $\%$自旋极化。此外，发现在4 FM、3 FiM和4 AFM组合物中存在四重畸变，这表明易轴磁晶各向异性的可能性。铁磁LiFe $_{0.5}$ Mn $_{0.5}$ S和反铁磁LiFeS具有最显著的易轴磁晶各向异性。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Computational Investigation of Half-Heusler Compounds for Spintronics Applications
我们提出了378个$\textit{XYZ}$半Heusler化合物的电子结构，磁性和结构稳定性的第一性原理密度泛函计算（与$X=$ Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Ru，Rh，$Y=$ Ti，V，Cr，Mn，Fe，Ni，$Z=$ Al，Ga，In，Si，Ge，Sn，P，As，Sb）。我们发现，“斯莱特-鲍林态密度”的间隙或赝间隙在每个原子的间隙以下的至少一个自旋通道中的三个状态是一个共同的特点，在半赫斯勒化合物。我们发现，在费米能在一个或两个自旋通道的存在下，这样一个差距，大大有助于半赫斯勒化合物的稳定性。我们计算了每个化合物的形成能，并系统地研究了它对开放量子材料数据库（OQMD）中所有其他相的稳定性。我们代表的热力学相稳定性的每个化合物作为其距离的凸包的稳定相在各自的化学空间，并表明，一个化合物的壳距离是一个很好的措施，其实验合成的可能性。我们确定了26个18电子半导体，45个半金属和34个近半金属与负形成能，遵循斯莱特-鲍林规则的每个原子三个电子。我们的计算预测新的超导稳定的半导体相NiScAs，RhTiP和RuVA，值得进一步的实验探索。此外，两个有趣的零力矩半金属，CrMnAs和MnCrAs，计算具有负的形成能。此外，我们的计算预测了一些新的，迄今未报道的，半导体（例如，CoVGe、FeVA）、半金属（例如，RhVSb）、近半金属（例如，CoFeSb，CoVP）半Heus…
2016-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Data Storage: Review of Heusler Compounds
近十年来，Heusler化合物家族在自旋电子学领域引起了巨大的科学和技术兴趣。这主要是由于其特殊的磁性，使其成为各种数据存储设备中有前途的功能材料，如巨磁阻自旋阀，磁性隧道结和自旋转移扭矩器件。在这篇文章中，我们提供了一个全面的审查Heusler家族在磁数据存储的应用。除了它们在这些设备的性能改进中的重要作用之外，我们还试图指出当前基于Heusler的设备的挑战以及可能的解决方案。我们希望这篇综述能激发进一步的研究工作，通过充分激发其内在潜力，将这一杰出的材料家族有效地纳入数据存储应用。
2013-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferrimagnetism and antiferromagnetism in half-metallic Heusler alloys
半金属Heusler合金是自旋电子器件中最有前途的材料之一。虽然大多数Heusler合金是铁磁体，但亚铁磁或反铁磁（也称为全补偿亚铁磁）合金由于较低的外部磁场而更适合应用。亚铁磁性可以在完美的赫斯勒化合物中找到，也可以通过在铁磁赫斯勒合金中产生缺陷来实现。
2007-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of substitutional doping and disorder on the phase stability, magnetism, and half-metallicity of Heusler alloys
自旋电子学是一个快速发展的领域，它将在优化纳米电子器件的功耗、存储器和处理能力方面发挥关键作用。Heusler合金由于其室温半金属性、高居里温度、与大多数衬底的晶格失配小以及在费米能级对电子态密度的强控制而在自旋电子学中具有潜在的应用前景。在这项工作中，我们使用密度泛函理论方法研究{替代掺杂和无序}对Heusler合金的半金属性、相稳定性和磁性的影响。我们的研究表明，半/全Heusler合金的电子和磁性能可以通过改变电子计数通过控制合金元素的化学成分的变化来调节。我们提供了一个详细的讨论替代掺杂和无序的影响上的可调谐性的半金属性质的Co $_{2}$ MnX和NiMnX的Heusler合金，其中X代表第13族\textendash 16和周期3 \textendash 6元素的周期表。{基于电子计数和无序的思想，我们预测了通过在半Heusler NiMnBi中的特定Cu和Zn组分在Ni位的取代掺杂，可能存在化学稳定的半金属多元铋化物，例如（CuNi $_{3}$）Mn $_{4}$ Bi $_{4}$和（ZnNi $_{7}$）Mn $_{8}$ Bi $_{8}$。}我们相信，基于电子数的半金属设计准则将在新型Heusler合金自旋电子学应用的电子结构工程中发挥关键作用，这将加速新型材料的开发和合成。
2021-11-09 cond-mat.mtrl-sci
$d^0$-$d$ half-Heusler alloys: A potential class of advanced spintronic materials
Department of Physics, College of Sciences, Shiraz University（设拉子大学理学院物理系）
本文通过第一性原理计算，发现由 3d 过渡金属与 $d^0$ 碱/碱土金属形成的半霍伊斯勒合金可产生多种半金属行为，其中 MnPK 为新型狄拉克半金属，有望推动无耗散自旋电子学发展。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci
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
Ferromagnetism and Electronic Structures of Nonstoichiometric Heusler-Alloy Fe_3-xMn_xSi Epilayers Grown on Ge(111)
为了研究与IV族半导体自旋电子学兼容的铁磁材料，我们证明了通过调节Mn组分x来控制外延生长在Ge（111）上的Heusler合金Fe_3-xMn_xSi的铁磁性质。有趣的是，我们得到的L2_1有序结构，即使非化学计量的原子组成。x ~ 0.6的外延层的居里温度超过300 K。理论计算表明，当0.75 < x < 1.5时，非化学计量比Fe_3-xMn_xSi合金的电子结构变为半金属结构。讨论了室温下制备高自旋极化的铁磁Fe_3-xMn_xSi/Ge外延层的可能性。
2009-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$\mathrm{Co_2Fe_{1-x}Cr_xSi}$ Heusler Alloys : A promising material for spintronics application
本文研究了Cr替代Fe对$\mathrm{Co_2FeSi}$合金的结构、磁性和输运性质的影响。使用X射线衍射（XRD）和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）光谱进行了全面的结构分析。四元Heusler化合物$\mathrm{Co_2Fe_{1-x}Cr_xSi}$与Cr含量（x = 0.1，0.3，0.5）被发现在立方结构结晶。基于同步辐射的EXAFS研究表明，反位无序随Cr浓度的增加而增加。发现所有合金的饱和磁化强度值均小于Slater Pauling规则所预期的值，这可能是由于一些固有的无序性。在5-300 K的温度范围内进行了详细的电阻率分析，考虑到不同的散射机制。残余电阻率比被发现随着Cr浓度的增加而减小。当x = 0.5时，由于弱的局域化效应，可以看到无序诱导的电阻率最小值。电阻率测量还表明，对于x = 0.1，半金属特性在高达100 K下仍然存在，而具有x= 0.3和0.5的合金即使在更高的温度下也显示出半金属性质的特征。使用更稳健的交换相关函数（即HSE-06）进行的第一性原理计算证实了整个浓度范围内的半金属量。理论模拟的带隙和磁矩恭维的实验结果，并在可能的情况下进行比较。所有这些性质使$\mathrm{Co_2Fe_{1-x}Cr_xSi}$成为一种有前途的自旋电子学材料。
2018-04-15 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
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
Structural, Elastic, Electronic and Magnetic Properties of MnNbZ (Z=As, Sb) and FeNbZ (Z=Sn, Pb) Semi-Heusler Alloys
用密度泛函理论研究了新系列半Heusler合金MnNbZ（Z=As，Sb）和FeNbZ（Z=Sn，Pb）的结构、电子、磁性和弹性性质.磁性相，因此，合金的结构稳定性被认为是铁磁状态被发现是稳定的。从态密度和能带结构计算中观察到半金属态。所有研究化合物的总磁矩为1 $μ_B$ /f.u.，对于具有铁磁行为的半Heusler，它们服从Slating-Pauling规则。计算的弹性常数C $_{ij}$、内聚能和形成能证实这些材料是机械稳定的。在这四个系统中，MnNbAs被发现具有最高的延展性，而其余系统被发现是脆性的性质。这些性质证实了MnNbAs是自旋电子器件应用的新候选者之一。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction between skyrmions and antiskyrmions in a coexisting phase of a Heusler material
磁性skyrmions和反skyrmions的共存相已经被提出表现出各种迷人的性质，由于它们之间的相互作用。最近在Heusler材料中发现的共存相可以为基于skyrmion-antiskyrmion的自旋电子学提供平台。在这里，我们报告洛伦兹电子显微镜实验和微磁模拟在一个类似的Heusler材料，Mn $_{1.3}$ Pt $_{1.0}$ Pd $_{0.1}$ Sn。在$B_c \sim$ 420 $\,$ mT附近，我们发现了一个随机可逆相变和一个椭圆形skyrmions和方形反skyrmions共存的室温相.能量竞争的密切程度对交换刚度常数和样品厚度敏感。此外，我们揭示了各向同性的长程排斥相互作用的skyrmions和antiskyrmions，无论他们的形状和skyrmion螺旋，在形成鲜明对比的角度和螺旋度依赖的短程成对相互作用的传统思想。观察到的相互作用可能是由于拓扑保护防止来自skyrmions（反skyrmions）的磁通量密度侵入反skyrmions（skyrmions）。我们的研究结果提供了新的见解相互作用的skyrmion和antiskyrmion和发展skyrmion-antiskyrmion为基础的自旋电子学的指导。
2021-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Observation of a topologically non-trivial surface state in half-Heusler PtLuSb (001) thin films
拓扑绝缘体（TI）是一种具有体带隙和受保护的交叉带隙表面态的材料，在Bi2Se3等化合物中的发现引起了人们对识别其他类型材料中拓扑表面态（TSS）的兴趣。特别是，最近的理论计算表明，TSS可能会发现在半Heusler三元化合物。如果实验上可行，这将为全新的异质结构自旋电子器件提供一个材料平台，该器件利用了Heusler化合物的结构相同但电子变化的性质。在这里，我们表明存在的TSS在外延生长的薄膜的半Heusler化合物PtLuSb。自旋和角度分辨光电子能谱（ARPES），辅以理论计算，揭示了线性色散和螺旋切向自旋纹理与以前的预测一致的表面状态。TI行为的实验验证是建立半Heusler化合物作为未来自旋电子器件的可行材料系统的重要一步。
2015-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of doping and disorder on the half-metallicity of full Heusler alloy
含Co和Mn的Heusler合金是研究最多的半金属铁磁体之一，用于未来的自旋电子学应用。使用最先进的电子结构计算，我们研究了掺杂和无序对其电子和磁性的影响。通过用Fe或Cr取代Mn的小程度掺杂几乎不影响半金属度。通过混合Mn和sp原子占据的子晶格也实现了类似的效果。因此，半金属度是这些合金的稳健性质。
2006-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Low-moment ferrimagnetic phase of the Heusler compound Cr2CoAl
合成在反赫斯勒相中形成的半金属全补偿亚铁磁体可能导致优异的自旋电子器件。这些材料在室温下将具有高自旋极化，具有非常小的边缘磁场。先前的理论研究表明，由于其低活化能，Cr2CoAl应该以稳定的反Heusler晶格形成。在这里，化学计量的Cr2CoAl样品电弧熔化，并在不同的温度下退火，然后研究其结构和磁性能。高分辨率同步辐射X射线衍射显示，除了CoAl和Cr相的化学有序Heusler相。软X射线磁性圆二色性表明Cr和Co的磁矩是反铁磁性取向的，导致在Cr2CoAl中观察到低的磁矩。
2015-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Skyrmions at Room Temperature in Co2FeAl Heusler Alloy Ultrathin Films
磁skyrmions是拓扑自旋结构具有巨大的潜力，能源效率的自旋电子器件。然而，在室温下对skyrmions的观测仅限于图案化的纳米结构。在这里，我们报告的观察稳定的skyrmions在未图案化的Ta/Co2 FeAl（CFA）/MgO薄膜异质结在室温下，在零外部磁场采用磁力显微镜。在由重金属（HM）/铁磁体（FM）/氧化物界面组成的三层结构中观察到skyrmions，这导致强的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（i-meskiy），如布里渊光散射测量所证明的，与微磁模拟的结果一致。我们还强调在室温下观察的多个skyrmions，可以稳定合适的选择CFA层的厚度，垂直磁各向异性，和i-dielectric。这些结果为设计基于FM连续薄膜中Skyrmions的室温自旋电子器件开辟了一个新的范例。
2017-03-29 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
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 first-principles DFT+GW study of spin-filter and spin-gapless semiconducting Heusler compounds
在赫斯勒化合物中，磁性半导体（也称为自旋过滤材料）被广泛研究，因为它们在自旋电子/磁电子器件中提供了新的功能。无自旋带隙半导体是一个特例。它们在两个自旋通道中的一个中具有零或几乎零的能隙。我们采用$GW$近似，它允许一个精心处理的电子相关性，来模拟这些材料的电子能带结构。我们的研究结果表明，在大多数情况下，使用$GW$自能，而不是通常的密度泛函是重要的，以准确地确定磁性半导体的电子性质。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Phase stability of chromium based compensated ferrimagnets with inverse Heusler structure
Cr2 YZ（Y=Co，Fe; Z=Al，Ga，In，Si，Ge，Sn）型铬基反Heusler化合物已被提出作为完全补偿的半金属亚铁磁体。这种材料对于自旋电子学具有很大的意义，因为它们在很宽的温度范围内结合了小的磁矩和高的自旋极化。我们通过密度泛函理论计算得到它们的形成时间来评估它们的热力学稳定性。所有研究中的化合物都不稳定。Cr2 FeSi和Cr2 CoAl相对于元素成分是稳定的，但分解成二元相。发现Cr2 FeGe、Cr2 CoGa、Cr2 FeSn和Cr2 CoIn的元素组成不稳定。我们识别可能的二进制分解。
2013-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Ideal spin-polarized Weyl-half-semimetal with a single pair of Weyl points in half-Heusler compounds XCrTe (X=K, Rb)
本文揭示了半-Heusler化合物XCrTe (X=K, Rb)具有单一Weyl点对的理想自旋极化Weyl半金属态，其Fermi面干净且可通过旋转磁化矢量灵活调节Weyl点位置，为探索磁性Weyl费米子及Weyl物理与自旋电子学的相互作用提供了理想平台。
2024-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A new class of topological insulators from I-III-IV half-Heusler compounds with strong band inversion strength
本文通过第一性原理计算，系统地研究了一类新的半Heusler族的能带拓扑，其组成为I（A）-III（A）-IV（A）.结果清楚地表明，许多I-III-IV半Heusler化合物实际上是有希望的拓扑绝缘体候选者。这些新的拓扑绝缘体的特征在于不含重元素的天然强带反转强度（高达-2eV）。此外，我们发现，带反转强度和拓扑绝缘间隙可以通过应变工程定制，因此将以薄膜的形式外延生长，并在自旋电子学和其他应用中有用。
2013-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Local Magnetization and Demagnetization in Heusler Alloys
为了将自旋电子器件推向越来越快的时间尺度，我们用含时密度泛函理论模拟了大块Heusler化合物在超短强激光脉冲作用下的局部磁矩在几飞秒内的增加或减少.这种速度是由于该过程的全光学性质，该过程将自旋矩从一个子晶格转移到另一个子晶格。这种转移依赖于容易调谐的激光参数。通过比较各种Heusler（或半Heusler）化合物的自旋动力学，我们表明，状态的密度解释所观察到的力矩转移;大多数的物理亚晶格间的力矩转移是由于自旋电流的流动，这是由费米能级以上的状态的可用性。
2016-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Near-half-metallic state in the half Heusler PtMnSb film on a III-V substrate
该研究通过分子束外延在GaSb衬底上生长单晶PtMnSb薄膜，结合ARPES和QPGW理论发现其呈现自旋极化率超90%的近半金属态，为III-V基自旋电子学器件应用奠定基础。
2024-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Beyond conventional half-metals: gapless states and spin gapless semiconducting behavior in X$_2$MnGa (X = Ti, Ir) Heusler compounds
本文利用DFT+U方法研究X2MnGa（X=Ti, Ir）Heusler合金，发现Ti2MnGa在XA型中呈现自旋无能隙半导体行为，Ir2MnGa在L21型中呈现无能隙半金属性，揭示了结构相变对电子性质的可调性及其在自旋电子学器件中的应用潜力。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of low-moment ferrimagnetic Heusler Cr2CoGa thin films grown by molecular beam epitaxy
近年来，理论家们预测了许多具有低磁矩和大自旋极化率的自旋电子学应用材料。这些化合物被预测形成的逆Heusler结构，然而，这些化合物中的许多已被发现相分离。在这项研究中，有序的Cr2CoGa薄膜合成无相分离，使用分子束外延。本生长的薄膜表现出低的磁矩从反铁磁耦合的Cr和Co原子与SQUID磁强计和软X射线磁性圆二色性测量。电测量表明，热激活的电阻率与活化能为87毫电子伏。这些结果证实了自旋无隙半导体行为，这使得这些薄膜很好地定位为未来的设备。
2016-10-18 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of half-metallic ferromagnetism of half-Heusler compounds XYZ
采用从头算密度泛函理论研究了半Heusler化合物XYZ（X，Y=V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni; Z=Al，Ga，In，Si，Ge，Sn，P，As，Sb）的电子结构和磁性.预测了9种具有半Heusler结构的半金属，半金属带隙为0.07-0.67 eV。计算结果表明，这9种半Heusler化合物的形成能在-1.32 ~-0.12eV/f. u之间，对于CoCrSi、CoCrGe、CoFeGe、CoMnSi、CoMnGe、FeMnGe和FeMnAs，半Heusler结构与相应的基态结构之间的总能量差很小（0.07-0.76 eV/f.u.），因此，预期它们将在亚稳态条件下以薄膜的形式实现用于自旋电子学应用。还详细研究了CoCrGe和FeMnAs的半金属度对晶格畸变的稳定性。
2014-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic phase diagram of the austenitic Mn-rich Ni-Mn-(In,Sn) Heusler alloys
Heusler化合物由于其在形状记忆、热磁能量转换和自旋电子学领域中提供的重要技术进步而被深入研究。它们的许多有趣的性质最终取决于它们的磁性状态，理解并可能调整它们显然是至关重要的。在这项工作中，我们研究了\alloys合金的密度泛函理论模拟和$^{55}$ Mn核磁共振，并结合这两种方法来仔细描述其基态磁序。此外，我们得到的结果与传统的广义梯度近似的强约束和适当的赋范（SCAN）交换和相关的半局部泛函。实验结果最终允许区分两种不同的情况下确定从头算模拟。
2023-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Doping of Mn$_2$VAl and Mn$_2$VSi Heusler alloys as a route to half-metallic antiferromagnetism
半金属反铁磁体是自旋电子学应用的理想材料，因为它们的零磁化导致较低的杂散场，从而微小的能量损失。从Mn $_2$ VAl和Mn $_2$ VSi合金开始，我们用Co或Fe代替Mn，并通过第一原理电子结构计算表明所得化合物是亚铁磁体。当化合物的价电子总数达到幻数24时，Fe掺杂的化合物是半金属的，因此是非磁性的，而Co掺杂的化合物则表现出理想的半金属反铁磁特性。由于母体化合物Mn $_2$ VAl和Co $_2$ VAl已经在Heusler $L2_1$晶格结构中生长，因此化合物很可能通过实验合成。
2007-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Design of L2_1-type antiferromagnetic semiconducting full-Heusler compounds: A first principles DFT+GW study
反铁磁自旋电子学是一个不断发展的研究领域。采用标准密度泛函理论和$GW$近似下的FLAPW方法的框架内，我们研究了7个潜在的反铁磁半导体Heusler化合物的电子和磁性与18（或28时，Zn是本）的每单位电池的价电子。我们发现，在这些化合物中，G型反铁磁性是基态，它们都是半导体（Cr $_2$ ScP，Cr $_2$ TiZn，V $_2$ ScP，V $_2$ TiSi和V $_3$ Al）或半金属（Mn $_2$ MgZn和Mn $_2$ NaAl）。相对于标准电子结构计算，多体修正对电子能带结构的影响最小。
2017-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Above-room-temperature ferromagnetism in half-metallic Heusler compounds NiCrP, NiCrSe, NiCrTe and NiVAs: A first-principles study
本文研究了半金属Heusler化合物NiCrZ（Z=P，Se，Te）和NiVAs的原子间交换作用和居里温度。研究是在密度泛函理论的框架内进行的。交换参数的计算是基于冻结磁振子方法。结果表明，NiCrZ中的交换相互作用强烈地依赖于Z成分。居里温度Tc是在平均场和随机相位近似下计算的。两种估计之间的差异与交换相互作用的性质有关。所有四个系统的预测居里温度都大大高于室温。讨论了半金属度与居里温度的关系。高自旋极化的载流子和高居里温度的组合使这些Heusler合金成为自旋电子学应用的有趣候选者。
2005-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Co$_2$MnZ (Z = Al, Si, Ga, Ge, Sn) Heusler alloys as candidate materials for spintronic and microelectronic applications: Electronic structure, transport, and magnetism
M.N. Mikheev Institute of Metal Physics, UB RAS（M.N. 米凯耶夫金属物理研究所，俄罗斯科学院乌拉尔分院）；Ural Federal University（乌拉尔联邦大学）
研究发现Co$_2$MnSi为半金属铁磁体，适用于自旋电子学；Co$_2$MnAl和Co$_2$MnGa为拓扑半金属，适用于微电子；Co$_2$MnGe和Co$_2$MnSn为常规铁磁体。
2025-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic, magnetic and galvanomagnetic properties of Co-based Heusler alloys: possible states of a half-metallic ferromagnet and spin gapless semiconductor
不同X $_2$ YZ Heusler合金的能隙参数以及相应的电子、磁性和电磁性质可能会有很大差异。特别是具有几乎100%自旋极化的载流子的半金属铁磁体（HMF）和自旋无隙半导体（SGS）是自旋电子学的有前途的材料。跟踪Co $_2$ YSi（Y = Ti、V、Cr、Mn、Fe）和Co $_2$ MnZ Heusler合金（Z = Al、Si、Ga、Ge）在可能的HMF和/或SGS状态下的电、磁和电流磁性质的变化，并建立它们的互连。发现磁化强度和剩余电阻率的值发生了显著变化，同时观察到这些电子和磁性特征的变化与价电子数和自旋极化之间的相关性。
2021-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetization relaxation of Fe_{2}Cr_{1-x}Co_{x}Si half-metallic Heusler alloys by band structure engineering
本文采用宽带角分辨铁磁共振技术对铁基半金属Heusler合金Fe、$_{2}$、Cr、$_{1-x}$、Co_ ${x}$、Si（FCCS）薄膜的磁化弛豫特性进行了系统的研究。通过由第一性原理计算证明的Co掺杂（x）的能带结构工程被示出为在一个数量级（即0.01-0.0008）上调谐固有磁阻尼。值得注意的是，具有高Co浓度的样品的固有阻尼常数是Heusler合金中报道的最低的，甚至与磁性绝缘体钇铁石榴石相当。此外，在x=0.5-0.75的FCCS膜中发现FCCS合金的各向同性和各向异性贡献的非本征阻尼的显著降低，这对于应用是特别重要的。这些结果证明了在室温下为基于Heusler合金的自旋电子学定制功能磁化的实用配方
2017-11-01 cond-mat.mtrl-sci
A first-principle study of half-Heusler alloys CKMg and SiKMg
采用第一性原理密度泛函理论研究了半Heusler合金CKMg和SiKMg的结构、电子和磁性。计算结果表明，SiKMg合金是一种半金属铁磁体，在平衡晶格常数下，磁矩为1 $μ_B$/分子单位。磁矩主要来源于Si原子$p$电子的强自旋极化和K原子$d$电子的部分参与。半金属带隙为0.105 eV。半金属对SiKMg晶格常数的鲁棒性也进行了计算。CKMg合金在平衡晶格常数下的自旋极化率为99.99%，接近半金属，但在低压下是一种良好的半金属合金。这表明CKMg是一种很有前途的自旋电子功能材料。
2015-06-10 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
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
Systematic understanding of half-metallicity of ternary compounds in Heusler and Inverse Heusler structures with 3$d$ and 4$d$ elements
采用{ \it ab initio}电子结构计算，我们广泛地研究了具有化学式X $_2$ X $^\prime$ Z的三元赫斯勒化合物，其中X = Mn、Fe或Co; Z = Al或Si;并且X $^\prime$沿着4个$d$过渡金属的行变化。本文对这些化合物的结构、电子、磁性和居里温度的发展趋势进行了全面的综述，并对自旋电子学应用中的新材料进行了研究。一个简单的图片杂化的$d$轨道的相邻原子被用来解释的起源，在这些化合物中的半金属间隙。我们发现，在不同的Heusler晶格中的磁性原子的安排在很大程度上是负责原子间的交换相互作用，与它们的电子结构的功能，以及半金属性的可能性。我们发现了7个自旋极化率为100%的半金属磁体。我们确定了一些其他化合物具有高自旋极化的“近半金属”，这可能是潜在的应用程序以及。我们发现，在电子结构中的主要特征保持不变，如果3 $d$ X $^{\prime}$组成部分被替换为一个等电子的4 $d$，这意味着价电子的总数可以被用来作为半金属性质的预测从Heusler家族的化合物。
2018-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Role of defects and disorder in the half-metallic full-Heusler compounds
半金属铁磁体，特别是含Co的全Heusler合金，由于其在自旋电子学中的潜在应用而处于科学研究的中心。对于实际的器件，重要的是精确控制这些合金中缺陷的产生。我们回顾了我们的一些后期结果在这些化合物中的缺陷和杂质的作用。更准确地说，我们目前的结果为以下情况（i）掺杂和无序的Co $_2$ Cr（Mn）Al（Si）合金，（ii）半金属亚铁磁性出现由于创建的Cr（Mn）在这些合金中的反位，（iii）共掺杂Mn $_2$ VAl（Si）合金导致半金属反铁磁性，最后（iv）的空位的出现在全赫斯勒合金含有Co和Mn。这些结果是易于鼓励进一步的理论和实验研究这些化合物的性质。
2007-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Features of the Electronic and Magnetic Properties of Heusler Alloys in the States of a Half-Metallic Ferromagnet and a Spin-Gapless Semiconductor
M.N. Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院乌拉尔分校 M.N. 米凯耶夫金属物理研究所）
本文研究了Heusler合金在半金属铁磁体和自旋无隙半导体状态下的电子与磁性性质特征，探讨了其在自旋电子学中的应用潜力。
2025-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Half-metallic state and magnetic properties versus the lattice constant in Zr2RhZ (Z = Al, Ga, In) Heusler alloys
采用第一性原理计算方法对具有Hg 2CuTi型结构的Zr 2 RhZ（Z = Al，Ga，In）合金的半金属性质和磁性进行了系统研究。Zr_2 RhZ（Z = Al，Ga，In）合金在平衡晶格常数下为半金属亚铁磁体。Zr_2 Rh基合金的每晶胞总磁矩（Mt）和价态浓度（Zt）符合Slater Pauling规则Mt = Zt-18。详细讨论了不同晶格常数下的半金属性质和磁性。我们希望我们的研究结果可以触发Zr_2 RhZ（Z = Al，Ga，In）在未来自旋电子学领域的应用。
2015-05-01 cond-mat.mtrl-sci
