LaPtSb: a half-Heusler compound with high thermoelectric performance
采用第一性原理计算结合半经典Boltzmann理论和形变势理论研究了半Heusler化合物LaPtSb的电子和输运性质.与许多典型的半Heusler化合物相比，LaPtSb在室温下具有明显的大功率因数，特别是对于n型系统。与非常低的晶格热导率一起，LaPtSb的热电优值（ZT）可以通过微调载流子浓度优化到创纪录的2.2。
2016-06-07 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles investigation of the thermodynamic and mechanical properties of Ni-Ti-Sn Heusler and half-Heusler materials
本文用第一性原理计算研究了Ni-Ti-Sn Heusler和half-Heusler化合物的振动、热力学和力学性质。首先，我们计算了NiTiSn的拉曼光谱和红外光谱，提供了直接用于其实验光谱分配的基准理论数据，并澄清了文献中报道的关于其模式分配的争论。然后，我们讨论了Ni_2TiSn的低频振动态密度。相对于NiTiSn，这些状态是（i）较小的自由能，（ii）较高的熵，和（iii）较低的德拜温度的起源。最后，我们报道了这两种化合物的力学性能。特别是，我们已经发现，半Heusler化合物具有最大的刚度。其体积弹性模量也最小。这种不寻常的行为与Ni空位有关，Ni空位在均衡压缩下削弱了结构。两种化合物都表现出韧性行为。
2013-09-27 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
Orbital magnetism in the half-metallic Heusler alloys
利用完全相对论屏蔽的Korringa-Kohn-Rostoker方法研究了半金属Heusler合金的轨道磁性。轨道矩几乎完全熄灭，它们相对于自旋矩可以忽略不计。原子分辨轨道矩的变化可以很容易地用自旋轨道强度和杂化效应来解释。最后讨论了由X射线磁性圆二色性实验得到的轨道和自旋矩。
2004-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Uncovering High Thermoelectric Figure of Merit in (Hf,Zr)NiSn Half-Heusler Alloys
Half-Heusler合金（MgAgSb结构）是一种很有前途的热电材料。RNiSn半Heusler相（R=Hf，Zr，Ti）的热稳定性研究最多。在~450- 900 oC的温度范围内获得的最高无量纲优值（ZT）为~1，主要在纳米结构合金中实现。通过适当的退火处理，在没有纳米结构的ZT~1 n型（Hf，Zr）NiSn相中获得了ZT~1.2。功率因数明显增加，载流子密度降低，载流子迁移率增加。这一发现归因于结构有序性的改善。本方法可用于优化Heusler型合金的功能特性。
2015-07-21 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
Screening and Fabrication of Half-Heusler phases for thermoelectric applications
半Heusler相作为热电材料最近引起了人们的极大兴趣。使用VASP软件通过从头计算模拟进行可能的系统的筛选。计算并校准能量-体积（E（V））曲线。对于TiCoSb、NbNiSn、FeMoSb，证实了半赫斯勒相相对于如TiNiSi、ZrCoAl、ZrBeSi、FeSiV、ZrNiP和全赫斯勒的共晶结构的稳定性。然而，根据晶格能差计算的热力学驱动力小于0.1eV/原子。因此，半赫斯勒相的制造是一个挑战，需要三个步骤，通过球磨对原材料进行表面活化，对压制的颗粒进行电弧熔化，最后在真空炉中进行长期退火处理。在掺杂的TiCoSb试样，Seebeck系数高达0.1 mV/K，在NiNbSn 0.16 mV/K进行了测量，虽然微观结构尚未优化。
2009-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Reentrant topological phase in half-Heusler compounds
本研究聚焦半赫斯勒化合物的拓扑相，结合第一性原理计算与k·p模型揭示其三带拓扑机制，探究了拉伸下拓扑相的鲁棒性，为该类材料拓扑性质研究提供了新视角。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci
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
Characterization of half-metallic L2_1-phase Co_2FeSi full-Heusler alloy films formed by rapid thermal annealing
采用快速热退火（RTA）技术在SOI衬底上制备了具有L21有序结构的Co2 FeSi全Heusler合金薄膜。采用快速热退火（RTA）技术，在SOI（001）层上沉积Fe/Co层，通过硅化反应成功地制备了Co2 FeSi全Heusler合金薄膜，在700 ℃的RTA温度下，获得了高度（110）取向的L21相多晶全Heusler合金薄膜。RTA形成的全Heusler合金膜的晶体学和磁性定性地与块体全Heusler合金的那些相同。该技术与先进CMOS工艺中的金属源/漏形成工艺兼容，可应用于MOSFET型自旋晶体管的半金属源/漏的制造。
2007-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Modified Becke-Johnson potential investigation of half-metallic Heusler compounds
采用密度泛函理论研究了具有Tran-Blaha修正的Becke-Johnson（TB-mBJLDA）势的各种潜在半金属Heusler化合物的电子结构.半金属间隙的Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）功能的值大大增强。特别是未占态密度修改mBJLDA，与实验的一致性是相当差的PBE。通过减小Tran-Blaha参数c，可以改善态密度的一致性。然而，基态属性，如超精细领域更准确地描述PBE比mBJLDA。尽管其成功的离子和共价半导体和绝缘体，我们得出结论，mBJLDA是不是一个合适的近似半金属Heusler化合物。
2012-10-29 cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric figure of merit in p-type Half-Heuslers by intrinsic phase separation
半赫斯勒材料的热电性能的改善已经通过增加声子散射并降低晶格热导率的微米级相分离来实现。利用高分辨同步辐射粉末X射线衍射和元素映射电子显微镜对p型Half-Heusler化合物Ti（1-x）Hf（x）CoSb 0.85Sn 0.15进行了详细的研究，证实了该系统的优异热电性能。本征相分离和调整的载流子浓度，通过Sn替代的组合用于实现一个记录热电优值的p型半赫斯勒化合物的ZT约1.15在710 C在Ti 0.25 Hf0.75 CoSb 0.85 Sn 0.15。相分离方法可以形成纳米结构化处理时间、能量消耗和增加热电效率的重要替代方案。
2015-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Band structure and transport studies of half Heusler compound DyPdBi: An efficient thermoelectric material
Heusler合金的发现使金属间化合物的研究领域发生了革命性的变化，因为人们可以很容易地获得多功能应用的潜在候选者。近年来，人们对许多半Heusler合金的热电性能进行了研究。f电子基稀土三元半赫斯勒化合物DyPdBi的f能级位于费米能级附近。其他研究工作强调，这种材料具有良好的热电能力。在密度泛函理论框架下，利用不同的交换关联势，利用第一性原理研究了DyPdBi的电子能带结构.在热电性能的研究中出现的DyPdBi的输运系数已被计算，并说明其作为一种有效的热电材料的潜力。理论估计的塞贝克系数和功率因数与现有的实验结果吻合良好。我们的计算表明，它是必不可少的，包括自旋轨道耦合在这些模型的f电子半Heusler材料。
2015-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallicity and Slater-Pauling behavior in the ferromagnetic Heusler alloys
《半金属合金-基础与应用》一书的介绍性章节，将在《施普林格物理学讲义》系列中出版。我和德德里克斯。Galanakis编.它包含半金属Heusler合金的理论工作的审查。
2004-08-03 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
Spin-polarized two-dimensional electron/hole gas at the interface of non-magnetic semiconducting half-Heusler compounds: Modified Slater-Pauling rule for half-metallicity at the interface
每晶胞具有18个价电子的半赫斯勒化合物是众所周知的非磁性半导体。采用第一性原理电子能带结构计算方法，研究了FeVSb、CoTiSb、CoVSn和NiTiSn化合物的半Heusler异质结的界面性质.我们的研究结果表明，这些异质结界面变得不仅金属，而且磁性。自旋极化的出现伴随着界面处二维电子气（2DEG）或空穴气（2DHG）的形成。本文在Stoner模型的基础上定性地讨论了界面自旋极化的起源。对于磁性界面的情况下，半金属性也存在，我们提出了一个修改后的斯莱特-鲍林规则类似的散装半金属半Heusler化合物。此外，我们还计算了磁性界面的交换参数、居里温度和磁各向异性能。我们的研究，结合最近的实验证据的存在下，2DEG在CoTiSb/NiTiSn异质结可能会激励未来的努力和研究，对实验实现的设备使用建议的异质结。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric performance of half-Heusler compound BiBaK with intrinsically low lattice thermal conductivity
半赫斯勒化合物通常表现出相对较高的晶格热导率，这对于热电应用是不期望的。在这里，我们证明了第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论的BiBaK系统是一个例外，它具有相当低的热导率证明了非常小的声子群速度和弛豫时间。详细的分析表明，重Bi和Ba原子形成笼状结构，轻K原子在笼状结构中以较大的原子位移参数晃动。结合其良好的电子输运性质，BiBaK在900 K时显示出最大的n型ZT值为1.9，这优于大多数半赫斯勒热电材料。
2020-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Insulating Half-Heusler TmPdSb with Unusual Band Order and Metallic Surface States
本研究通过理论和实验揭示了半赫斯勒化合物TmPdSb在绝缘体中的异常能带反转和金属表面态，并证实了其体绝缘性及表面导电特征。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Recent Advances in Thermoelectric Performance of Half-Heusler Compounds
半Heusler相（空间群F43 m，C1 b）作为中高温热-电功率转换的新型热电材料，近年来受到了广泛关注。研究最多的是RNiSn型半赫斯勒化合物，其中R代表难熔金属Hf，Zr和Ti。这些化合物已经显示出高功率因数和高功率密度，以及良好的材料稳定性和可扩展性。然而，由于它们的高导热性，这些材料的无量纲品质因数（zT）长时间停滞在1附近。自2013年以来，在500至900摄氏度的温度范围内，半赫斯勒化合物的可验证ZT从1上升到接近1.5。在这篇简短的综述中，我们总结了最近的进展以及实现高ZT的方法。特别是，我们讨论了较少开发的应变释放效应和掺杂剂共振态效应的作者和他的合作者研究更详细。最后，我们指出了进一步发展的方向。关键词：半赫斯勒化合物;优值;功率密度;晶格无序;掺杂共振态
2018-12-04 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
First-principles study on thermoelectric properties of half-Heusler compounds CoMSb(M=Sc, Ti, V, Cr, and Mn)
我们对半Heusler化合物CoMSb（M=Sc，Ti，V，Cr，Mn）的热电性质、Seebeck系数和反常能斯特系数进行了系统的密度泛函计算.计算得到的载流子浓度对化合物Seebeck系数的影响与实验值符合得很好。我们发现半金属铁磁CoMnSb在布里渊区边界处表现出很大的反常能斯特效应，这是由Berry曲率引起的。这些结果有助于理解大反常能斯特系数的机理，为设计高性能的磁性热电材料提供了线索。
2018-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Machine-Learning-based Prediction of Lattice Thermal Conductivity for Half-Heusler Compounds using Atomic Information
半赫斯勒化合物作为热电能量转换和自旋电子学技术的候选材料在各个领域引起了关注。这是因为它具有各种电子结构，例如半金属、半导体和拓扑绝缘体。当半赫斯勒化合物被并入到器件中时，由于高晶体对称性而导致的高晶格热导率的控制对于器件的热管理器是一个挑战。预测晶格热导率的计算是用于控制器件的热管理的重要物理参数，其需要的计算成本是通常的密度泛函理论计算的几百倍。因此，我们研究了是否可以仅基于通过密度泛函理论计算的各种半赫斯勒化合物中的热导率的组成元素的原子信息，通过机器学习预测晶格热导率。因此，我们构建了一个机器学习模型，它可以预测晶格热导率与高精度的信息，只有原子半径和原子质量的每一个网站的半Heusler型晶体结构。应用我们的结果，晶格热导率为未知的半Heusler化合物可以立即预测。在未来，可以实现新功能材料的低成本和短时间开发，从而在寻找新型功能材料方面取得突破。
2020-10-23 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
Fundamentals of half-metallic Full-Heusler alloys
金属间化合物Heusler合金由于其高的居里温度和与二元半导体的结构相似性而成为最有吸引力的半金属体系之一。在这篇综述中，我们提出了一个概述的半金属全Heusler合金，如Co $_2$ MnGe的基本电子和磁性。从头算结果表明，在这些化合物的电子和磁性是内在相关的少数自旋间隙的外观。晶胞中的总自旋磁矩$M_t$与价电子数$Z_t$成线性比例，使得全赫斯勒合金的$M_t=Z_t-24$为设计具有所需磁性的新半金属合金开辟了道路。此外，我们提出的Co $_2$ Cr（Mn）Al（Si）合金中的无序，这是容易破坏的块体化合物的完美的半金属性，从而降低器件的性能的分析结果。最后，我们讨论了由于Cr（Mn）反位的产生而导致的半金属亚铁磁性的出现以及Mn $_2$ VAl（Si）合金中Co掺杂导致的完全补偿半金属亚铁磁性。
2008-01-15 cond-mat.mtrl-sci
GW study of the half-metallic Heusler compounds Co2MnSi and Co2FeSi
在无可调参数的全电子框架下，采用单次GW近似计算了Co_2MnSi和Co_2FeSi Heusler化合物的准粒子谱.对于Co2 FeSi的多体修正是至关重要的：赝能隙打开和良好的协议的磁矩与实验获得。然而，除此之外，相对于密度泛函理论出发点的变化是适度的。对于这两种情况下，我们发现，光电发射和X射线吸收光谱很好地描述了计算。通过与GW态密度的比较，我们得出结论，Kohn-Sham本征值谱提供了一个合理的近似的准粒子谱的Heusler化合物在这项工作中考虑。
2012-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallicity in quaternary Heusler alloys with 3$d$ and 4$d$ elements: observations and insights from DFT calculations
在这项工作中，我们提供了重要的见解，在四元Heusler合金的半金属度的演变。采用{ \it ab initio}电子结构方法，我们研究了18个具有化学式CoX $^\prime$ Y $^\prime$ Al的四元Heusler化合物，其中Y $^\prime$ = Mn，Fe; X $^\prime$是4 $d$元素.随着自旋电子学应用领域新材料的不断探索，研究了自旋电子学材料的结构、电学、磁学和居里温度等方面的发展趋势。我们对元素周期表中3个$d$和4个$d$过渡金属系列的四元系列化合物CoX $^{\prime}$ Y $^{\prime}$ Si与X $^{\prime}$材料进行了比较研究。我们观察到，半金属行为主要取决于基于原子排列和价电子数的晶体结构类型。只要这两者是相同的，电子结构和磁交换相互作用承担密切的相似性。因此，材料表现出相同的电子性能，大体上。我们分析了不同过渡金属原子在影响杂化中的作用，并将它们与上述观察结果相关联。这项工作，因此，提供了重要的观点，在四元Heusler化合物的半金属行为的基础物理超出了特定的材料。因此，这为智能预测新的半金属铺平了道路。这项工作还指出了一个悬而未决的问题，了解不同的三元Heusler与不同的电子行为可能会导致半金属行为的四元Heusler与4 $d$过渡金属元素。
2018-12-11 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
Prediction of triple point fermions in simple half-Heusler topological insulators
利用$ab~initio$计算和Kane模型预测了几种半Heusler拓扑绝缘体能带结构中存在的三相点费米子。我们发现许多半Heusler化合物沿四个独立的$C_3$轴具有多个三相点，通过这些三相点，双简并导带和非简并价带在费米能级附近线性相交.当从本体投影到（111）表面时，这些三相点中的大多数位于远离表面$\barΓ$点的位置，与先前报道的三相点费米子候选者不同。这些孤立的三相点在表面上产生费米弧，这可以很容易地通过光电子能谱或扫描隧道能谱检测到。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of half metallic properties in Ti\raisebox{-.2ex}{\scriptsize 2}CoSi Heusler alloy based on density functional theory
采用密度泛函方法研究了Ti \raisebox{-.2ex}{\scriptsize 2} CoSi Heusler化合物的电子和磁性.优化后的晶格常数为6.030 A。该化合物是一种半金属铁磁体，在平衡晶格常数下，少数自旋通道的能隙为0.652 eV，这导致100%的自旋极化。从自旋极化计算得到的总磁矩是3.0 $μ_{B}$的晶格常数值高于5.941 A。当压缩体积为4%时，半金属性被破坏，表明可能用作压敏材料。
2013-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Fermi Level Controlled Ultrafast Demagnetization Mechanism in Half-Metallic Heusler Alloy
Co_2FexMn_（1-x）Si Heusler合金的电子能带结构控制的超快退磁机制是由成分的系统变化所支持的。我们发现费米能级自旋态密度控制的自旋翻转散射速率是导致超快退磁时间（τM）随x的非单调变化的原因，在x = 0.4处有一个极大值.此外，由于带间散射机制占主导地位，吉尔伯特阻尼常数与τM呈反比关系。建立了基于费米能级位置的超快自旋动力学统一机制。
2020-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport properties and giant anomalous Hall angle in half-Heusler compound TbPtBi
磁性镧系半Heusler（$R$ PtBi; $R$是镧系元素）代表了Heusler家族的一个有吸引力的子群，并且已经被确定为时间反演对称性破缺拓扑Weyl半金属的理想候选者。本文详细分析了阻挫反铁磁TbPtBi的磁输运性质。该材料显示出大的非饱和磁阻（MR），具有不寻常的磁场依赖性。TbPtBi的MR相对于沿不同晶向施加的磁场是显著各向异性的，并且指示费米面的各向异性性质。手征反常引起的负纵向磁电阻证实了外尔费米子的存在。在低温下，观察到Berry相驱动的大的反常霍尔电导。计算的反常霍尔角是迄今为止报道的最大的。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Stability of Weyl points in magnetic half-metallic Heusler compounds
我们采用{ \it ab-initio}完全相对论电子结构计算研究的Weyl点的稳定性在类的半金属铁磁全Heusler材料的动量空间内，通过专注于Co $_2$ TiAl作为一个公认的原型化合物。在这里，我们表明，Weyl点的数量连同它们的$k$ -空间坐标可以由磁化方向控制。这种替代的自由度，这是不存在于其他拓扑材料（例如外尔半金属），介绍了新的功能，具体的类半金属铁磁体。特别令人感兴趣的是外尔点，这些外尔点与磁化轴的任意旋转无关。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Defects-driven appearance of half-metallic ferrimagnetism in Co-Mn--based Heusler alloys
含有Co和Mn的半金属铁磁全赫斯勒合金，具有式Co $_2$ MnZ，其中Z为sp元素，由于其稳定的铁磁性和它们所呈现的高居里温度，是研究最多的赫斯勒合金之一。使用国家的最先进的电子结构计算，我们表明，当Mn原子迁移到网站所占据的完美的合金由Co，这些Mn原子的自旋矩反平行于其他过渡金属原子。亚铁磁性化合物，这是从这个过程中产生的，保持了母体化合物的半金属特性和Mn杂质原子的大交换分裂只轻微地影响少数自旋带中的间隙的宽度。[Co $_{1-x}$ Mn $_x$ ] $_2$ MnSi的情况特别令人感兴趣，因为已知Mn $_3$ Si以Co $_2$ MnZ化合物的Heusler $L2_1$晶格结构结晶。坚固的半金属亚铁磁体对于实际应用是高度期望的，因为它们由于相对于它们的铁磁对应物产生的较低的外部磁场而导致较小的能量损失。
2007-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Multifunctional Heusler alloy: experimental evidences of enhanced magnetocaloric properties at room temperature and half-metallicity
Heusler合金由于其有趣的结构和磁性而被广泛研究，如磁记忆形状能力，耦合磁结构相变和半金属性;在许多情况下，由价电子数（$N_v$）决定。本工作主要研究半金属的磁热势，探讨$N_v$对磁熵变的影响，保持半金属性。试验台是半金属系列Fe $_2$ MnSi $_{1-x}$ Ga $_x$的富硅侧。从所获得的实验结果可以获得$|ΔS|_{max}=ΔH^{0.8}(α+βN_v)$，即，最大磁熵变以线性方式依赖于$N_v$，由磁场变化$ΔH$的幂律加权（$α$和$β$是实验确定的常数）。此外，还可以预测一种新的多功能Heusler合金，具有增强的磁热效应，居里温度接近300 K和半金属性。
2015-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Appearance of Half-Metallicity in the Quaternary Heusler Alloys
我报告了四元Heusler合金如Co $_2$ [Cr $_{1-x}$ Mn $_x$ ]Al、Co $_2$ Mn[Al $_{1-x}$ Sn $_x$ ]和[Fe $_{1-x}$ Co $_x$ ] $_2$ MnAl的系统的第一原理计算。我表明，当两个极限情况下（x=0或1）对应于一个半金属化合物，所以这样做的中间情况。此外，$μ_B$中的总自旋矩$M_t$与价电子总数$Z_t$（因此与浓度$x$）呈线性比例关系，遵循关系式$M_t=Z_t-24$，与额外价电子的起源无关，证实了正常Heusler合金的斯莱特-鲍林行为。最后，我讨论在所有情况下的原子投影DOS和原子自旋矩的趋势。
2003-05-07 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
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
Half-metallicity and anisotropy magnetoresistance properties of Heusler alloys Fe2Co1-xCrxSi
本文通过第一性原理计算和各向异性磁电阻测量研究了Heusler合金Fe_2Co_（1-x）Cr_xSi的半金属性。研究发现，随着Cr含量x的增加，Fe_2Co_（1-x）Cr_xSi的费米能级从价带顶向导带底移动，当x=0.75时，得到了0.75 eV的大半金属带隙.在此基础上，我们成功地合成了一系列Heusler Fe_2Co_（1-x）Cr_xSi多晶薄带样品。X射线衍射结果表明，Fe_2Co_（1-x）Cr_xSi系列样品为有序度较高的纯相，饱和磁矩符合半金属Slater-Pauling规则。除了两个端元Fe_2CoSi和Fe_2CrSi外，Fe_2Co_（1-x）Cr_xSi（x=0.25，0.5，0.75）的各向异性磁电阻均为负值，表明它们是稳定的半金属铁磁体。
2013-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Doping and disorder in the Co$_2$MnAl and Co$_2$MnGa half-metallic Heusler alloys
我们扩展了对全Heusler化合物的研究[I]。Galanakis \textit{et al.}，Appl. Phys. Lett. \textbf{89}，042502（2006）]，以也涵盖在Co $_2$ MnAl和Co $_2$ MnGa半金属Heusler合金的情况下掺杂和无序的情况。这些合金呈现出一个非常小的少数态密度区域，而不是真正的能隙。电子结构计算表明，掺杂Fe和Cr的情况下的Co $_2$ MnAl保留的半金属性相反的Co $_2$ MnGa化合物。Cr杂质呈现出不寻常的行为，并且Cr杂质的自旋矩与Cr原子的浓度几乎成线性比例，这与Co $_2$ MnZ（Z= Si，Ge，Sn）的自旋矩几乎恒定相反。当无序发生并且存在过量的Mn或$sp$原子时，Co $_2$ MnAl和Co $_2$ MnGa合金不再保持半金属性。
2006-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Exchange interactions and temperature dependence of the magnetization in half--metallic Heusler alloys
本文采用第一性原理计算结合冻结磁振子近似研究了半金属Heusler合金中的交换相互作用。居里温度估计内的平均场（MF）和随机相位近似（RPA）的方法。对于半Heusler合金NiMnSb和CoMnSb，主要的相互作用是在最近的Mn原子之间。在这种情况下，MF和RPA的估计有很大的不同。RPA方法提供了更好的协议与实验。在全赫斯勒合金Co $_2$ MnSi和Co $_2$ CrAl的情况下，交换相互作用更为复杂，其中主要的影响是Mn（Cr）和Co原子之间以及不同亚晶格处的Co原子之间的亚晶格间相互作用。对于这些化合物，我们发现MF和RPA都给出了非常接近的居里温度值，稍微低估了实验量。我们研究了晶格压缩对磁性的影响。的磁化强度的温度依赖性计算使用RPA方法在量子力学和经典的方法。
2005-09-17 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of disordered half-Heusler alloys \textit{X}Fe$_{0.5}$Ni$_{0.5}$Sn (\textit{X} = Nb, Ta) as thermoelectric prospects
半Heusler合金的高晶格热导率一直是热电应用的主要瓶颈。无序的半赫斯勒合金可能是解决这一困境的一个合理选择。在本文中，利用第一性原理模拟，我们已经证明了低晶格热导率在两个这样的阶段，NbFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn和TaFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn相比，众所周知的半赫斯勒合金TiCoSb。我们跟踪低热导率的短声子寿命，起源于声学和低位光学声子之间的相互作用。我们建议纳米结构作为进一步降低晶格热导率的有效途径。我们进一步预测这些合金可以在400-600~K的温度范围内和载流子浓度小于10 $^{21}$载流子cm $^{-3}$的情况下得到最佳的应用。与TiCoSb相比，我们发现NbFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn和TaFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn的$ZT$中$\sim$分别增强35%和17%。我们对这些发现持乐观态度，并相信这些材料将吸引实验研究。
2023-06-25 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
Chemical bonding origin of the thermoelectric power factor in Half-Heusler semiconductors
具有立方半赫斯勒结构（XYZ）的金属间化合物半导体具有优异的热电性能。这归因于能带结构中载流子袋的高简并性，但在不同的材料组成之间发现了很大的差异。半赫斯勒通常在Zintl化学中解释，明确区分正电性阳离子（$X^{n+}$）和扩展的聚阴离子（$YZ^{n-}$）。基于定量的真实空间化学键合分析，我们解开大程度的共价键合之间的正式阳离子和阴离子，Zintl区分显然无效。这种共价性强烈影响材料的能带结构、热电性能和响应性能，对于那些最不遵循Zintl概念的材料观察到改进的热电性能。这扩展了我们对控制物理性质的化学键合图案的知识，并对经常应用于复杂材料设计的简单化学概念给出了批判性的观点。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and characterization of the gapless half-Heusler YPtSb thin films
采用磁控共溅射法在MgO缓冲的SiO2/Si（001）衬底上制备了Half-Heusler YPtSb薄膜。X射线衍射图和能量色散X射线光谱证实了高质量的生长和化学计量。电阻率的温度依赖性表现出一个双稳态型行为下降到低温。在300 K下，霍尔迁移率被确定为450 cm 2/Vs，这远高于体值（300 cm 2/Vs）。沿和垂直于电流方向施加场的面内磁阻（MR）测量显示相反的MR符号，这表明拓扑表面状态的可能存在。
2012-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect and negative longitudinal magnetoresistance in half-Heusler topological semimetal candidates TbPtBi and HoPtBi
Half-Heusler化合物由于其拓扑非平凡的电子结构而引起了人们的极大关注，这导致了不寻常的电子输运性质。我们深入研究了两个半Heusler相，TbPtBi和HoPtBi的高品质单晶的磁输运性质，追求拓扑非平凡电子态的特征。这两种化合物的横向磁电阻值都很大，在14 T以下的磁场中没有饱和现象。HoPtBi证明了具有两个主频率的Shubnikov-de Haas效应，表明复杂的费米表面;载流子有效质量的提取值相当小，$0.18\,m_e$和$0.27\,m_e$。所研究的化合物表现出负的纵向磁电阻和反常的霍尔效应，这可能是由一个非零的Berry曲率。这两种化合物都表现出强烈的各向异性磁电阻，在HoPtBi表现出蝴蝶般的行为。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and characterization of semiconducting half Heusler YPtSb thin films
半导体半赫斯勒化合物YPtSb在适当的应变下，理论上可以转变为拓扑绝缘体。本工作首次采用磁控共溅射方法，在自制的靶上制备了p型半导体半Heusler YPtSb薄膜。在600°C下，在MgO（100）衬底上生长YPtSb薄膜，观察到（111）面平行于MgO衬底（001）面的织构结构。在300 K时载流子密度高达1.15 × 10^21 cm-3。用红外光谱法测得YPtSb薄膜的禁带宽度为0.1 - 0.15 eV，与理论预测和体相YPtSb的测量值相一致。
2012-11-30 cond-mat.mtrl-sci
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
Theoretical search for half-Heusler topological insulators
为了寻找拓扑绝缘体的新候选者，我们对两千多个半赫斯勒化合物进行了从头算能带结构计算。本文中，LiAuS和NaAuS被发现是最强的拓扑绝缘体，体带隙分别为0.20和0.19 eV，不同于其他Heusler拓扑绝缘体中报道的零带隙特征。由于Heusler结构的反转不对称性，它们在顶面和底面上的拓扑表面态分别呈现p型和n型载流子。因此，这些材料可以作为极性拓扑绝缘体作为实现拓扑磁电效应的理想平台。此外，这些拓扑表面态在上狄拉克锥中表现出右手自旋织构，这将它们与目前已知的拓扑绝缘体材料区分开来。它们的拓扑非平凡的字符仍然强大的面内应变，这使得它们适合于薄膜的外延生长。
2014-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Half metallic state and magnetic properties versus the lattice constant in Ti\raisebox{-.2ex}{\scriptsize 2}CoSn Heusler compound: an ab initio study
采用密度泛函理论和Perdew Burke Ernzerhof广义梯度近似（GGA）研究了Ti \raisebox{-.2ex}{\scriptsize 2} CoSn全Heusler化合物的半金属性质.进行了结构优化，计算出的平衡晶格常数为6.340 A。化合物的自旋上带具有金属性质，自旋下带是半导体的，在平衡晶格常数下的间接带隙为0.598 eV。对于晶格参数，范围从6.193到6.884 A的化合物呈现100%的自旋极化和3 $μ_{B}$的总磁矩。
2013-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Search for Thermoelectrics with High Figure of Merit in half-Heusler compounds with multinary substitution
为了提高TiCoSb的热电性能，我们在Ti位用Zr和Hf等量取代50%的Ti，在Sb位用Sn和Se等量取代Sb。采用全势线性缀加平面波方法研究了Ti 0. 5 Zr 0. 25 Hf 0. 25 CoSn 0. 5Se 0. 5的电子结构，并基于半经典Boltzmann输运理论计算了其热电输运性质.能带结构计算表明，Ti_（0.5）Zr_（0.25）Hf_（0.25）CoSn_（0.5）Se_（0.5）具有半导体性质，间接带隙为0.98 eV，符合半Heusler化合物中18价电子含量带来半导体性的经验规律，表明如果半Heusler化合物完全满足18 VEC规则，则可以在多元相中具有半导体行为，并且这种开放-提高了在半赫斯勒化合物中设计高品质因数热电器件的可能性。结果表明，在700 K左右的高温下，Ti0.5Zr0.25Hf0.25CoSn0.5Se0.5具有较高的热电优值ZT = 1.05，高于TiCoSb的热电优值ZT = 0.95，表明从三元相体系到多元相体系可以提高高温下的热电优值。
2017-10-03 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
Influence of tetragonal distortion on the topological electronic structure of the half-Heusler compound LaPtBi from first principles
在密度泛函理论的框架下，采用全势线性缀加平面和局域自旋密度近似方法，研究了四方畸变半Heuselr化合物LaPtBi在C1b结构下的电子结构.计算结果表明，无论是面内压应变还是面内拉应变，都可以对能带结构和费米能级进行调谐。一个大的散装带隙为0.3 eV，可以通过在LaPtBi中施加压缩的板内应变与松弛体积的单元电池的假设诱导。研究结果对利用应变工程技术在半Heusler化合物中实现拓扑绝缘体具有指导意义。
2011-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Search for half-metallic ferrimagnetism in V-based Heusler alloys Mn$_2$VZ (Z$=$Al, Ga, In, Si, Ge, Sn)
采用局域自旋密度近似下的全势能电子结构方法，研究了Mn $_2$ V基全Heusler合金Mn $_2$ VZ（Z=Al，Ga，In，Si，Ge，Sn）的电子结构和磁性.我们表明，小膨胀的理论计算的平衡晶格常数恢复这些化合物中的半金属亚铁磁性。此外，V和Z原子之间的小程度的无序，虽然在带隙中引入了一些状态，但它保留了自旋磁矩的Slater Pauling行为，并且合金在费米能级处保持了高度的自旋极化，为半金属补偿亚铁磁体开辟了道路。
2005-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Resonant impurity states in chemically disordered half-Heusler Dirac semimetals
我们解决的电子输运的特点，在散装半Heusler合金与他们的组合物之间的边界线调整拓扑非平凡的半金属和平凡的半导体相。基于相干势近似（CPA）的精确第一性原理计算表明，所研究的体系都具有一组无色散的类杂质共振能级，其中一个能级正好位于Dirac点处.通过Kubo形式主义，我们发现，这些合金的剩余电导率强烈抑制杂质散射，而自旋霍尔电导率表现出一个大的值，这是相当的Pt，从而导致发散的自旋霍尔角。
2015-10-23 cond-mat.mtrl-sci
