Tuning the magnetic properties of half-metallic semi-Heusler alloys by sp-electron substitution: The case of AuMnSn$_{1-x}$Sb$_x$ quaternary alloys
利用第一性原理计算研究了四元AuMnSn $_{1-x}$ Sb $_{x}$ Heusler合金的电子和磁性.我们确定他们的磁相图，我们表明，他们提出了一个从铁磁到反铁磁状态的相变与Sb浓度的增加。对于大锑浓度的反铁磁超交换耦合占主导地位的铁磁RKKY样交换机制。这种行为与作者最近研究的等价Ni $_{1-x}$ Cu $_x$ MnSb合金所证明的行为相似[I. Galanakis等人，Phys.Rev.B. \textbf{77}，214417（2008）]。因此，\textit{sp} -电子（Sn和Sb原子）的浓度的变化和非磁性\textit{3d}原子（Cu）的浓度的变化导致Heusler合金的磁性质的类似调谐。我们表明，列入相关效应不改变相图。计算结果与实验数据吻合较好。
2008-11-10 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
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
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
Dodecagonal quasicrystal in Mn-based quaternary alloys containing Cr, Ni and Si
在含5.5或7.5at.%的富Mn四元合金中发现了一种十二方准晶，具有12重对称性Cr，5.0原子% Ni和17.5at.% Si.在700 ℃退火130 h后，准晶在\b{eta} -Mn型晶相基体中析出。准晶的形状是针状的，具有几十微米的长度。电子衍射和粉末X射线衍射实验揭示了准晶的以下特征：衍射对称性为12/mmm，存在奇数h5指数的h1 h2 h2 h1 h5型反射的系统消光，然后是五维空间群P126/mmc。对反射的索引表明，等边三角形-正方形镶嵌中的公共边的尺寸为4.560 μ m，沿12重轴的周期性为4.626 μ m。这是第一例用普通冶金方法在三维过渡金属合金中合成十二方准晶。
2015-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Autonomous materials search using machine learning and ab initio calculations for L10-FePt-based quaternary alloys
针对材料科学中广阔材料空间探索的挑战，本研究提出结合机器学习与从头算的自主材料搜索方法，成功识别出具有增强磁矩和磁晶各向异性能的四元L10-FeMnPtEr合金，为下一代磁记录介质开发提供新方向。
2024-11-28 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
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
Order-Disorder Competitive Cooperation in Equiatomic 3d-Transition-Metal Quaternary Alloys: Phase Stability and Electronic Structure
我们使用高通量的第一性原理采样调查竞争因素，确定高熵合金（HEAs）的晶体结构和能量依赖的稳定相的原子配置的完全有序的L1 $_2$，D 0 $_{22}$，和随机固溶体（RSS）相的等原子四元合金，包括四个的六个组成元素（铬，锰，铁，钴，镍，铜）。考虑到构型熵，我们表明，价电子浓度（VEC）和温度是至关重要的，以确定在有限的温度下的HEAs的相稳定性，其中有序相是积极更有利的比RSS相。一些具有高VEC的D 0 $_{22}$相在能量上比L1 $_2$相更稳定，尽管两相都是亚稳的。此外，我们探索磁配置，以确定焓项的起源。计算表明，由铁磁原子包围的反铁磁原子组成的有序相是能量稳定的。并对定量结构-性质关系进行了讨论。
2021-12-31 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
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
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
Properties and Curie Temperature (130 K) of Heavily Mn-doped Quaternary Alloy Ferromagnetic Semiconductor (InGaMn)As Grown on InP
研究了低温分子束外延（LT-MBE）生长在InP衬底上的Mn重掺杂[（In 0.44 Ga 0.56）0.79 Mn 0.21]As薄膜的磁性。通过将生长温度降低到190 ℃，获得了具有高Mn含量（21%）的（InGaMn）As。当[（In0.44Ga0.56）0.79Mn0.21]As层的厚度等于或小于10 nm时，反射高能电子衍射（RHEED）图案和透射电子显微镜（TEM）显示没有MnAs聚集，表明生长了具有良好质量的均匀单晶。在磁性圆二色性（MCD）测量中，观察到大的MCD强度和130 K的高居里温度。
2003-03-18 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
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
Quaternary MgSiN_2-GaN alloy semiconductors for deep UV applications
超宽带隙半导体在深紫外光电子领域有着广阔的应用前景。在这里，我们评估的潜力MgSiN $_2$ -GAN合金用于此目的。虽然MgSiN $_2$本身具有比其直接带隙$\sim$ 6.5 eV低0.4 eV的间接带隙$\sim$，但是其在两个不同基面方向上与GAN的不同符号晶格失配可以避免拉伸应变，对于高$x$，拉伸应变限制GAN上的Al $_x$ Ga $_{1-x}$ N。研究了MgSiN $_2$和GAN的50%合金的两种八位定则保持结构（空间群为$Pmn2_1$和$P1n1$），采用准粒子自洽（QS）$GW$计算发现它们都具有大于4.75 eV的带隙.两者都是几乎直接的间隙，在这个意义上，间接间隙小于0.1 eV低于直接间隙。它们的混合能是正的，但很小，对于$Pmn2_1$（$P1n1$），其值为8（31）meV/atom，表明只有很小的相分离驱动力。
2022-12-26 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
In silico design and prediction of metastable quaternary phases in Cu-Ni-Si-Cr alloys
本文结合量子力学计算、经典模拟与主动机器学习，在Cu-Ni-Si-Cr合金中预测了两种新型亚稳四元相，并开发高精度机器学习原子势阐明其结构、动力学和弹性行为，显著提升新型合金设计效率。
2024-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
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
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
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
Microscopic structure differences in CZTSe quaternary alloys prepared by different techniques revealed by spatially-resolved laser-induced-modification Raman spectroscopy
虽然当通过常规技术（例如拉曼、光致发光和X射线衍射）探测时产生相当的效率并显示出相似的性质，但具有复杂结构（例如四元化合物CZTSe）的两种薄膜太阳能电池材料实际上在它们的微观结构上可能显著不同。在这项工作中，激光诱导修饰拉曼光谱，加上高空间分辨率和高温能力，被证明是一种有效的工具，以获得重要的结构信息超出了传统的表征技术可以提供，从而揭示名义上类似的合金之间的微观尺度的变化。具体而言，CZTSe薄膜溅射和共蒸发方法，表现出类似的拉曼和XRD特征被发现表现出非常不同的高激光功率和高温拉曼探针下，因为它们的微观结构的差异导致不同的结构修改响应于外部刺激，如光照和温度。它们也被证明经历不同程度的塑性变化，并具有不同的热导率所揭示的空间分辨拉曼光谱。
2017-06-24 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
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
Photoluminescence enhancement in quaternary III-nitrides alloys grown by molecular beam epitaxy with increasing Al content
该研究测量了分子束外延生长的四元III族氮化物合金的光学特性，发现Al含量提升会通过增强激子局域化提升光致发光强度，为高效发光器件有源区选材提供了依据，并推导得到In相关弯曲参数。
2024-01-30 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
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
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
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
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
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
Investigation of the quaternary Fe2-xCoxMnSi alloys by structural, magnetic, resistivity and spin polarization measurements
研究了Co替代对Fe_（2-x）Co_xMnSi合金的结构、磁性和磁输运性质的影响。合金的居里温度和饱和磁化强度随Co的替代量线性增加。当x小于0.2时，Fe_（2-x）Co_xMnSi中存在铁磁（FM）和反铁磁（AFM）之间的竞争磁相互作用，当x大于或等于0.2时，AFM相完全消失。这些合金的Rhodes-Wohlfarth比pc/ps值大于1，这是该系统中存在的重复磁性的特征。穆斯堡尔谱测量研究了某些x值的原子无序和局域磁矩。电阻率测量也证实了铁磁性的稳定性与浓度的钴，也显示了半金属性的迹象。对于x = 0.4，电阻率显示半导体行为，这在自旋无隙半导体方面是有趣的。
2014-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The design of quaternary eutectic solder by machine learning
本文从机器学习模型出发，得到了Sn-Bi-In-Pb四元近共晶合金成分。共晶点和合金成分进行了评估，并通过实验输入不断改进。实际组成与机器学习给出的结果接近。我们的结论是，机器学习在焊料设计中的应用已经显示出克服寻找下一代共晶焊料的挑战的潜力，这将对行业产生广泛的影响。
2021-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
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
Growth and characterization of quaternary-alloy ferromagnetic semiconductor (In,Ga,Fe)Sb
本文研究了低温分子束外延生长的四元合金铁磁半导体 (In,Ga,Fe)Sb，发现其保持闪锌矿结构，并可通过调节 Ga 浓度系统性调控晶格常数、载流子类型及居里温度等关键性质，为自旋电子器件应用奠定基础。
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci
MBE growth of cubic AlxIn1-xN and AlxGayIn1-x-yN lattice matched to GaN
采用等离子体辅助分子束外延技术在3C-SiC衬底上生长了与c-GaN晶格匹配的三元和四元立方c-AlxIn 1-xN/GAN和c-AlxGayIn 1-x-y/GAN异质结构。c-AlxGayIn 1-x-y合金允许带隙和晶格参数的独立控制。三元和四元薄膜在620 ℃下生长。通过改变Al和Ga熔剂获得不同的合金成分。通过能量色散X射线光谱（EDX）和卢瑟福背散射光谱（RBS）测量合金成分。利用非对称（-1-13）反射的X射线倒易空间图测量了合金的晶格参数，验证了合金与c-GaN缓冲层之间的晶格匹配。
2007-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the growth temperature and the AlN mole fraction on In incorporation and properties of quaternary III-nitride layers grown by molecular beam epitaxy
该研究探究了生长温度和AlN摩尔分数对等离子体辅助分子束外延生长的四元III族氮化物InₓAlᵧGa₁₋ₓ₋ᵧN层中In掺入及性能的影响，明确了In掺入的变化规律与材料结构、光学特性的关联。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
A New Spin Gapless Semiconductors Family: Quaternary Heusler Compounds
采用第一性原理计算，研究了一系列四元LiMgPdSn型Heusler化合物的能带结构.计算结果表明，CoFeMnSi，CoFeCrAl，CoMnCrSi，CoFeVSi和FeMnCrSb具有独特的电子结构，在一个自旋方向上具有半金属带隙，而在另一个自旋方向上具有零宽度带隙，表现出无自旋带隙的半导体行为.我们进一步分析了所有四元Heusler合金的电子和磁性，揭示了在Heusler化合物中识别自旋无隙半导体的半经验一般规律（总价电子数为26或28）。并讨论了晶格畸变和主族元素变化的影响。
2013-01-31 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
The search for high entropy alloys: a high-throughput $\textit{ab-initio}$ approach
虽然正在进行的探索发现新的高熵系统正在慢慢扩展到金属之外，但用于预测多组分系统的固溶体形成能力的合理有效方法仍有待开发。在这篇文章中，我们提出了一种新的高通量的方法，称为"LTVC"，用于估计的转变温度的固溶体：从头算能量被纳入平均场统计力学模型，其中的序参量如下的演变无序。的LTVC方法证实了蒙特卡罗模拟和结果，从目前最可靠的数据为二元，三元，四元和五元系统（96.6%，90.7%，100%和100%，正确的固溶体预测，分别）。通过扫描AFLOW联盟储存库中的数千个系统，可以预测大量以前未知的潜在四元和五元固溶体，以供将来的实验验证。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Universal Characterization of Hierarchical Ordering Tendency in High-Entropy Alloys from Configurational Geometry
基于第一性原理（FP）计算并结合我们最近发展的理论方法，研究了面心立方基四元高熵合金（HEA）在热力学平衡态下的微观结构.我们发现：（1）对于这五种HEAs的整个四元、三元和二元子系统的分级有序趋势，不能用传统的Goldschleman原子半径或用FP计算的一元系统的原子半径来合理地表征，而可以用特定涨落组态的原子半径来系统地表征。(ii)用原子半径比的单独定义可以同时处理整个体系和子体系的有序化倾向，由于相邻的类原子对和非类原子对的平衡破坏，有序化倾向与原子半径比之间的线性相关性随整个体系（或子体系）组分数的减少而自然降低。我们还发现，通过引入适当的归一化，有序的倾向，系统与不同数量的成分（这里，四元和三元）也可以同时处理的原子半径比。
2019-09-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Formation and stability of icosahedral phase in Al65Ga5Pd17Mn13 alloy
在这项工作中，我们提出了一个四元（伪三元）二十面体准晶在Al 65 Ga 5 Pd 17 Mn 13合金的形成和表征。X射线衍射和透射电镜分析证实了铸态合金中形成了二十面体B2型和O型（正交结构）晶相。在800 ℃退火60小时后形成二十面体相。首次研究了AlGaPdMn四元合金中二十面体相的形成。能量色散X射线分析研究表明，存在的Ga（5原子）的合金。有趣的是，在铸态合金中观察到伪十二折叠图案。二十面体的AlGaPdMn提供了一个新的机会，研究各种特性，包括表面特性。本文试图讨论Al-Ga-Pd-Mn合金准晶相形成的微观机制。
2008-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
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
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
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
