Half-metallic Surface States and Topological Superconductivity in NaCoO$_2$ from first principles
基于第一性原理计算，我们预测了层状体绝缘体NaCoO 2的半金属表面态，具有可调的表面空穴浓度。半金属表面有一个单一的费米表面，具有螺旋自旋纹理，类似于拓扑绝缘体的表面状态，但在目前的情况下，时间反演对称性破缺的关键区别。我们提出了实现拓扑超导性和马约拉纳费米子时，半金属表面状态是在接近接触与传统的超导体。
2011-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Defects in CrAs and related compounds: a route to half-metallic ferrimagnetism
半金属亚铁磁性对于自旋电子应用相对于铁磁体是至关重要的，因为这些材料产生的杂散场较低。研究缺陷的影响CrAs和相关的过渡金属硫族化物和磷属元素化物结晶在锌-铌酸盐结构，我们发现，过渡金属原子的过量导致半金属亚铁磁性。多余的这些原子反铁磁耦合到位于完美晶格位置的过渡金属原子。实现半金属亚铁磁性所需的条件是防止$sp$原子迁移到其他位置和原子交换。
2006-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferromagnetism and structural stability of zincblende phases of the transition-metal chalcogenides
采用精确的密度泛函方法系统地研究了3d过渡金属硫族化合物的半金属铁磁性和锌尖晶石相的稳定性。锌系的CrTe、CrSe和VTe相是优良的半金属铁磁体，具有较大的半金属带隙（高达0.88 eV）。它们是机械稳定的，并且每分子式单位的总能量比相应的砷化镍基态相高约0.31-0.53 eV，因此将以足够厚的膜和层的形式外延生长以用于自旋电子学应用。
2003-08-23 cond-mat.mtrl-sci
A Theoretical Prediction on the Intrinsic Half-Metallicity in the Surface-Oxygen-Passivated Cr2N MXene
用密度泛函理论研究了二维Cr_2N MXene以及表面钝化的Cr_2NF_2、Cr_2N（OH）_2和Cr_2NO_2. Cr2N是一种反铁磁金属。F原子或OH基团钝化不改变反铁磁特性。然而，Cr2NO2具有铁磁基态，其为半金属。当偏压施加到纳米尺寸的器件时，Cr2NO2的半金属性仍然是稳健的。半金属性是固有的，不需要原子清洁的表面。因此，稳定的表面氧钝化的MXene是自旋电子学的良好候选者。
2016-08-12 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
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
Theoretical prediction of the half-metallicity in one-dimensional Cr2NO2 nanoribbons
采用密度泛函理论研究了从氧钝化的Cr2NO2 MXene上切割得到的一维Cr2NO2纳米带。宽纳米带具有铁磁基态，并且是半金属，与它们的手性无关。宽纳米带的半金属带隙大于1eV，这足够大以避免热激活的自旋翻转。磁性不依赖于边缘态，而是源于所有的Cr原子。此外，半金属性在电子器件中仍然是稳健的，即使偏压高达1 V。因此，一维Cr2NO2纳米带是自旋电子学的良好候选者。
2016-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferromagnets for magnetic tunnel junctions
使用理论参数，我们表明，为了利用半金属铁磁体在隧道磁阻（TMR）结，它是至关重要的，以消除界面状态在费米能级内的半金属间隙;相反，没有这样的问题出现在巨磁阻元件。此外，基于对电子结构的先验理解，我们提出了一种反铁磁耦合的TMR元件，其中消除了界面态，作为从第一性原理设计材料的范例。我们的结论是支持从头计算。
2005-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Robust half-metallic ferromagnet of cubic VGe3Si4
为了寻找与GeSi半导体相容的半金属铁磁体，我们采用最先进的密度泛函理论方法研究立方$\mathrm{VGe_3Si_4}$。在考虑不同磁序的情况下对其晶体结构进行优化后，发现铁磁结构为基态相，并对其稳定性进行了研究，然后用改进的方法研究了其自旋分辨电子结构。我们的计算结果表明，立方$\mathrm{VGe_3Si_4}$是一个半金属铁磁体与半金属间隙350 meV，它是结构稳定的变形和抗反铁磁波动的磁鲁棒性。这些结果使我们相信立方$\mathrm{VGe_3Si_4}$可以很快合成出性能良好的薄膜并应用于实际的自旋电子器件中。
2010-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferromagnetism in transition-metal doped germanium nitride: A first-principles study
采用第一性原理计算研究了过渡金属掺杂的$β$ -Ge_3 N_4的电磁性质。结果表明，替位式过渡金属杂质有团簇的倾向。V和Cr掺杂的Ge_3 N_4化合物为铁磁半导体，Mn和Fe掺杂的化合物为半金属铁磁半导体。
2010-04-01 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
Slater-Pauling behavior in half-metallic magnets
我们回顾了Slater Pauling规则在半金属磁体中的出现。这些规则是使用从头计算电子结构计算得出的，并直接将这些化合物的电子性质（少数自旋能隙的存在）与磁性（总自旋磁矩）联系起来。它们的确切配方取决于所研究的半金属族，如果考虑到各个位点的轨道杂化，它们可以很容易地推导出来。
2013-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Ferromagnetic Half-Metallic Janus V2AsP Monolayer
二维铁磁材料是自旋电子器件的理想材料，而在费米能级上具有100%自旋极化的半金属材料是自旋电子器件的理想材料。二维Janus材料由于其对称性破缺而表现出的优异性质，近年来引起了人们的极大关注。在这里，使用密度泛函理论，我们报告说，Janus V2 AsP单层表现出迷人的铁磁半金属功能。由于没有虚频声子，它是动态稳定的。半金属带隙为0.38eV，自旋分裂为1.34eV。有趣的是，4.9%的拉伸应变可以诱导它经历从铁磁到反铁磁状态的相变。此外，居里温度（Tc）随着压缩应变的增加而提高。所有这些吸引人的性质使得半金属Janus V2 AsP单层成为二维自旋电子学应用的有前途的材料。
2022-04-15 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
Thermal collapse of spin-polarization in half-metallic ferromagnets
研究了半金属铁磁体费米能级的磁化强度和自旋极化随温度的变化关系。我们揭示了一种新的机制，其中的杂交状态形成的半金属间隙依赖于热自旋波动和极化可以突然下降的温度远低于居里点。我们验证这NiMnSb从头计算。将从头算结果映射到一个包含纵向涨落的扩展海森堡模型上，用蒙特卡罗方法求解，研究了热性质。
2005-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial pressure induced half-metallic ferromagnetic phase transition in LaMnO$_3$
我们使用第一性原理理论预测，单轴压缩应变的应用导致从反铁磁绝缘体的铁磁半金属相的LaMnO $_3$的过渡。我们确定Q2 Jahn-Teller模式作为驱动转变的主要机制，表明该模式可用于调整晶格，电荷和自旋耦合。沿[010]方向施加$\simeq$ 6 GPa的单轴压力激活向半金属$\textit{pseudo-cubic}$状态的转变。半金属性打开了在化学计量LaMnO $_3$化合物中产生巨磁阻的可能性，与最近观察到的使用静水压力的调查相比，在显著较低的压力下。
2016-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Nonzero macroscopic magnetization in half-metallic antiferromagnets at finite temperatures
结合密度泛函理论计算和多体格林函数技术，我们揭示了半金属反铁磁体的宏观磁化强度在有限温度下并不像T=0极限那样为零.这种反常行为源于磁子晶格的不等价，导致不同的子晶格内交换相互作用。因此，自旋涨落以不同的方式抑制了亚晶格的磁序，导致在有限温度下的亚铁磁态。本文给出了半金属反铁磁CrMnZ（Z=P，As，Sb）半Heusler化合物的计算结果。
2009-08-21 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Stable half-metallic ferromagnetism in nonstoichiometric cubic binary chromium chalcogenides
通过系统的第一性原理计算，我们发现三种非化学计量的立方二元铬硫族化合物，即Cr3S4，Cr3Se4和Cr3Te4，是稳定的半金属铁磁体，具有宽的半金属带隙.我们优化了它们的结构，然后计算了它们的磁矩、电子结构、形成热和弹性模量，并研究了它们的结构稳定性和铁磁性对反铁磁涨落的鲁棒性。我们的计算结果表明，这三个硫钒酸盐相是结构稳定和铁磁鲁棒性，因此可以实现外延薄膜。我们将其结构和铁磁稳定性以及较好的半金属性归因于其特殊的有效Cr价2.667+。这些发现将为更多与当前半导体技术兼容的高性能自旋电子材料打开大门。
2009-11-25 cond-mat.mtrl-sci
A new class of half-metallic ferromagnets from first principles
半金属铁磁性（HMFM）在材料中很少出现，但却为自旋电子器件提供了巨大的潜力。最近的实验表明，一类具有“ThCr $_{2}$ Si $_{2}$”（122）结构的化合物-同构的并含有与铁磷属元素化物基超导体共有的元素-可以表现出HMFM。在这里，我们使用$ab$ $initio$密度泛函理论计算，以了解在这个家庭的材料的半金属性的发病，并解释在量子临界点的铁磁性的外观。我们还预测了新的候选材料与HMFM和高居里温度通过A位合金化。
2017-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of half-metallicity in suspended NiO chains
相反的反铁磁和绝缘特性的块体NiO，一维链的这种材料可以成为半金属由于其原子的较低的配位。在这里，我们提出了从头计算的电子结构和量子输运计算的理想无限长的NiO链和更现实的短镍电极之间的悬浮。虽然无限长的链是绝缘的，但短的悬挂链是半金属少数自旋导体，显示出非常大的磁阻和由单个原子控制的自旋阀行为。
2006-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic properties for the Ti2YZ (Y=Fe,Co,Ni,Z=Al,Ga,In) Hesuler alloys: A first-principles study
采用全势能局域轨道最小基方法研究了Ti 2基全Heusler合金。结果表明，这些化合物表现出半金属行为，而与传统的全Heusler合金相比，全Heusler合金表现出Slater-Pauling行为，每晶胞的总自旋磁矩（Mt）符合Mt=Zt-18的规律。这些半金属合金中间隙的起源是很好理解的。结果表明，Ti 2基化合物的半金属性质对晶格畸变不敏感，在很宽的晶格参数范围内都可以得到完全的自旋极化。这有利于实际应用。
2011-10-25 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
Robust intrinsic ferromagnetism in 2D half-metallic material MnAsS$_4$
二维（2D）本征半金属材料对于探索纳米自旋电子器件的激发物理和应用具有极大的兴趣，但是还没有这样的材料被实验实现。利用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，我们预测了单层MnAsS $_4$是一种二维本征铁磁（FM）半金属.单层MnAsS $_4$的半金属自旋带隙约为1.46 eV，并且在导带中具有约0.49 eV的大自旋分裂。蒙特卡罗模拟预测了居里温度（\emph{T} $_c$）约为740 K。在-5%~5%的双轴应变范围内，FM半金属性能保持不变。它的基态在费米能级上具有100%的自旋极化比，有望成为二维自旋电子学应用的候选材料。
2020-07-12 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
Half-Metallic Ferromagnetism in Transition-Metal Doped Boron Nitride Nanotubes
研究了Ni六方密排纳米线掺杂的锯齿形氮化硼（BN）纳米管。掺杂的BN纳米管是具有实质磁性的铁磁金属。发现Ni纳米线与BN纳米管之间的相互作用产生了一些特殊的磁性，Ni掺杂BN（9，0）纳米管表现出半金属性质，当Ni掺杂量大于1.4e/晶胞时，纳米管可以转变为半金属性质。本征半金属行为可以通过两种不同的方式实现：一种是用较小的BN纳米管包覆Ni纳米线，即，BN（8，0）纳米管，另一种方法是采用静水压均匀压缩Ni掺杂BN（9，0）纳米管。
2004-09-07 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
Breakdown of half-metallic ferromagnetism in zinc-blende II-V compounds
通过密度泛函理论计算，包括自旋轨道耦合，我们研究了一系列掺锌II-V族化合物的电子和磁性。与CaN和CaP的情况相反，发现II-V族化合物如CaSb和CaBi的半金属特性被破坏。我们对CaAs、CaSb和CaBi的价带结构的分析揭示了自旋-轨道耦合作用对交换分裂能带结构的关键作用，从而导致掺锌II-V族化合物中含有较重V族元素的系统的半金属铁磁性的破坏。
2008-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping on SGS and weak half-metallic properties of inverse Heusler Alloys
已发现具有Mn和Co的Heusler合金表现出有趣的电子和磁性。Mn $_2$ CoAl是众所周知的SGS化合物，而Mn $_2$ CoGa具有弱的半金属特性。利用平面波赝势方法研究了Fe和Cr掺杂对化合物半金属性和磁性的影响。掺杂破坏了Mn $_2$ CoAl的SGS性质，而小规模掺杂增强了Mn $_2$ CoGa的半金属性，使其成为完美的半金属。在Mn $_2$ CoAl的情况下，掺杂降低了带隙，而对于Mn $_2$ CoGa注意到带宽增加。当掺杂量超过一定程度时，半金属性在两种情况下都被破坏。此外，我们还计算了Mn $_2$ CoZ合金的磁行为，发现掺杂样品的总磁矩比未掺杂样品的总磁矩高。
2020-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Resolved Self-Doping Tunes the Intrinsic Half-Metallicity of AlN Nanoribbons
利用第一性原理理论研究了电场和应变控制的氮化铝（AlN）纳米带的本征半金属性质。我们表明，半金属属性的AlN带可以经历一个过渡到全金属或半导体行为与应用程序的电场或单轴应变。外部横向电场引起使材料半导电的全电荷屏蔽。相比之下，作为单轴应变从压缩到拉伸，自旋分辨的选择性自掺杂增加了半金属特性的带。相关的应变引起的电子性质的变化产生的能带结构的修改在费米能级作为一个自旋极化的电荷转移之间的π轨道的N和Al边缘原子在自旋分辨的自掺杂过程的结果。这种能带结构的可调谐性表明，通过从具有足够不同的局域化性质的元素导出边缘态，设计具有可调谐电子结构的磁性纳米带的可能性。有限温度分子动力学揭示了一个热稳定的半金属纳米到室温。
2013-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Role of defects on the electronic and magnetic properties of CrAs/InAs and CrAs/CdSe half-metallic interfaces
我们提出了一个扩展的研究单一杂质原子之间的界面半金属铁磁锌-CrAs化合物和锌-CrAs二元InAs和CdSe半导体的形式非常薄的多层膜。与[I. Galanakis和S.G.普利亚斯321（2009）1084]界面处的缺陷通常不改变完美体系的半金属特性。唯一的例外是Cr或In（Cd）位点处的空隙杂质，由于相对于块状CrAs的界面的较低维度，其导致最近相邻As（Se）原子的$p$带向较高能量的移位，从而导致半金属性的损失。但空洞杂质是肖特基型的，应该表现出高的形成能，因此我们希望在薄多层膜的情况下，界面表现出强大的半金属特性。
2009-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Robust half-metallicity and metamagnetism in Fe_{x}Co_{1-x}S_{2}
的Fe_{x} Co_{1-x} S_{2}系统的预测，密度泛函计算的基础上，是一个半金属的大范围的浓度。与大多数已知的半金属不同，该系统中的半金属度相对于晶体学无序和其他类型的缺陷应该非常稳定。该系列的端元，CoS_{2}，不是半金属，但表现出有趣的和不寻常的磁性，但是，可以合理地很好地理解内的密度泛函理论，特别是与扩展的斯通纳模型的帮助。计算表明，在系统中的电子-声子和电子-磁振子强耦合，并可能在高温下的不良金属行为。
2000-02-04 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
A new diluted magnetic semiconductor: The half-metallic ferromagnet CoTi(1-x)FexSb
具有18个价电子的半赫斯勒化合物是半导电的。它将表明，掺杂电子的结果在半金属铁磁体，类似于稀释的半导体的情况。CoTiSb是一种半导体半赫斯勒化合物。通过Fe掺杂预期导致铁磁有序。X射线粉末衍射结果表明，Fe可替代Ti约10%，而其晶体结构仍为C1 b。SQUID测磁结果表明，在5 K时，每个晶胞的磁矩为0.32 mB。
2006-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced half-metallic ferromagnetism in zinc blende CrP/MnP superlattice: First-principles study
采用广义梯度近似下的第一性原理计算，研究了Zn掺杂（zb）CrP/MnP超晶格的电子和磁性.平衡晶格常数计算为$5.33\,$ ε。研究了铁磁zb CrP/MnP超晶格在反铁磁作用下的稳定性，发现铁磁CrP/MnP超晶格比反铁磁CrP/MnP超晶格稳定。结果表明，在平衡晶格常数下，CrP/MnP超晶格不具有半金属性，主要是由于Cr和Mn的少数$t_{2g}$态。然而，如果应变施加在CrP/MnP超晶格上，则少数$t_{2g}$电子转移到更高的能量，并且所提出的超晶格变成半金属铁磁体。讨论了四方畸变和正交畸变对zbCrP/MnP超晶格半金属度的影响。InP-CrP/MnP/InP是一种真正的半金属铁磁体。这些超晶格的半金属度和磁化强度对四方晶系/正交晶系变形是鲁棒的。
2010-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferrimagnet formed by substituting Fe for Mn in semiconductor MnTe
用精确的第一性原理计算预测了以25%的Fe取代锌半导体MnTe中的Mn构成的三元亚铁磁半金属.它具有0.54eV的大半金属带隙（HM），其亚铁磁序对其他磁涨落非常稳定。HM亚铁磁性的形成是因为反铁磁MnTe中的完全磁矩补偿被Fe取代的MnTe中的不完全磁矩补偿所取代。这将为新的HM材料提供一种新的方法。由于Fe与Mn具有良好的亲和性，可以制备半金属，并且可用于自旋电子学。
2008-11-15 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
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
New type of half-metallic fully compensated ferrimagnet
半金属全补偿亚铁磁体（HM-FCFMs）是一类特殊的半金属材料，在绝对零度下磁化强度为零，是下一代自旋电子学应用的理想材料。25年来，人们一直在进行理论研究，以实现HM-FCFM材料的实际应用。在这里，我们实验证明了一种NiAs型六方结构的（CrFe）S化合物，可以作为HM-FCFM材料。它具有半金属性质，具有100%自旋极化的费米表面和零磁化。此外，在低于约200 K的补偿温度下，磁化强度显示出作为磁场的函数的线性行为，在300 K下具有38 kOe的高磁化率。这些磁性特征有望为HM-FCFM层在自旋电子器件中的应用带来量子飞跃。
2021-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio design of half-metallic fully-compensated ferrimagnets: the case of Cr$_2$MnZ (Z= P, As, Sb, Bi) compounds
利用第一性原理的电子结构计算方法，设计了一些新的半金属全补偿亚铁磁体（或半金属反铁磁体），这些材料在自旋电子学中有着广泛的应用。Cr $_2$ MnZ（Z= P，As，Sb，Bi）化合物每个晶胞有24个价电子，计算表明，在较宽的晶格常数范围内，它们的总自旋矩近似为零，符合理想半金属的Slater Pauling行为。同时，Cr和Mn原子的自旋磁矩是反平行的，化合物是亚铁磁体。平均场近似估计他们的居里温度，超过室温的合金与Sb。我们的研究结果表明，Cr $_2$ MnSb的化合物的选择进一步的实验研究。与上述合金相反，Cr $_2$ FeZ（Z= Si，Ge，Sn）合金的半金属反铁磁性是不稳定的。
2007-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallic Ferrimagnetism in Mn_2VAl
我们发现Mn_2VAl是一种化合物，对于该化合物，密度泛函理论中交换相关泛函的广义梯度近似（GGA）与通常的局域密度近似（LDA）相比，在预测的行为上发生了质的变化。GGA的应用导致Mn_2VAl是一个半金属亚铁磁体，少数通道是导电的。分析了其电子结构和磁结构，并与等结构增强半金属Fe_2VAl进行了对比。
1999-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Prediction of the Robust Intrinsic Half-Metallicity in Ni2N MXene with Different Types of Surface Terminations
用密度泛函理论研究了Fe_2N、Co_2N和Ni_2N MXene的裸态和表面钝化态。Fe2N（OH）2、Fe2NO2、Co2NO2、Ni2NF2、Ni2N（OH）2和Ni2NO2是本征半金属，而其它结构具有反铁磁基态。Ni_2NT_2（T = F，OH，O）的半金属性不依赖于表面终端的类型，在实验中更容易实现。Ni2NT2的铁磁和反铁磁配置之间的能量差是几百毫电子伏每个原始细胞。从平均场近似的观点来看，居里温度应该高于室温。
2017-05-16 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
Half-metallic ferromagnetism in binary compounds of alkali metals with nitrogen: Ab initio calculations
采用基于密度泛函理论的第一性原理全势能线性缀加平面波方法，研究了I $^{A}$族元素与氮的二元化合物LiN、NaN、KN和RbN在三种晶体结构（岩盐、纤锌矿和锌尖晶石）中的电子结构和磁性.我们发现，由于自旋极化\textit{p}轨道的N，所有四个化合物是半金属铁磁体与宽的能带隙（高达2.0 eV）。对于所有三种类型的晶体结构，计算出的所有研究化合物的总磁矩恰好为每个分子式单元2.00 $μ_{\text{B}}$。预测的半金属丰度是强大的晶格常数收缩。在所有情况下，铁磁相相对于顺磁相在能量上是有利的。半金属铁磁性的机制和合成的可能性进行了讨论。
2008-09-14 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
Half-Metallicity of Wurtzite NiO and ZnO/NiO (0001) Interface: First Principles Simulation
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了纤锌矿ZnO/NiO（0001）界面的结构、电学和磁学性质.用密度泛函理论（DFT+U）方法研究了ZnO/NiO（0001）界面上纤锌矿型NiO（w-NiO）的半金属行为。通过对态密度、电荷布居和磁矩的分析，发现半金属性在界面附近减弱，但界面效应十分局域化。在界面上，系统保持铁磁基态，就像大块w-NiO一样。基于对外延生长情况的模拟，我们预测w-NiO是一种很有前途的自旋极化电流注入电极。
2011-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Realization of La2MnVO6: Search for half-metallic antiferromagnetism?
采用电弧熔炼法合成了单相多晶La 2 MnVO 6样品，并通过X射线衍射、磁化强度和电阻率测量等手段对其进行了表征。我们发现，该化合物具有立方（空间群），部分有序的双钙钛矿结构。样品具有亚铁磁行为和可变范围跳跃电导率。我们得出结论，基于磁性，Mn和V离子都是三价的;此外，Mn 3+离子处于高自旋状态，这是该化合物不是半金属反铁磁体的原因。
2002-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Can a half-metallic zincblende-type structure be stabilized via epitaxy?
对具有与常规半导体衬底相同的闪锌矿型晶体结构的自旋注入器的需要已经引起了对可能的亚稳"半金属"闪锌矿铁磁体的理论预测的极大兴趣，所述亚稳"半金属"闪锌矿铁磁体通常在其它结构类型中更稳定，例如，NiAs。这种预测在过去是基于各个{\em本体}晶体形式（锌钛矿和NiAs）的总能量的差异$Δ_{\rm bulk}$。我们在这里表明，适当的标准是比较差异$Δ_{\rm epi}(a_s)$在{\em外延}总能量。这表明，即使$Δ_{\rm bulk}$小，对于MnAs、CrSb、CrAs、CrTe，对于所有衬底晶格常数$a_s$，仍然是$Δ_{\rm epi}(a_s) > 0$，因此锌相不稳定。对于CrS，我们发现了$Δ_{\rm epi}(a_s) <0$，但该系统是反铁磁的，因此不是半金属的。最后，锌铬硒被预测为外延稳定的$a_s > 6.2$半金属和。
2004-08-31 cond-mat.mtrl-sci
2D-Double transition metal MXenes for spintronics applications: surface functionalization induced ferromagnetic half-metallic complexes
MXenes是一种快速发展的二维（2D）材料，具有厚度，组成和功能化相关的出色性能，在不同领域具有应用。为了公开基于2D-双过渡金属（DTM）碳化物和氮化物的原始和表面官能化的MXene（M '2 M“X2 Tx，M'和M”= Cr，Mo，W; X = C/N; T = -F/-OH/=O）的纳米自旋电子学应用，已经使用自旋极化的第一性原理计算对结构稳定性、磁性和电子结构进行了系统的研究。从144种探索的基于DTM的MXene中筛选出36种稳定的官能化MXene。所探索的材料表现出惊人的性能，具有广泛的磁性基态，从非磁性到铁磁性，然后到反铁磁性，伴随着金属到半金属或无间隙半金属性质，这取决于过渡金属和终止基团。发现Mo和W基MXene是磁性的和金属的，而Cr-Mo和Cr-W基MXene是磁性的，具有不同的金属行为。W_2CrN_2O_2和Mo_2CrN_2O_2系统是铁磁半金属二维材料，在少数自旋通道中的直接带隙分别为1.35 eV和0.77 eV。对DTM MXene的全面研究提供了固有的半金属特性以及强大的铁磁性，开辟了一类具有可调磁性和电子特性的有前途的新型2D材料，用于纳米自旋电子学和电子学中的潜在器件应用。
2022-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in half-metallic ferromagnets
本文从理论上研究了有限温度下半金属铁磁体中的自旋输运。侧跳和斜散射自旋霍尔电导率的贡献推导出使用久保公式。电子-磁振子相互作用导致少数自旋带的能隙中的有限态密度，并诱导自旋霍尔电导。我们表明，自旋霍尔电导率是成正比的$T^{3/2}$，与$T$是温度和敏感的$T$。我们认为自旋霍尔电导率可能是研究少数自旋态的一个工具。
2016-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallicity and efficient spin injection in AlN/GaN:Cr (0001) heterostructure
对Cr掺杂的AlN/GAN（0001）异质结构的结构、电子和磁性的第一性原理研究表明，Cr偏析到GAN区域中，这些界面保持其重要的半金属特性，从而从铁磁GAN产生有效的（100%）自旋极化注入：Cr电极穿过AlN隧道势垒-其高度和宽度可以通过调节渐变带隙设计的Al（1-x）Ga（x）N（0001）中的Al浓度来控制层次。
2004-10-18 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
Strain and correlation induced half-metallic ferromagnetism in orthorhombic BaFeO$_{3}$
采用第一性原理方法，在局域自旋密度近似下研究了正交晶系BaFeO $_{3}$（BFO）的电子和磁性.计算结果表明，在优化的晶格体积下，BFO的铁磁态能量比反铁磁态低。在平衡体积下，BFO表现出金属行为，而在大的拉伸应变（$\sim25\%$）下，BFO表现出半金属行为，这与$4.0μ_{\rm{B}}$ /fu的整数磁矩一致，主要是由Fe的$t_{2g}$和$e_{g}$电子引起的。在无外加应力的情况下，半金属态Fe的$d$中引入了Hubbard型的$U$（LSDA $+U$），这表明$U$可以用来调节BFO的电子结构.磁矩对$\sim 10\%$压缩和拉伸应变保持稳健。在大的压（拉）应变下，BFO的半金属性主要被Fe-$d$（O-$p$）电子破坏，这与BFO磁矩的非整数值一致。
2015-09-01 cond-mat.mtrl-sci
