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
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
Nature of nonanalytic chemical short-range order in metallic alloys
本文以面心立方合金为例，揭示金属合金中化学短程有序的非解析性源于宿主晶格的弹性各向异性和长程原子相互作用，解决了该领域长期争议，并为验证成分复杂合金中SRO的存在提供了独特判据。
2025-06-06 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
Half-metallic ferrimagnetism in the [Sc$_{1-x}$V$_x$]C and [Sc$_{1-x} $V$_x$]Si alloys adopting the zinc-blende and wurtzite structures from first-principles
采用第一性原理计算方法研究了[Sc $_{1-x}$ V $_x$ ]C和[Sc $_{1-x}$ V $_x$ ]Si合金的结构、电子和磁性.在平衡岩盐结构中，所有合金都是无磁性的。锌钛矿和纤锌矿结构相对于总能量退化。对于所有的浓度，在这些晶格结构中的合金是半金属与位于自旋下降带的间隙。总自旋矩遵循Slater Pauling行为，在理想ScC和ScSi合金的-1 $μ_B$和理想VC和VSi合金的+1 $μ_B$之间线性变化。对于中等浓度的V和Sc原子具有反平行的自旋磁矩，化合物是半金属亚铁磁体。在临界浓度下，[Sc $_{0.5}$ V $_{0.5}$ ]C和[Sc $_{0.5}$ V $_{0.5}$ ]Si合金的总自旋-磁矩为零，但C基合金表现出半导体行为，而Si基合金则是半金属反铁磁体。
2009-03-13 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
Charge Distributions in Metallic Alloys: a Charge Excess Functional theory approach
本文从变分原理导出了金属合金中局域电荷过剩（DLC）的分布。一个现象学的电荷过剩功能（CEF）理论，这是由三个浓度依赖性，材料的具体，参数，可以从{ \it从头计算}计算。该理论需要适度的计算工作，并再现具有良好的精度的DLC和静电能量的有序，取代无序或隔离金属合金，因此，可以被认为是一种有效的方法替代传统的电子结构计算。计算时间的大幅减少为理解金属系统及其力学性能开辟了新的视角。
2003-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio core-level shifts in metallic alloys
用约束密度泛函总能量计算方法研究了合金形成过程中的芯能级位移和芯-孔屏蔽效应。对于我们的案例研究，有序的金属间化合物合金MgAu，最终状态的影响是必不可少的占实验Mg 1 s的位移，而它们是可以忽略的Au 4f。我们解释的差异，通过分析计算的电荷密度响应的核心孔扰动的筛选。
1996-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Introduction to half-metallic Heusler alloys: Electronic Structure and Magnetic Properties
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基本电子和磁性的两个赫斯勒家族：所谓的半赫斯勒合金，如NiMnSb和全赫斯勒合金，如Co $_2$ MnGe。\textit{Ab-initio}的结果表明，在这些化合物中的电子和磁性本质上与少数自旋间隙的外观。总自旋磁矩$M_t$与价电子$Z_t$的数量成线性比例，使得全赫斯勒合金为$M_t=Z_t-24$，半赫斯勒合金为$M_t=Z_t-18$，从而为设计具有所需磁性的新型半金属合金开辟了道路。
2005-10-11 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
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
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
Nonequilibrium chemical short-range order in metallic alloys
本研究通过高保真原子模拟揭示合金制造中的非平衡过程可导致化学短程序达到非平衡稳态，其机制为非平衡事件中的固有有序化偏向，为调控材料性能提供了超越平衡设计空间的新途径。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci
An Environment-dependent Semi-Empirical Tight Binding Model Suitable for Electron Transport in Bulk Metals, Metal Alloys, Metallic Interfaces and Metallic Nanostructures I - Model and Validation
半经验紧束缚（Semi-Empirical Tight Binding，TB）是一种可扩展的精确的原子表示，用于可能包含数百万个原子的实际扩展的纳米尺度半导体器件的电子输运。在本文中，环境感知和可转移TB模型适用于电子结构和输运模拟技术相关的金属，金属合金，金属纳米结构和金属界面系统的描述。本文的第一部分描述了新的TB模型的开发和验证。新模型采用了原子内对角和非对角元素，以实现隐含的自一致性和更大的跨键合环境的可转移性。应变的现场能量的依赖性已通过呼吁矩定理，连接系统中的封闭电子路径的角动量分解的局部态密度从头计算获得的能量矩。该模型与具有应变和不具有应变的体FCC金属、金属合金、金属界面和金属纳米结构的自洽DFT电子结构结果具有高精度，并且可以用于预测金属系统中实际扩展长度尺度的电子结构和输运问题
2013-11-24 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
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
Misfit stabilized embedded nanoparticles in metallic alloys
纳米尺度的不均匀性是许多金属合金的典型特征，对于它们的实际应用至关重要。与此同时，对这种状态的稳定机制知之甚少。我们提出了一个问题的总体概述，连同更详细的讨论原型的例子，即，Guinier-Preston区铝基合金。结果表明，由于夹杂物和宿主晶格之间的失配引起的相干应变在非均匀状态的出现中起着决定性的作用。我们提出了一个模型，解释形成典型的Al-Cu合金的dielectric板（厚度为几个晶格常数）。失配位错阵列的离散性和它们之间的长程弹性相互作用是该模型的关键组成部分。这开辟了一条道路，一般理解的性质（Meta）稳定的嵌入式纳米粒子在实际上重要的系统。
2015-10-26 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
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
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
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
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
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
Fracture of complex metallic alloys: An atomistic study of model systems
采用分子动力学模拟对复杂金属合金（CMA）的两种极端情况进行了裂纹扩展的模拟：在模型准晶中，结构由原子团簇决定，而模型C15 Laves相是一个简单的单胞周期性堆积。模拟结果表明，结构的基本建筑单元也决定了它们的断裂行为。拉夫斯相中的原子所起的作用与准晶中的团簇相当。虽然后者不是严格的单位，但它们必须被视为重要的物理实体。
2007-04-11 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
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
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
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
Towards a full Heusler alloy showing room temperature half-metallicity at the surface
利用自旋分辨光电子能谱研究了在MgO（100）衬底上外延生长的100 nm Co2Cr0.6Fe0.4Al（CCFA）薄膜的表面自旋极化特性。我们表明，一个仔细的原位制备的样品表面导致的值为室温自旋极化高达45%的费米能级。据我们所知，这是迄今为止在室温下在全Heusler合金的表面区域测得的最高值。
2006-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale prediction of microstructure length scales in metallic alloy casting
在这篇文章中，我们结合铸造实验和定量模拟，提出了一种新的多尺度建模方法来预测局部一次枝晶间距的金属合金凝固在相关的工业铸造工艺的条件。为此，在仪器化铸造实验中测量了含Cu量为1.wt%和4.wt%的Al-Cu合金的一次枝晶间距，并将其与用相场（PF）和枝晶针网络（DNN）模型模拟的枝晶阵列的间距稳定范围和平均间距进行了比较。首次表明，PF和DNN导致类似的结果为Al-1.wt.%Cu合金，使用在DNN模拟与PF计算的枝晶尖端选择常数。PF模拟不能实现定量预测的Al-4wt%Cu合金，因为它们是太计算要求，由于大的分离的规模之间的尖端半径和扩散长度，非稀合金的特征。然而，DNN模拟的结果为非稀Al-Cu合金是在整体上与我们的实验结果，以及与广泛的文献综述。模拟一致表明，随着温度梯度的降低，PDAS的稳定范围扩大，因为微观结构从细胞树突到发达的分级树突。
2021-01-19 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
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
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
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
3d-electron induced magnetic phase transition in half-metallic semi-Heusler alloys
采用第一性原理计算研究了非磁性3-\textit{d}原子对半金属半Heusler合金Co $_{1-x}$ Cu $_{x}$ MnSb和Ni $_{1-x}$ Cu $_{x}$ MnSb（$0 \leq x \leq 1$）磁性的影响.我们确定了这两个系统在零温度下的磁相图，并获得了从铁磁到反铁磁状态的相变。对于低浓度的铜铁磁RKKY类交换机制是占主导地位的，而反铁磁超交换耦合变得重要的较大的铜含量导致所观察到的磁性相变。在HM间隙内的费米能级的位置上的两个系统中的磁性的强烈依赖性得到。所得结果与实验数据吻合良好。
2008-01-13 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
A generalized line tension model for precipitate strengthening in metallic alloys
本文提出了一种广义线张力模型，用于估算沉淀硬化合金的临界分辨剪应力。该模型是基于在以前的线张力模型的规则阵列的不可穿透或可剪切的球形沉淀物，扩展到考虑到基体和沉淀物之间的弹性失配的影响。从位错动力学模拟，涵盖了广泛的沉淀物的直径和间距，以及在弹性常数的失配的模型参数进行校准。通过改变模型的几何参数，将该模型推广到单分散球形沉淀物的随机阵列。该模型的预测是在良好的协议与临界解析剪切应力从位错动力学模拟的随机球形沉淀物分布的不可穿透和可剪切的沉淀物，提供了一个快速和准确的工具来预测金属合金中的沉淀强化。
2022-01-23 cond-mat.mtrl-sci
An Environment-dependent Semi-Empirical Tight Binding Model Suitable for Electron Transport in Bulk Metals, Metal Alloys, Metallic Interfaces and Metallic Nanostructures II - Effect of Confinement and Homogeneous Strain on Cu Conductance
在第一部分中开发的半经验TB模型适用于当前相关的金属运输问题的第二部分。系统地研究了量子限制、输运取向和均匀应变对铜电子输运性质的影响。结果发现，从体到纳米线边界条件的量子限制导致Cu沿不同输运方向的电导显著各向异性。压缩均匀应变被发现，以降低电阻率，通过增加导电模式的密度在铜。铜纳米线中的[110]输运取向被发现是最有利于减轻电导率退化，因为它显示出最小的电导减少与限制和最有利的响应压缩应变。
2013-11-24 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of half-metallic ferromagnetism of Fe$_2$YSn (Y = Mn, Ti and V) Heusler alloys
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Fe $_{2}$ YSn（Y = Mn，Ti和V）的结构、电子和磁性.采用广义梯度近似（GGA）方法进行计算。Cu $_{2}$ MnAl型结构在能量上比Hg $_{2}$ CuTi型结构更稳定。负形成能是合金热力学稳定性的证据。在平衡晶格常数下，Fe $_{2}$ MnSn和Fe $_{2}$ TiSn的总自旋矩分别为3 $μ_\text{B}$和0 $μ_\text{B}$，符合$M_t= Z_t-24$的Slater Pauling规则.通过对Fe $_{2}$ MnSn和Fe $_{2}$ TiSn全Heusler合金的电磁性能的研究，证明了它们是完全的半金属铁磁材料。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Spin polarization studies in half-metallic Co2TiX (X = Ge and Sn) Heusler alloys
本文通过对Co_2TiX（X = Ge，Sn）Heusler合金的结构、磁性和自旋极化的测量，探讨了其半金属性质。采用电弧熔炼法合成了合金，发现其晶体结构为L21，空间群为Fm-3 m。Co2 TiGe和Co2 TiSn的居里温度分别为384和371 K。饱和磁化强度（MS）值为1.8和2.0玻尔磁子/f. u。在5 K时，Co2 TiGe和Co2 TiSn的磁感应强度分别为2.0 Bohr磁子/f. u.根据Slater-Pauling规则计算。为了获得自旋极化值，在4.2K下在铁磁/超导点接触处记录微分电导曲线。Co_2TiGe和Co_2TiSn的电流自旋极化（P）值分别为0.63和0.64。考虑到高电流自旋极化和TC，这些材料似乎是有希望的自旋电子器件。
2015-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale simulation of powder-bed fusion processing of metallic alloys
我们提出了一个用于模拟金属合金粉末床熔合的计算框架，该框架结合了：（1）随温度变化的合金性质和相图的CalPhaD计算，（2）材料添加和熔合的宏观有限元（FE）热模拟，以及（3）熔池中凝固的微观相场（PF）模拟。该方法适用于模拟选择性激光熔化（SLM）的Inconel 718合金使用现实的工艺参数。我们讨论了温度依赖性的影响和会计粉末床和致密材料之间的宏观热模拟的不同属性的重要性。使用通过FE模拟计算的热场的二维纵向切片，我们在整个熔池的规模上执行适当收敛的PF凝固模拟，导致计算超过10亿个网格点，但在具有8个图形处理单元（GPU）的单个集群节点上执行。这些微尺度模拟提供了新的见解，通过多晶生长竞争在现实的SLM条件下的晶粒织构选择，与细节的水平下降到个别枝晶。
2022-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of two structures for transition-metal-based half Heusler alloys exhibiting fully compensated half metallicity
我们寻找新的完全补偿的半金属，其中只有一个电子自旋通道是导电的，不存在净磁矩。我们专注于半Heusler合金，我们研究的物理后果不同的晶体结构中发现的文献中的这些化合物，XMnZ，与过渡金属元素，如铬，锰，铁的X和非金属元素，如P，锑和硅的Z。这些结构的不同之处在于全Heulser合金的L2 $_1$结构中空隙的位置。一个结构在（1/4，3/4，1/4）a处具有空隙，另一个结构在（0.0，0.0，1/2）a处具有空隙。预期第一结构在Mn和Z原子之间具有更大的d-p杂化。另一种在最近的相邻过渡金属元素之间表现出强的d-d杂化。五个XMnZ化合物被认为是与先前研究的CrMnSb在第二种结构，作为参考。除了CrMnSb之外，只有另一种合金MnMnSi在两种结构中显示出完全补偿的半金属性质。这两种合金都遵守半Hesuler合金的Slater-Pauling电子计数规则。根据CrMnSb和MnMnSi的原子性质讨论了这两种结构的差异。在过渡金属基半赫斯勒合金中寻找完全补偿的半金属时，我们建议使用计数规则作为指导。
2011-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Feeble Metallicity and Robust Semiconducting Regime in Structurally Sensitive Ba(Pb, Sn)O$_3$ Alloys
采用密度泛函方法研究了BaPb $_{1-x}$ Sn $_x$ O $_3$的对称性和替代驱动的电子相变.两个端元BaSnO $_3$和BaPbO $_3$，被发现是绝缘和金属，分别。在后一种情况下，金属性随着由Pb-s主导的导带边缘形成的电子袋和由O-p主导的价带形成的空穴袋的存在而出现。虽然电子载流子被发现是高度流动的，空穴载流子被本地化。我们的研究表明，绝缘相可以实现在金属立方BaPbO $_3$在三种方式，以探索光电性能。首先，通过PbO $_6$八面体的旋转和倾斜将晶格的对称性降低到单斜。第二，通过静水压力，第三，通过合金化与Sn替代。软声子模的存在意味着对称性降低结构跃迁的可解释性。此外，与以前的报道不同，我们发现Sn取代的BaPbO $_3$不能表现出拓扑绝缘体相，由于没有带反转。
2021-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of charge transfer and electrostatic field fluctuations in complex metallic alloys
Florida State University（佛罗里达州立大学）；Middle Tennessee State University（中田纳西州立大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）
本研究提出理论框架，揭示复杂金属合金中无序驱动的电荷转移与静电涨落遵循类高斯统计和普适qV线性相关，并通过DFT验证，为合金预测设计奠定统计物理基础。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Engineering the electronic, magnetic and gap-related properties of the quinternary half-metallic Heusler alloys
本文综述了五元全Heusler合金Co $_2$ [Cr $_{1-x}$ Mn $_x$ ][Al $_{1-y}$ Si $_y$ ]的电磁性质，采用了三种不同的方法：（i）相干势近似（CPA），（ii）虚晶近似（VCA），（iii）超晶胞计算（SC）.所有三种方法给出了类似的结果，局部环境只表现出状态密度的小细节。所有研究中的合金都是半金属，它们的总自旋矩遵循理想半金属系统的所谓斯莱特-鲍林行为。我们特别集中在少数自旋带隙相关的属性。我们提出的可能性，以工程师的性质，这些合金通过改变低价过渡金属和$sp$原子的相对浓度在一个连续的方式。我们的结果表明，对于实际应用，理想的是富含Si和Cr的化合物，因为它们结合了大的能隙（约0.6 eV），相对于缺陷的稳健半金属性（费米能级位于带隙的中间附近）和费米能级周围的态的大多数自旋密度的高值，这是大的理想自旋值所需要的。自旋电子器件中的极化电流，如自旋阀或磁性隧道结。
2007-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying chemical short-range order in metallic alloys
本研究针对金属合金固溶体中化学短程有序（SRO）难以量化的问题，提出结合机器学习的多尺度原子分辨率方法，可准确预测SRO长度尺度并关联其与晶格畸变等基本量的关系，推动固溶体定量研究及相关模型发展。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci
First principles studies of the Gilbert damping and exchange interactions for half-metallic Heuslers alloys
Heusler合金由于其表现出的各种特性而被广泛研究。这些特性之一是特别感兴趣的技术应用，即事实上，一些赫斯勒合金是半金属。在下文中，对三种不同的Heusler族$\textrm{Co}_2\textrm{Mn}\textrm{Z}$、$\text{Co}_2\text{Fe}\text{Z}$和具有$\text{Z}=\left(\text{Al, Si, Ga, Ge}\right)$的$\textrm{Mn}_2\textrm{V}\textrm{Z}$的磁性进行了系统的研究。一个关键的方面是从第一性原理计算中确定吉尔伯特阻尼，特别关注不同近似所起的作用，取代无序和温度效应的影响。海森堡交换相互作用和临界温度的合金也计算以及磁振子色散关系的代表性系统，铁磁$\textrm{Co}_2\textrm{Fe}\textrm{Si}$和亚铁磁$\textrm{Mn}_2\textrm{V}\textrm{Al}$。标准的密度泛函理论的相关性影响的处理使用本地自旋密度近似，包括哈伯德$U$和本地自旋密度近似加上动态平均场理论近似，它允许确定动态自能校正可以纠正一些以前报道的这些合金的不一致。
2016-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Plastic yielding in nanocrystalline Pd-Au alloys mimics universal behavior of metallic glasses
研究了固溶体对纳米晶（NC）$\mathrm{Pd}_{\mathrm{100-x}} \mathrm{Au}_{\mathrm{x}}$合金（$0 \leq \mathrm{x} < 50 \mathrm{at.\%}$）力学性能的影响。浓度已被用作控制参数，以在基本不变的微观结构（晶粒尺寸$D\approx 10\mathrm{ nm}$）下调整材料性能（弹性模量、Burgers矢量、堆垛层错能）。与粗晶面心立方合金形成鲜明对比的是，我们观察到固溶体软化增加金含量。从模型和理论的预测，明确考虑到纳米级的微观结构的影响，对浓度依赖的剪切强度已被推翻，无一例外。因此，这意味着位错活动对强度的贡献很小。事实上，我们发现剪切强度和剪切模量之间存在线性相关性，这与Johnson和Samwer [W.L. Johnson和K. Samwer，PRL 95，195501（2005）]。
2016-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio determined electronic and magnetic properties of half-metallic NiCrSi and NiMnSi Heusler alloys; the role of interfaces and defects
利用最先进的第一性原理计算，我们研究了铁磁Heusler化合物NiYSi（Y代表V，Cr或Mn）的性质。与NiVSi相反，NiCrSi和NiMnSi在其平衡晶格常数下是半金属的，表现出总自旋磁矩的整数值，因此我们集中在这两种合金上。少数自旋带隙具有与公知的NiMnSb合金相同的特性，约为$\sim$ 1 eV。四方化后，即使面外晶格参数膨胀或收缩5%，能隙也存在于态密度中。Cr-Cr和Mn-Mn相互作用使NiMnSi的铁磁性非常稳定，居里温度超过1000 K。与GaP、ZnS和Si半导体的表面和界面不是半金属的，但在NiCrSi的情况下，Ni基接触在费米能级处呈现超过90%的自旋极化。最后，我们表明，有两种情况下的缺陷和原子交换。第一个涉及的Cr（Mn）和Si原子诱导状态的间隙的边缘，持续为一个中等浓度的缺陷。涉及Ni原子的缺陷诱导完全破坏半金属性的间隙内的本地化状态。基于单杂质计算，我们将这些状态与晶体的对称性联系起来。
2008-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Quantum transport in quasicrystals and complex metallic alloys
半经典的布洛赫-玻尔兹曼理论是我们理解固体传导的核心，从金属到半导体。因此，超出这一理论适用范围的物理系统具有根本的意义。这是无序系统的情况，其在扩散区域中呈现量子干涉，即安德森局域化效应。看来，在准晶和相关的复杂金属合金中，半经典布洛赫-玻尔兹曼理论的另一种类型的崩溃起作用。这种类型的量子输运与电子在这些系统中的特定传播模式有关。我们开发了一个量子传输理论，适用于正常的弹道定律，但也适用于这些特定的扩散定律。正如我们所展示的，基于这一理论的唯象模型正确地描述了实验输运性质。近似的从头计算也证实了这种反常的量子扩散方案的有效性。虽然本章的重点是准晶和复杂金属合金中的电子，但这里提出的概念对这些系统中的声子也很有用。这里描述的量子输运类型与其他系统的传导性质之间也有很深的相似之处，在其他系统中，载流子也是慢的，例如某些重费米子或极化子系统。
2007-01-26 cond-mat.mtrl-sci
A generic method for modelling the behavior of anisotropic metallic materials : application to recrystallized zirconium alloys
提出了一种简化的多晶模型（RL模型）来模拟金属材料的各向异性粘塑性行为。提出了一种通用的方法，使之有可能建立一个简化的各向异性材料纹理，基于极图的主要特征。该方法应用于再结晶锆合金，用作核电站燃料棒中的包覆材料。一个重要的数据库，包括在锆合金管上进行的机械试验收集。只有少量的测试（纯拉伸，纯剪切）用于识别材料参数，和纹理参数。结果表明，六个晶体学取向（6个“晶粒”）足以描述这种hcp合金的大的各向异性。鉴定的晶体学取向与材料的实验极图相匹配，未用于鉴定程序。特别注意模型的预测能力，即，正确模拟不属于识别数据库的实验测试的能力。这些预测结果是好的，由于识别程序，使考虑每个滑移系在每个晶体取向的贡献。
2007-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Solid-Liquid Phase Diagrams for Binary Metallic Alloys: Adjustable Interatomic Potentials
我们开发了一种新的方法来确定合金的LJ-EAM势，并使用这些来确定二元金属合金的固-液相图，使用Kofke的吉布斯-杜亨积分技术结合半随机正则蒙特卡罗模拟。我们证明，它是可能的，以产生广泛的实验观察到的二元相图（没有金属间相）通过参考的两种元素材料的原子大小和内聚能。在某些情况下，使用单个可调参数来调整相图是有用的（我们为这个自由参数提供了一个很好的选择）。接下来，我们进行了系统的调查的相对原子大小和结合能的元素上的二元相图的效果。然后，我们表明，这种方法导致良好的协议与几个实验的二元相图。这种方法的主要好处不是准确地再现实验相图，而是提供一种方法，通过这种方法可以在模拟研究中连续改变材料的性质。这是使用原子模拟以实验无法获得的方式理解机制和属性的关键之一。
2006-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Probing the possibility of coexistence of martensite transition and half-metallicity in Ni and Co-based full Heusler Alloys : An ab initio Calculation
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了Heusler合金Ni $_{2}BC$和Co $_{2}BC$（$B$ = Sc、Ti、V、Cr、Mn以及Y、Zr、Nb、Mo、Tc; $C$ = Ga、Sn）的力学、电学和磁学性质。在电子结构（态密度）和力学性质（四轴剪切常数）以及磁相互作用（海森堡交换耦合参数）的基础上，我们详细探讨了这些材料的性质。我们计算了这些合金在（面心）立方奥氏体结构中的形成能，以探讨所有这些材料的稳定性。从能量的角度来看，我们已经研究了电子稳定的合金的可能性，有一个tetraquinone相的能量低于相应的立方相。大量的磁性合金被发现具有立方相作为它们的基态。另一方面，对于另一类合金，已经发现四元相与立方相相比具有较低的能量。此外，我们发现四重态剪切常数的值显示出一致的趋势：对于不倾向于四重态转变的材料，四重态剪切常数的值为高正值，而对于其他材料，四重态剪切常数的值为低或负值。在文献中，已经看到经历马氏体转变的材料被发现本质上是金属的。我们在这里探测是否有任何Heusler合金，它有一个倾向，进行四重态转变，并在同一时间拥有一个高自旋极化在费米能级。从我们的研究中发现，在表现出马氏体相作为其基态的四种材料中，其中三种材料，即Ni $_{2}$ MnGa、Ni $_{2}$ MoGa和Co $_{2}$ NbSn具有金属性质;相反，Co $_{2}$ M…
2016-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, magnetic and transport properties of full and half-metallic thin film Heusler alloys
采用{ \em ab initio}计算和蒙特卡罗模拟相结合的方法研究了半金属Heusler合金Co $_{2}$ FeSi，Co $_{2}$ FeAl，Co $_{2}$ MnSi和Co $_{2}$ MnAl的电子和磁性.电子结构分析使用平面波码量子Espresso和磁交换相互作用确定使用KKR方法。通过蒙特卡罗模拟从磁交换相互作用获得居里温度。此外，采用Kubo-Greenwood方法，利用完全相对论KKR方法，得到了由两个半无限铂引线和一个Heusler层组成的三层体系的电子输运性质.重点是热电性能，即塞贝克效应及其自旋依赖性。事实证明，已经很薄的赫斯勒层在系统中提供了高度极化的电流。这是由于随着厚度的增加，半金属量的恢复。费米能级附近自旋下降电子的电子态的缺乏抑制了该自旋通道对总电导率的贡献。这强烈地影响了这种系统的热电性质，并导致极化热电流。
2013-11-08 cond-mat.mtrl-sci
