Phonon transport in single-layer Mo1-xWxS2 alloy embedded with WS2 nanodomains
二维（2-D）过渡金属二硫属化合物（TMD）具有许多有趣的物理和化学性质，使其成为电子、光电和能源应用的理想材料。调节二维（2-D）材料的热导率可以扩展它们在许多这些领域中的适用性。在本文中，我们提出了一种策略，使用合金化和纳米畴抑制2-D材料的热导率。为了预测嵌入纳米畴的2-D合金的热导率，我们采用格林函数方法来评估由于合金化和纳米畴嵌入的声子散射强度。我们的第一性原理驱动的声子玻尔兹曼输运方程计算表明，单层二硫化钼的热导率可以降低到小于十分之一的本征热导率后，合金与W和引入纳米畴由于强散射的高和低频声子。并讨论了进一步降低导热系数的策略。
2016-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Study of the composition dependence of the ionic conductivity of LiH_{x}D_{1-x} alloys
最近的观察表明，在离子晶体的固溶体AgCl $_x$ Br $_{1-x}$、AgCl-CdCl $_2$、AgBr-CdBr $_2$的一定组成下，电导率表现出明显大于末端组分的电导率的值。在这里，我们调查的电导率$σ$的LiH $_x$ D $_{1-x}$固溶体-这是在燃料储氢应用中的突出的重要性-并发现，在整个组合物范围内没有最大值可能发生在$σ$与x的依赖性。
2017-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Gamma-irradiation influence on the initial magnetic conductivity of based on the system Fe-Si-B amorphous and nanocrystalline alloys
采用电感因子测定法研究了Fe-Si-B非晶和纳米晶合金的初始磁导率μi与γ辐照剂量的关系。结果表明，非晶态Fe-Si-B合金经Ni和Mo合金化后，μi的辐射灵敏度提高。与合金化金属玻璃相比，纳米晶磁性合金的初始磁导率对γ辐照的敏感性较低。研究表明，辐照对初始磁导率的影响是由于在金属玻璃的结构中以及纳米晶合金的非晶基体中产生了非磁性结合。
2012-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Low thermal conductivity of iron-silicon alloys at Earth core conditions with implications for the geodynamo
地核由铁（Fe）与轻元素合金组成，例如，硅（Si）。它的导热性对地球的热结构、演化和动力学有着至关重要的影响，因为它控制着维持地球历史上地球发电机所需的热量和成分来源的大小。在这里，我们直接测量固体Fe和Fe-Si合金的热导率高达144 GPa和3300 K。在132 GPa和3000 K下，15at%的Si合金化在Fe中显著地降低了其电导率约2倍。含有15at% Si的外芯的电导率约为20 W m-1 K-1，在类似的压力-温度条件下低于纯Fe。这表明，一个较低的最小热流，约3太瓦，通过核幔边界比以前预期的，因此更少的热能需要操作的地球发电机。我们的研究结果提供了内核年龄可能超过20亿年的关键限制。
2020-06-12 cond-mat.mtrl-sci
An investigation of high entropy alloy conductivity using first-principles calculations
Kubo-Greenwood方程结合第一性原理Korringa-Kohn-Rostoker相干势近似（KKR-CPA）可以计算T = 0 K时无规合金的直流剩余电阻率。我们实现了这种方法在一个基于多重散射理论的从头算软件包，MuST，并将其应用到高熵合金Al $_x$ CoCrFeNi的剩余电阻率作为$x$的函数的从头算研究。计算的折射率与实验数据进行了比较。我们还预测了难熔高熵合金MoNbTaV $_x$ W的剩余电阻率。计算的电阻率趋势也解释了使用理论参数。
2021-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity and diffusion-mediated localization in Fe_{1-x}Cr_{x} Alloys
本文应用一个新的Kubo-Greenwood型公式结合广义Feynman图技术，报道了无序Fe_{1-x} Cr_{x}合金热输运性质的第一性原理计算。图解法简化了无序诱导散射对两个粒子关联函数的影响，从而重整化热流算子来计算组态平均的晶格热导率和扩散率。在这种情况下，热导率K（T）在低温区域（T < 20 K）中显示出近似的二次T依赖性，其随后在高T下平滑地上升到与T无关的饱和值。从热扩散率数据的迁移率边缘的数值估计产生的局部状态的分数。得出的结论是，复杂的无序散射过程中，力常数占主导地位的无序合金，如铁铬，往往本地化的振动模式相当显着。
2011-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Combined ab initio and empirical model of the thermal conductivity of uranium, uranium-zirconium, and uranium-molybdenum
在这项工作中，我们开发了一个实用的和一般的金属和金属合金的热导率建模方法，集成从头算和半经验物理为基础的模型，以最大限度地发挥这两种技术的优势。该方法支持创建高精度，机械，可扩展的合金导热率建模。该模型在先进核反应堆潜在燃料--α-U和富U的U-Zr和U-Mo合金上得到了验证。铀基燃料的安全使用需要对燃料的热传输特性有定量的了解。该模型结合了声子和电子的贡献，在很宽的温度范围内与实验数据显示出良好的一致性，并提供了对不同温度下控制热导率的不同物理因素的洞察。该模型足够通用，可以包含更复杂的效应，如额外的合金物质、缺陷、嬗变产物和惰性气体气泡，以预测复杂金属合金（如铀合金燃料系统）在燃耗下的行为。
2018-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity of disordered binary alloys : a formulation
本文提出了一种计算无规合金组态平均晶格热导率的公式。我们的配方是基于增广空间定理，介绍了我们中的一个，结合广义图解技术。图解方法在很大程度上简化了包括无序校正的影响的问题。该方法使我们能够获得一个表达式的有效热流的情况下，无序的合金，这反过来又是用于库博-格林伍德型公式的热导率。我们表明，无序散射重整化的声子传播以及热流。对电流项的修正与传播子的自能有关。我们还研究了简化梯形图近似中顶点修正的效果。定义了一个模式依赖的扩散率$D_γ$，然后在不同的模式平均的总热扩散率。实施方案，所述形式主义进行了讨论。给出了NiPd合金晶格热导率随频率和温度变化的一些初步数值结果，并与实验结果进行了比较。我们还显示了数值结果的频率依赖性的热扩散率平均模式。
2005-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Mode- and Space- Resolved Thermal Transport of Alloy Nanostructures
纳米结构的半导体合金由于声子的散射而获得超低的热导率，具有宽范围的平均自由程（MFP）。在这些材料中，长MFP声子分散在纳米尺度的边界，而短MFP高频声子被合金化引入的无序点缺陷所阻碍。虽然这一趋势已被简化的分析和数值方法所证实，但从头算空间分辨方法仍然难以捉摸。为了填补这一空白，我们计算的导热系数降低多孔合金通过求解模式分辨玻尔兹曼输运方程的声子使用有限体积法。我们分析了不同的合金，长度尺度，浓度和温度，在整个配置空间的热导率获得了非常大的减少。例如，对于孔隙率为25%的Al $_{0.8}$ In $_{0.2}$ As，发现约97%的减少。此外，我们采用这些模拟来验证我们最近引入的“弹道修正模型”（BBM），这是一种使用块体合金的特征MFP和材料的长度尺度来估计有效热导率的方法。然后，该模型被用来提供设计合金基纳米结构的指导原则。值得注意的是，它阐明了多孔合金，如Si $_{x}$ Ge $_{1-x}$如何获得比多孔Si或Ge更大的热导率降低，同时也解释了为什么我们不应该期望在合金中有类似的行为，如Al $_{x}$ In $_{1-x}$ As。通过考虑不同尺度下散射的协同作用，我们为超低热导率材料的设计提供了一条途径。
2022-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-wide-band-gap group-III nitrides are of interest for applications in deep-ultraviolet optoelectronics and power electronics. Such devices must be able to efficiently dissipate heat generated from their operation, making the thermal conductivity of the constituent materials an important parameter for high-power applications. We have investigated the phonon-limited thermal conductivity of AlN, GaN, and Al$_x$Ga$_{1-x}$N using first-principles calculations, with a focus on the effects of compositional and isotopic disorder. Our Boltzmann-transport-equation calculations show that the maximum…
2019-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Experimental study of extrinsic spin Hall effect in CuPt alloy
实验研究了在轻金属Cu中系统地添加Pt对自旋霍尔角的影响。我们对Py/CuPt双层膜进行了自旋矩铁磁共振测量，发现随着Pt浓度的增加，CuPt合金的自旋霍尔角增加。在CuPt合金中，只有28%的Pt能产生与Pt相近的自旋霍尔角。我们进一步提取了不同Pt浓度下CuPt合金的自旋霍尔电阻率，发现在低Pt浓度下斜散射的贡献较大，而在高Pt浓度下侧跳的贡献较大.从技术的角度来看，由于CuPt合金可以承受高的加工温度，并且Cu是Si平台中最常见的金属化元素，因此将基于CuPt合金的自旋电子器件集成到现有的Si制造技术中会更容易。
2017-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Large Spin Hall Effect in an Amorphous Binary Alloy
我们研究了W-Hf薄膜的自旋霍尔效应，在低于70% W时，W-Hf薄膜表现出从偏聚相混合物到金属玻璃的相变。自旋霍尔角的测定与平面谐波霍尔电压技术。由于伴随的电阻率跳变，自旋霍尔角在相变的成分处显示出明显的最大值。然而，自旋霍尔电导率从W降低到Hf，在相变中具有弱的不连续性。非晶W $_{0.3}$ $_{0.7}$ Hf的最大自旋霍尔角为$θ_\mathrm{SH} = -0.25$。自旋霍尔电导率从第一原理计算的HCP，面心立方和体心立方固溶体的详细比较提供了有价值的洞察这个二元系统的合金化物理。
2018-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Thermal Transport in Phase-Transition Layered 2D Alloys WSe2(1-x)Te2x
过渡金属二硫属化物（TMD）合金由于其可调的电子性质，特别是双金属相变，以及在固态存储器和热电材料中的潜在应用，近年来引起了人们的极大兴趣。然而，层状二维（2D）TMD合金的热导率仍然在很大程度上未被探索，尽管它在TMD使能设备的可靠性和功能性中起着关键作用。在这项工作中，我们研究了温度依赖的各向异性热导率的相变二维TMD合金WSe 2（1-x）Te 2 x在两个面内方向（平行于基面）和交叉平面方向（沿c轴）使用时域热反射测量。在WSe 2（1-x）Te 2x合金中，由于不同声子模式之间的非平衡输运，观察到跨平面热导率取决于加热频率（泵浦激光的调制频率）。利用双通道热传导模型，我们提取了各向异性导热系数在平衡极限。当x从0.4增加到0.6时，由于层状2D合金中从2 H到Td相的相变，观察到交叉平面和面内热导率的明显不连续性。与原始的2 H WSe 2和Td WTe 2相比，由于原子无序，TMD合金的热导率的温度依赖性变得较弱。这项工作作为一个重要的起点，探索声子输运层状2D合金。
2018-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Emergent spin Hall conductivity in Tantalum-Rhenium alloys
本文研究Ta-Re合金的自旋霍尔电导率，发现约60 at.% Ta时因费米能级调控而显著增强，并用太赫兹发射实验和刚性能带模型验证了该增强效应。
2025-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Scaling Analysis of Anomalous Hall Resistivity in the Co$_{2}$TiAl Heusler Alloy
研究了Co $_{2}$ TiAl Heusler合金的磁输运特性，包括不同磁场下的电阻率（$ρ_{xx}$）、不同温度下的等温磁电阻和霍尔电阻（$ρ_{xy}$）。Co $_{2}$ TiAl合金在居里温度（T $_{C}$）$\sim$ 125 K以下表现出顺磁（PM）到铁磁（FM）的转变。在FM区，电阻率和磁阻揭示了自旋翻转电子-磁振子散射，霍尔电阻率揭示了反常霍尔电阻率（$ρ_{xy}^{AH}$）。异常霍尔电阻率与电阻率的标度建立了负责异常霍尔电阻率的非本征散射过程;然而，与侧跳贡献相比，偏斜散射是主导机制。磁电阻和侧跳对异常霍尔电阻率的贡献之间一一对应，验证了电子-磁振子散射是侧跳对异常霍尔电阻率的贡献的来源。
2019-08-16 cond-mat.mtrl-sci
First-principles quantitative prediction of the lattice thermal conductivity in random semiconductor alloys: the role of force-constant disorder
对半导体合金的晶格热导率$κ_{\ell}$的标准理论理解假定质量无序是声子散射的最重要来源。与此相反，我们表明，迄今为止被忽视的贡献的力常数（IFC）的障碍是必不可少的准确预测的$κ_{\ell}$的极性化合物，其特征在于一个复杂的原子尺度结构。我们发展了一种基于特殊的准随机结构和格林函数的\emph{ab initio}方法，并包括IFC无序的作用，并应用它来计算$\mathrm{In_{1-x}Ga_xAs}$和$\mathrm{Si_{1-x}Ge_x}$合金的$κ_{\ell}$。我们发现，虽然对于$\mathrm{Si_{1-x}Ge_x}$，声子合金散射主要由质量无序，对于$\mathrm{In_{1-x}Ga_xAs}$，IFC无序的列入是基本的，以准确地再现实验观察到的$κ_{\ell}$。由于大多数III-V族和II-VI族随机半导体合金都存在复杂的原子尺度结构，因此我们希望我们的方法适用于广泛的材料。
2017-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Optimizing phonon scattering by tuning surface-interdiffusion-driven intermixing to break the random-alloy limit of thermal conductivity
利用非平衡分子动力学模拟结合光谱热流计算，研究了超晶格（SL）的跨面热导率$κ$随界面从完全突变到完全混合的演化.我们强调的作用，表面相互扩散驱动的混合通过计算的$κ$ SL与变化的界面粗糙度，其调整允许的$κ$值远低于“合金极限”和突然的界面极限在相同的情况下。不同频率范围内合金和界面散射之间的相互作用为预测热导率的最小值提供了物理基础。更具体地说，我们还探讨了界面粗糙度如何影响SL材料的热导率具有广泛的原子质量和键强度的跨度。特别地，我们发现：（i）只有当SL的“间隔物”厚度增加到临界值时，粗糙SL的$κ$才能突破相应的“合金极限”。(ii)$κ$是否随界面粗糙度单调变化，在很大程度上取决于SL材料的声子输运周期长度和本征行为。特别地，对于大周期的SL，存在一个最佳的界面粗糙度，使热导率最小。(iii)表面相互扩散驱动的混合是更有效地实现低$κ$低于合金极限的SL材料与大的质量失配比小。(iv)对于具有大晶格失配的SL材料（即，结合强度）来设计具有远低于“合金极限”的$κ$的理想突变界面结构。这些结果对优化热传输的热管理和热电材料的发展具有明确的意义。
2019-08-16 cond-mat.mtrl-sci
What determines the sign of the spin Hall effects in Cu alloys doped with 5d elements?
采用密度泛函理论和Hartree-Fock近似相结合的方法，系统地研究了掺杂系列5d元素的Cu合金的自旋霍尔效应（SHE）.我们发现不仅5d和6p轨道的自旋轨道相互作用（SOI），而且杂质的5d轨道的局域关联，是决定自旋霍尔角（SHA）的符号。适当地包括所有这三个因素，我们预测了系列中每种合金的SHA。CuIr和CuPt的符号对局部相关的扰动敏感。这一观察结果有利于控制横向自旋霍尔电压的符号。
2015-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect of alloys: Extrinsic and intrinsic contribution
基于Kubo的线性响应理论，给出了自旋轨道诱导自旋霍尔效应的完全相对论描述。通过对自旋电流密度引入适当的算符，得到了自旋霍尔电导率（SHC）的Kubo-Stageda型方程。使用Korringa-Kohn-Rostoker（KKR）能带结构方法结合相干势近似（CPA）的实施允许对各种合金系统进行详细的调查。的SHC分解为内在和外在的贡献建议。伴随计算的斜散射贡献的SHC使用玻尔兹曼方程证明了等价的Kubo形式主义在稀合金制度，并支持建议的分解方案。
2010-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Optical phonon modes assisted thermal conductivity in p-type ZrIrSb Half-Heusler alloy: A combined experimental and computational study
具有18价电子数的半赫斯勒（HH）合金在与热电相关的研究领域引起了极大的兴趣。了解这些具有半导体基态的系统所表现出的新颖的输运性质是该领域的一个重要焦点。大多数HH合金显示的大热导率在改善品质因数（ZT）方面具有主要障碍。此外，了解重组分HH合金的热传导机制是一个有趣的方面。本文通过实验研究、声子色散和电子能带结构计算，研究了ZrIrSb的高温热电性能。发现ZrIrSb在室温附近表现出明显较低的电阻率和Seebeck系数，这是由于Ir/Sb和空位之间存在反位无序。有趣的是，在ZrIrSb中，晶格热导率由声学和低频光学声子模式之间的耦合决定，该耦合源于较重的Ir/Sb原子。由于带边界附近的光学声子激发，这种耦合导致Umklapp过程的增强，导致\k{appa} L的较低幅度。我们的研究指出，在一个简单的单胞内同时存在两个重质量元素可以大大降低晶格自由度。
2021-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Optical conductivity in disordered alloys : an approach via the augmented space recursion
本文计算了无规二元合金CuAu和AgAu的组态平均电导率。我们的公式是基于Mookerjee [J. Phys. C：Solid State Phys. { \bf 6} 1340（1973）]提出的增广空间形式主义，并且通过Viswanath和Müller [“The user friendly recursion method”，Troisieme Cycle de la Physique，en Suisse Romande（1993）]提出的递归过程直接获得光学电导率。
2005-12-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Tuning of structural phase, magnetic spin order and electrical conductivity in mechanical alloyed material of alpha-Fe2O3 and alpha-Cr2O3 oxides
将α-Fe_2 O_3和α-Cr_2 O_3机械合金化，制备Fe_（1-x）Cr_xO_3氧化物，x = 0.2-0.8。同步辐射X射线衍射和Raman光谱表明，合金化态样品中存在α-Fe_2 O_3和α-Cr_2 O_3相的不均匀结构。合金化样品具有软铁磁特性，具有两个Morin转变的特征。合金化态样品经热处理后组织均匀，Cr原子成功地进入α-Fe 2 O3中Fe原子的晶格位置。热处理后的样品的磁和电性能得到了改善。例如，倾斜的反铁磁顺序已出现作为热处理的效果，而不管在Fe 1-xCrxO 3中的Cr含量。在临界磁场下观察到了由磁场引起的自旋翻转转变，该临界磁场依赖于体系中Cr的含量。室温下的穆斯堡尔谱具有两个六重态。穆斯堡尔参数的变化表明，在Fe 1-xCrxO 3的菱面体结构的Fe和Cr离子之间的磁自旋顺序的分布。的电导率，来自热处理样品的电流-电压特性，已通过增加α-Fe 2 O3结构中的Cr含量而增强。实验结果已被解释的基础上，在文献中的理论模型。
2020-01-09 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
Dopant-segregation to grain boundaries controls electrical conductivity of n-type NbCo(Pt)Sn half-Heusler alloy mediating thermoelectric performance
未来热电材料的科学驱动设计需要深入了解微观结构和传输特性之间的基本关系。多晶材料中的晶界通过空间电荷效应引起的声子散射或电子俘获来影响热电性能。然而，目前缺乏对晶界相关特征的仔细研究，阻碍了性能的进一步优化。在这里，我们研究了n型NbCo 1-xPtxSn半Heusler合金，这是通过球磨和放电等离子烧结（SPS）合成的。在一个样品上进行SPS后退火，导致改善的低温电导率。用电子显微镜和原子探针断层扫描对两种样品的显微结构进行了观察。退火后，晶粒尺寸从约230 nm增大到约2.38 μm。Pt被发现在晶粒内和晶界处，在那里它局部地降低电阻率，如通过原位四点探针电导率测量所评估的。我们的工作展示了微观结构和电导率之间的相关性，通过调整晶界的化学成分为未来的微观结构优化提供了机会。
2021-07-01 cond-mat.mtrl-sci
First-principles evaluation of intrinsic, side-jump, and skew-scattering parts of anomalous Hall conductivities in disordered alloys
我们开发了一个第一性原理的程序，个人评价的固有的，侧跳，和倾斜散射的贡献异常霍尔电导率$σ_{xy}$。该方法是基于Kubo-Bastin公式中$σ_{xy}$的每个起源的不同微观导电过程。我们还提出了一种方法来实现这个计划的紧束缚线性松饼-锡轨道（TB-LMTO）方法与相干势近似（CPA）。对无序FePt和FePd合金的计算表明了该方法的有效性。我们发现，估计值的每个起源的$σ_{xy}$表现出合理的依赖于这些无序合金中的电子散射。
2016-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced spin Hall effect by electron correlations in CuBi alloys
最近在CuBi合金中的实验获得了-0.24的大自旋霍尔角（SHA）（Niimi等人，Phys.Rev.Lett. 109，156602（2012））。我们发现，SHA可以显着增强由Bi杂质接近Cu表面。这种增强的机制是双重的。一种是表面局域杂质态的杂化减弱，并结合库仑关联效应。另一种是由于表面传导电子的低维态，导致杂质对斜散射的进一步增强。此外，我们注意到，在SHA的符号之间的差异的实验和以前的理论只是由SHA的不同定义。这重新确立了斜散射作为CuBi合金中自旋霍尔效应的基本机制。
2015-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio theory of the spin-dependent conductivity tensor and the spin Hall effect in random alloys
我们提出了一个扩展的相对论电子输运理论的标准（电荷）的随机合金的电导率张量的紧束缚线性松饼-锡轨道方法的所谓的自旋相关的电导率张量，它描述了Kubo的线性响应的自旋电流外部电场。该方法是基于有效的电荷和自旋电流运营商，对应于intersite电子输运和nonrandom，这简化了配置平均的相干势近似的装置。特别注意的是费米海项的自旋相关的电导率张量，其中包含一个非零的非相干部分，在标准的电导率张量。所开发的形式主义适用于自旋霍尔效应在二元无规doppler合金，无论是在模型水平上，并为Pt基合金的面心立方结构。我们表明，自旋霍尔电导率由三个贡献（一个内在的和两个外在的）表现出不同的浓度依赖性在稀释极限的合金。所选的Pt合金（Pt-Re，Pt-Ta）的结果导致自旋霍尔角约0.2，这些相当大的值得到的组合物，属于热力学平衡相。因此，这些合金可以被认为是用于有效电荷到自旋转换的其它系统的替代物，所述其它系统通常是亚稳晶体或金属玻璃。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weyl semimetal phases and intrinsic spin-Hall conductivity in SbAs ordered alloys
研究发现Sb₁₋ₓAsₓ有序合金在所有破缺反转对称的As组分下均存在WSM相，具12个外尔点及大自旋霍尔电导率，且Sb₀.₅As₀.₅与GaAs(111)近晶格匹配，有望集成传统半导体。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity of disordered NiPd and NiPt alloys
本文对二元合金NiPd和NiPt的晶格热导率进行了数值计算。目前的工作是我们的早期论文的延续[PRB，72，214207（2005）]，该论文已经开发了一个理论框架，用于计算无序合金中的构型平均晶格热导率和热扩散率。该公式是根据增广空间定理结合散射图技术。在本文中，我们将显示依赖于一系列变量，如声子频率，温度和合金成分的晶格热导率。讨论了$κ(T)$的温度依赖性及其与热导率的关系。$κ$的浓度依赖性似乎证明了Kittel、Slack等人所讨论的最小热导率的概念。我们还研究了频率和成分的依赖性的平均模式的热扩散率。该量的数值估计给出了关于迁移率边缘的位置和离域的频谱中的状态的分数的想法。
2006-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Improved model for the thermal conductivity of binary metallic systems
我们扩展和修正莫特的两个波段模型的组成依赖性的热导率和电导率在二元金属合金的基础上高通量时域热反射（TDTR）测量扩散倍数和散射密度计算从第一原理。检查PdAg，PtRh，AuAg，AuCu，PdCu，PdPt和NiRh二元合金，我们发现，在莫特模型中考虑的两个主要的散射带的性质随合金的变化，并应被解释为占主导地位的元素特定的s-和/或d-轨道的组合。使用计算的轨道和元素分辨的状态密度值计算与密度泛函理论作为输入，我们确定了正确的轨道混合，占主导地位的电子散射的所有检查合金，并发现拟合模型和实验之间的良好协议。建议的电阻率的组成依赖性的描述可以很容易地实现到CALPHAD框架。
2016-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Synergetic enhancement of power factor and suppression of lattice thermal conductivity via electronic structure modification and nanostructuring on Ni and B co-doped p-type Si-Ge alloy
为了同时实现高功率因数和低晶格热导率的硅锗基热电材料，我们采用，在这项研究中，建设性地修改电子结构附近的化学势和纳米结构的低温和高压烧结纳米晶体粉末。掺杂镍以在价带边缘附近产生杂质态，用于提高功率因数，掺杂硼以调节载流子浓度。采用机械合金化和低温高压烧结工艺制备了名义成分为Si_（0.65-x）Ge_（0.32）Ni_（0.03）B_x（x = 0.01，0.02，0.03和0.04）的纳米结构样品。塞贝克系数达到321 μVK-1，电阻率为4.49 mΩcm，在1000 K时功率因数达到2.3 Wm-1 K-2。在1000 K时，Si_（0.65-x）Ge_（0.32）Ni_（0.03）B_（0.03）的热导率降低到1.47 W_m ~（-1）K ~（-1），ZT值达到1.56
2021-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Composition Tuning of the Anomalous Hall Effect in Isoelectronic L10 FePd1-xPtx Alloy Films
从实验和理论上研究了L10 FePd_（1-x）Ptx合金薄膜的反常霍尔效应（AHE）。我们发现，内在贡献（？sigma_int_AH）对AHE的贡献可以显著增加，而非本征侧跳贡献（sigma_int_AH）对AHE的贡献可以显著增加。sj_Δ H）可以从略大于σ j_Δ H连续地减小。L10 FePd中的int_AH远小于sigma^？int_AH在L10 FePt中，通过增加Pt组成x.我们表明，这种化学成分调谐的内在贡献是由更强的自旋-轨道耦合强度的Pd/Pt网站时，较轻的Pd原子被较重的Pt原子取代。我们的研究结果提供了一种手段，操纵铁磁合金中的竞争AHE机制，更全面地了解AHE和铁磁合金的技术应用。
2012-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Influence of complex disorder on skew-scattering Hall effects in $L1_0$-ordered FePt alloy
我们通过第一性原理计算表明，L $1_0$有序FePt的斜散射异常霍尔角和自旋霍尔角极大地取决于不同类型的无序。与富Pt侧相比，当朝向富Fe侧稍微偏离化学计量比时，获得不同符号的AHE。对于化学计量的样品，短程有序的缺陷霍尔角有深远的影响，并可以改变它们的一个因素相比，不相关的障碍的情况下，$2$。这可能解释了实验中测量到的异常霍尔角的巨大范围，这些霍尔角经历了不同的制备过程，因此它们的晶体学质量可能不同。
2016-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect in the high-resistivity high-entropy alloy AlCrMoW
本研究通过磁控共溅射制备了高熵合金 Al$_{x}$(CrMoW)$_{1-x}$ 薄膜，发现其在高电阻率下具有最大自旋霍尔角 -0.12，且实验与理论计算吻合，为自旋霍尔器件工程提供了一类新材料。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Dzyaloshinskii-Moriya interaction and Hall effects in the skyrmion phase of MnFeGe alloys
我们进行了密度泛函理论计算表明，在富铁锰$_{1-x}$ Fe $_x$ Ge合金的skyrmion相的电子动力学是由贝里相物理。我们观察到Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的大小，直接与混合空间-动量Berry相相关，随着浓度$x$的变化而改变符号和大小，与Shibata { \it et al.}的数据直接相关，Nature Nanotech. { \bf 8}，723（2013）.计算的FeGe的反常和拓扑霍尔效应也与现有的实验符合得很好。我们进一步开发了一个简单的紧束缚模型，能够解释这些发现。最后，我们表明，绝热Berry相图片违反了富锰限制的合金。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci
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
Coherent description of the intrinsic and extrinsic anomalous Hall effect in disordered alloys on an $ab$ $initio$ level
本文对反常霍尔效应（AHE）作了一个统一的描述，它适用于纯合金和无序合金系统，对所有的AHE源一视同仁。这是通过使用完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker（KKR）格林函数方法结合相干势近似（CPA）合金理论来实现Kubo-Stencheda方程。应用纯元素铁磁体bcc-Fe和fcc-Ni导致的结果完全符合以前的工作。对于fcc-Fe $_x$ Pd $_{1-x}$和fcc-Ni $_x$ Pd $_{1-x}$合金体系，在整个浓度范围内的反常霍尔电导率（AHC）都能达到与实验非常满意的一致。为了解释这些结果的内在AHC的定义的扩展建议。绘制相应的非本征AHC与纵向电导率的线性关系被发现在稀释制度，允许详细讨论的歪斜和侧跳散射过程的作用。
2010-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Conductivity and Anomalous Hall Conductivity in Full Heusler compounds
用密度泛函理论高通量地计算了120多个全Heusler化合物的自旋霍尔电导（SHC）和反常霍尔电导（AHC）。电子结构被映射到Wannier基上，并利用线性响应理论得到电导率。结果表明，SHC或AHC下的机理不能简单地与价电子数或原子量有关，而是与电子结构的细节有关，而这些细节只能通过计算得到。高通量计算对于筛选出所需材料是有效的。根据我们目前的研究结果，Cu2CoSn，以及Co2MnAl和Co2MnGa是自旋电子材料的候选者，因为它们的高SHC和AHC值，这可以有利于自旋扭矩驱动的纳米器件。
2021-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Diameter dependence of SiGe nanowire thermal conductivity
理论计算了SiGe合金纳米线的热导率随纳米线直径、合金浓度和温度的变化关系，得到了与实验结果相一致的定量结果。我们的研究结果占较弱的直径最近观察到的Si $_{1-x}$ Ge $_x$纳米线（$x<0.1$）的热导率的依赖性，相比纯Si纳米线。我们还提出了在全范围内的合金浓度，$0 \leq x \leq 1$，这可能作为一个基础，与未来的实验比较高合金浓度纳米线的计算。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Compositionally-modulated Si1-xGex multilayers with cross-plane thermal conductivity below the thin-film alloy limit
我们描述的外延Ge/Si多层膜的跨平面的热导率，可以系统地降低到非常低的值，相比，无论是与体和薄膜SiGe合金的相同的平均浓度，通过简单地改变组成层的厚度。从头计算表明，部分相互扩散的Ge到Si的间隔，这自然会导致Ge偏析生长过程中，起着决定性的作用，降低导热系数低于可以实现没有相互扩散（完美的超晶格），或与总的相互扩散（合金限制）。这种现象类似于先前在具有嵌入式纳米颗粒的合金中观察到的现象，并且它强调了同时结合合金和纳米尺寸的散射体以最小化热导率的重要性。因此，我们的计算表明，超晶格与尖锐的界面，这是常见的，但难以实现，比成分调制的Si1-xGex多层膜在寻找超低热导率的材料。
2013-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong enhancement of the spin Hall effect by spin fluctuations near the Curie point of FexPt1-x alloys
最近在具有强自旋轨道相互作用的非磁性重金属体系中观察到了强自旋霍尔效应（SHE）。这些SHE要么归因于固有的带结构效应，要么归因于杂质的非本征自旋相关散射，即侧跳或斜散射。在这里，我们报告了一个非常强大的自旋霍尔效应，归因于自旋波动，在铁磁FexPt 1-x合金的居里点附近，可调x。这导致在相邻铁磁层上施加类似阻尼的自旋-轨道扭矩，该扭矩在该过渡区域中强烈地依赖于温度，具有指示FePt内的峰值自旋霍尔比的下限0.34（±）0.02的峰值。我们还观察到一个明显的峰值在FM/FePt界面的有效自旋混合电导，并确定在这些FexPt 1-x合金的自旋扩散长度。这些结果为强自旋涨落铁磁系统的自旋动力学和输运的基础研究提供了新的机会，并为有效产生强自旋电流的应用提供了新的途径。
2018-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Detection of hydrogen by the extraordinary Hall effect in CoPd alloys
研究了氢吸附对CoPd铁磁薄膜中异常霍尔现象（EHE）的影响。氢的吸附在非常霍尔效应系数中增加了一个正项，并通过磁滞回线的矫顽力和剩磁的相应变化来修改垂直磁各向异性。氢敏组分在Co浓度为20% < x < 50%的范围内响应最强，在EHE极性反转点x_0 ~ 38%附近响应最强。根据薄膜成分和操作领域，CoPd对低浓度氢的EHE响应可以达到数百%，这使得该方法和材料对于氢传感具有吸引力。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Switching of 3-Terminal Magnetic Tunnel Junctions by the Giant Spin Hall Effect of $\rm{Pt}_{85}\rm{Hf}_{15}$ Alloy
最近的研究表明，引入增加Pt电阻率的杂质可以提高其产生的自旋霍尔扭矩的效率。在这里，我们直接证明了这种策略的有用性，通过制造原型3端面内磁化磁性隧道结，利用自旋霍尔扭矩从$\rm{Pt}_{85}\rm{Hf}_{15}$合金，并测量开关的临界电流。我们发现，$\rm{Pt}_{85}\rm{Hf}_{15}$降低开关电流密度相比，纯铂的准静态斜坡电流偏置和纳秒级电流脉冲的约2倍，从而证明了这种方法的可行性，以协助开发高效的嵌入式磁存储器技术。
2018-01-01 cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric power factor in Ni-Fe alloy for active cooling applications
本研究通过机器学习筛选出Ni-Fe合金，其热电功率因数在200K时高达120 μW/{cm.K^2}，且有效热导率在250K以上超过纯铜，适用于主动冷却。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced THz emission from spintronic emitters with Pt-Al alloys
本文通过Pt-Al合金化提高电阻率以增强自旋霍尔角，从而改进Pt基自旋电子太赫兹发射器，实现太赫兹发射幅度提升67%。
2025-04-10 cond-mat.mtrl-sci
The anti-ordinary Hall effect in NiPt thin films
研究了第10族元素Ni和Pt二元合金中的反常霍尔效应。观察到在任何合金成分下，普通的霍尔效应都是负的（类电子）。除了在铁磁量子临界点附近外，反常霍尔效应也是负的。在接近临界点时，通过调节温度或合金的成分，可以将异常霍尔效应的符号改变为正（类空穴）。我们把这种“反寻常”的霍尔效应与相反的符号的普通和非凡的贡献的Berry相位奇异性，远离费米能量的铁磁交换能量的增加。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Probing the transport properties of Cantor-Wu alloys by means of femtosecond and nanosecond laser ablation
Munich University of Applied Sciences HM（慕尼黑应用科学大学）；University of Bristol（布里斯托大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；University of West Bohemia（西波希米亚大学）
研究以FeNi等Cantor-Wu合金为对象，通过飞秒与纳秒激光烧蚀实验结合第一性原理计算，揭示合金电子输运性质及磁相对其的依赖关系，发现单脉冲烧蚀阈值可作为非接触式灵敏探针。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Electrical resistivity, thermal conductivity, and viscosity of Fe-H alloys at Earth's core conditions
本研究通过第一性原理分子动力学模拟，探究了Fe-H合金在地球核部条件下的输运性质，发现H对电热输运影响小，主要降低密度，并给出核幔边界和内外核边界附近的热导率值。
2025-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Structural Disorder and Electronic Structure in Alloyed SrTiO3/SrFeO2.5 Compounds: A Theoretical Study
许多应用于燃料电池电极的混合离子/电子导体（MIEC）可以被认为是钙钛矿氧化物和有序氧空位化合物之间的合金。例如，在MIEC（STF）模型中，SrTiO_3晶格中存在低的氧扩散势垒，当其与本征氧缺陷的SrFeO_（2. 5）混合时，离子电导率可以得到很大的提高。同时，电子导电性可以通过控制合金的缺陷化学来优化。然而，这类合金的组态空间太大，难以直接进行原子建模，这阻碍了深入理解和预测建模。在本工作中，我们提出了一个团簇膨胀模型来描述无序SrTiO_3/SrFeO_（2.5）合金在Sr（Ti_（1-x），Fe_x）O_（3 -0.5x）（0<x<1）全固溶体成分空间内的能量学。用团簇展开蒙特卡罗模拟研究了原子的最低能量组态和晶格无序的起源。结合实际构型的表征，研究了不同化学计量比下合金的电子结构。我们发现用我们的原子模型计算的带隙随组分的演化与实验测量的结果是一致的。同时，带边分析表明，这种合金中的电子导电性可以促进Fe/Ti阳离子无序。以SrTiO_3/SrFeO_（2.5）合金为例，本文所采用的通用计算框架可以推广到其它相关的MIEC材料体系。
2018-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Alkali doping of Zn$_{\rm x}$Mg$_{\rm 1-x}$O alloys for $p$-type conductivity
针对超宽带隙氧化物空穴局域化限制$p$型导电的难题，本文发现碱金属掺杂的岩盐矿结构Zn$_{\ m x}$Mg$_{\ m 1-x}$O合金具有浅能级受主且不受施主补偿影响，带隙超4 eV，是实现$p$型掺杂的极具前景体系。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Toward 100% Spin-Orbit Torque Efficiency with High Spin-Orbital Hall Conductivity Pt-Cr Alloys
5d过渡金属Pt是用于在Pt/铁磁层（FM）异质结构中有效产生自旋-轨道力矩（SOT）的典型自旋霍尔材料。然而，长期以来，在巨大的工程努力下，Pt和Pt合金的类阻尼SOT效率（$ξ_{DL}$）仍然被限制为$ξ_{DL}$ <0.5。在这里，我们提出，与适当的合金元素，特别是3d过渡金属V和Cr，高自旋轨道霍尔电导率（$σ_{SH}{\sim}6.5{\times}10^{5}({\hbar}/2e)Ω^{-1}{\cdot} m^{-1}$）可以开发。特别是对于Cr掺杂的情况，Pt $_{0.69}$ Cr $_{0.31}$ /Co器件中极高的$ξ_{DL}{\sim}0.9$可以用$ρ_{xx}{\sim}133 μΩ{\cdot}cm$的中等Pt $_{0.69}$ Cr $_{0.31}$电阻率来实现。低临界SOT驱动开关电流密度的$J_{c}{\sim}3.2{\times}10^{6} A{\cdot}cm^{-2}$也被证明。Pt $_{0.69}$ Cr $_{0.31}$ /FM结构的阻尼常数（$α$）也被发现从纯Pt/FM情况下的0.078减小到0.052。这种Pt-Cr/FM异质结构的总体高$σ_{SH}$、巨大的$ξ_{DL}$、中等的$ρ_{xx}$和减小的$α$使其有希望用于通用的极低功耗SOT存储器应用。
2022-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Optical Hall conductivity of systems with gapped spectral nodes
我们计算的光霍尔电导率内的Kubo形式主义的系统有间隙的光谱节点，后者有一个幂律色散与指数n。光学电导率与n成正比，并且当频率接近带隙能量时存在特征对数奇异性。当n=1时，霍尔电导率几乎不受热涨落和无序的影响，而当n=2时，无序对输运性质的影响更大。
2012-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Effects of colored disorder on the heat conductivity of SiGe alloys from first principles
本文基于密度泛函理论与 QHGK 方法研究随机及空间关联质量无序对 SiGe 合金热导率的影响，揭示有色无序对声子热输运的广谱抑制作用，并使本征热电优值最高提升至 4 倍。
2024-08-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of ternary III-V semiconductor alloys: The role of mass difference and long-range order
采用平衡分子动力学和优化的Albe-Tersoff经验原子间相互作用势，研究了三元砷化物（III-As）半导体合金的热输运.现有的二元铝砷，砷化镓和铟砷的潜力进行了优化，以获得准确的声子色散和温度依赖性的热导率。三元III-V族的热输运计算通常采用虚拟晶体近似（VCA），其中结构被假定为随机合金，所有III族原子（阳离子）被视为具有有效加权平均质量。在这里，我们表明，显式处理原子质量是至关重要的，显式原子质量得到的热导率与平均VCA阳离子质量得到的值有很大不同。阳离子质量之间的差异越大，热导率的VCA预测越差。在VCA中的随机合金假设也受到挑战，因为X射线衍射和透射电子显微镜显示在InGaAs，InAlAs和GaAlAs外延层中的顺序。我们计算了三种常见类型的顺序[CuPt-B，CuAu-I，和三周期-A（TPA）]的热导率，并表明，实验结果为In $_{0.53}$ Ga $_{0.47}$ As和In $_{0.52}$ Al $_{0.48}$ As，这是晶格匹配的InP衬底，可以重现在分子动力学模拟与2%和8%的随机无序，分别。根据我们的研究结果，在三元III-As合金的热输运似乎是由质量差散射，这是更明显的比VCA建议，和长程序，这些合金支持之间的竞争。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
