Magnetic Compton profiles of disordered Fe$_{0.5}$Ni$_{0.5}$ and ordered FeNi alloys
本文研究了无序Fe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$和有序FeNi合金的磁康普顿轮廓（MCP），讨论了结构无序和电子关联之间的相互作用。相干势近似被用来模拟置换无序内的单网站近似，而本地电子关联捕获的动态平均场论。与实验数据的比较揭示了局域自旋密度近似在低动量区的局限性，我们表明，包括本地，但动态关联的实验光谱是很好的描述。我们进一步表明，使用本地自旋密度近似之间没有显着的差异被视为MCP光谱的无序Fe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$和一个假设的，有序的FeNi合金与一个简单的立方晶胞。只有通过包括电子相关，光谱显着分离，从第二布里渊区边界下降到零动量。有序和无序合金的MCP光谱之间的差异进行了讨论，也在原子类型的分解。最后，根据计算结果预测了有序FeNi合金沿[111]方向的MCP轮廓形状。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of local arrangement of Fe and Ni on the phase stability and magnetocrystalline anisotropy in Fe-Ni-Al Heusler alloys
在密度泛函理论计算的基础上，研究了Fe、$_2$、Ni、$_{1+x}$、Al、$_{1-x}$ Heusler合金的原子排列和Ni取代Al对合金基态结构和磁性的影响.本文系统地讨论了Fe、Ni原子重排形成的五种Heusler型结构之间的竞争及其热力学稳定性。所有富Ni的Fe、$_2$、Ni、$_{1+x}$、Al、$_{1-x}$均分解为Fe、$_2$、NiAl和~FeNi的两相混合物。Al对Ni的连续取代导致了基态结构的变化，最终导致磁晶各向异性能（MAE）的增加。我们预测化学计量的Fe $_2$ NiAl的基态结构，具有近立方晶格参数，但具有单轴MAE的Fe和Ni的交替层，其甚至大于四元L1 $_0$ -FeNi。这为提高FeNi基永磁体的相稳定性和磁性能开辟了一条新的途径。
2021-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Integrated ab initio modelling of atomic order and magnetic anisotropy for rare-earth-free magnet design: effects of alloying additions in $\mathrm{L}1_0$ FeNi
本研究提出集成从头算建模方法，通过统一电子结构描述预测原子有序性、磁态依赖性及MCA等磁性能，以Fe₄Ni₃X和Fe₃Ni₄X体系为例，发现合金添加元素可通过磁场或低温退火促进四方有序并改善硬磁性能。
2024-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A first-principles investigation on the effects of magnetism on the Bain transformation of $α$-phase FeNi systems
采用基于广义梯度近似（GGA）的全势线性缀加平面波（FLAPW）方法，研究了磁性对$α$相FeNi体系Bain相变的影响.我们发现，在bcc Fe中的Ni杂质增加铁磁（FM）态的晶格常数，但不增加铁磁（NM）态的晶格常数。体心立方铁的剪切模量$G$和杨氏模量$E$也随着镍含量的增加而增加。所考虑的所有组合物显示出高剪切各向异性，并且体积模量与剪切模量的比率大于1.75，这意味着延展性。$[100]$方向的平均声速大于$[110]$方向的平均声速。Bain相变是马氏体相变的一个组成部分，研究表明Ni-$_{x}$-Fe-$_{1-x}$合金在NM态是弹性不稳定的，而在FM态不是。电子结构解释这些结果在费米能级的态密度。显然，在研究铁及其合金的贝恩相变时，磁性是不可忽略的。
2012-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Highly Complex Magnetic Structures Resulting From Hierarchical Phase Separation in AlCo(Cr)FeNi High Entropy Alloys
磁性高熵合金（HEAs）是一类新型的高性能磁性材料，具有多组分的集中成分和复杂的多相结构。虽然已经有许多关于它们有趣的磁性的报道，但是关于它们的分级多相结构和它们的局部磁性结构之间的相互作用的理解非常有限。通过采用高空间分辨率相关的磁性，结构和化学的研究，我们揭示了一个层次分解的B2 + A2结构的影响，在AlCo0.5Cr0.5FeNi HEA上形成的磁涡旋状态内个别A2（无序BCC）沉淀物，这是分布在一个有序的B2矩阵是弱铁磁性。在A2相的大磁畴中析出非磁性或弱铁磁性的B2相，并在A2相的富Fe-Co相间区域中析出强磁性的B2相。这些结果提供了重要的洞察力的起源，在这个HEA，这可以归因于一个复杂的磁化过程，包括连续反转的磁涡旋。
2021-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Origin of perpendicular magneto-crystalline anisotropy in L10-FeNi under tetragonal distortion
采用第一性原理密度泛函方法研究了L10有序FeNi合金中垂直磁晶各向异性的起源。我们发现，L10-FeNi的垂直MCA主要来自组成的Fe原子，这与最近的测量的Fe轨道磁矩的各向异性的L10-FeNi的X-射线磁性圆二色性是一致的。对自旋轨道相互作用的二阶微扰分析表明，占据的多数自旋带和未占据的少数自旋带之间的自旋翻转激发对垂直MCA有相当大的贡献，少数自旋带中的自旋守恒项也是如此.此外，MCA能量随着面内晶格参数减小（增加轴比c/a）而增加。MCA能量的增加可以归因于由于在压缩面内畸变下费米能级周围的Fe d（xy）和d（x2-y2）轨道分量的调制而导致的自旋翻转项的进一步增强。
2012-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Finite-temperature second-order perturbation analysis of magnetocrystalline anisotropy energy of L10-type ordered alloys
本研究提出一种纳入自旋轨道耦合的有限温度二阶微扰方法，研究L10型有序合金的磁晶各向异性能温度依赖的位点分辨贡献，复现了力定理结果，揭示了自旋模型的局限性，为理解巡游磁系统MAE的复杂本质提供了新见解。
2023-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Impact of local arrangement of Fe and Ni in Fe-Ni-Al Heusler alloys on the phase stability and magnetocrystalline anisotropy
基于密度泛函理论，结合超原胞方法，研究了Fe、$_2$、Ni、$_{1+x}$、Al、$_{1-x}$ Heusler合金的原子排列和Ni取代Al对合金基态结构和磁性的影响.本文系统地讨论了Fe和Ni原子重排形成的五种立方Heusler型结构之间的竞争，揭示了提高相稳定性和磁性能，特别是磁晶各向异性的途径。我们预测在Fe $_2$ NiAl的情况下，具有Fe和Ni交替层的基态立方结构具有最高的单轴MAE，其两倍于四元L1 $_0$ FeNi。在Al亚晶格上连续掺杂Ni，改变了Al的基态结构，降低了MAE。此外，还讨论了在有限温度下防止分解成稳定体系的相稳定性。富Ni的Fe、$_2$、Ni、$_{1+x}$、Al、$_{1-x}$均分解为Fe、$_2$、NiAl、FeNi的复相。
2021-12-30 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
A large anomalous Hall effect and Weyl nodes in bulk FeNi$_3$: a density functional theory study
本研究通过密度泛函理论发现块体FeNi$_3$基态为Weyl金属，存在大量Weyl节点及约10000 S/m的大本征反常霍尔电导率，为拓扑催化剂和自旋电子学应用提供新平台。
2025-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic insights into Cu segregation effects on irradiation-induced defect dynamics in medium-entropy alloys
Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET)（孟加拉国工程与技术大学）
本研究通过混合分子动力学和蒙特卡洛模拟，揭示了Cu偏析对FeNiCu中辐射诱导缺陷演化的影响，发现CSS结构能有效抑制缺陷簇生长并提升抗辐照肿胀能力。
2025-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Computational study on microstructure evolution and magnetic property of laser additively manufactured magnetic materials
增材制造（AM）为直接从粉末前体快速生产复杂形状的零件提供了前所未有的机会。但它在功能材料，特别是磁性材料方面的应用还处于起步阶段。在这里，我们提出了第一次尝试计算研究的微观结构演变和磁性材料（如铁镍合金）的选择性激光熔化（SLM）处理。采用有限元法计算了SLM工艺在Fe-Ni合金中产生的热历史，并由此计算了合金中的残余应力分布。利用有限元分析得到的温度信息和相图计算（CALPHAD）的结果，预测了$γ$ -Fe-Ni和FeNi $_3$相分数的演变和分布。基于残余应力与磁弹性能之间的关系，采用微磁学模拟方法研究了SLM处理后Fe-Ni合金的磁性能（磁化率、剩磁和磁畴结构）。结果表明，计算得到的铁镍合金的矫顽力与实验测量值相符。这项计算研究表明，通过集成FEA，CALPHAD和微磁学，增材制造磁性材料的模拟是一种可行的方法。
2019-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Finely Tunable Thermal Expansion of NiTi by Stress-Induced Martensitic Transformation and Thermomechanical Training
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Korea University（高丽大学）；Inha University（仁荷大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
本文通过应力诱导马氏体相变和热机械训练，实现NiTi合金热膨胀系数的精细调节，展示了接近零的平面CTE及进一步优化的可能。
2026-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Understanding early stages of low-temperature hydrogen-driven direct co-reduction of Fe-Ni mixed oxide thin films at the near atomic scale
Chair for Materials Discovery and Interfaces, Institute for Materials, Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学材料研究所材料发现与界面讲席）；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Center for Interface Dominated High Performance Materials (ZGH), Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学界面主导高性能材料中心）
研究通过Fe50Ni50Ox薄膜探究氧化物薄膜在近原子尺度下的低温度氢直接共还原过程，揭示了纳米结构和镍自催化效应在合金形成中的协同作用。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
"Cold Melting" of Invar Alloys
在因瓦合金中，异常强的体积磁致伸缩可能导致在低温下位错自由能变为负值并且多代位错成为可能的情况。该生成引起从FCC结晶到非晶态的一级相变，并且可以被称为“冷熔融”。在因瓦合金中冷熔化的可能性与这样一个事实有关，即与传统的铁磁体相比，因瓦合金中的位错自能的交换能贡献强烈增强，这是由于非常强的体积磁致伸缩。可以观察到这种效应的可能的候选者是FePt无序因瓦合金，其中体积磁致伸缩特别大。
2000-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Exchange Effects in the Invar Hardening: $Fe_{0.65}Ni_{0.35}$ as a test case
本文解释了因瓦合金的临界分解剪应力随温度降低而增加的现象（因瓦硬化）。该效应是由位错核的悬挂$d$ -电子态与顺磁障碍物（例如，FeNi合金中的Ni原子），其发生在居里温度以下。两个电子的自旋由于与周围铁磁原子的交换相互作用而沿着磁化方向排列。由于位错核附近的弹性应变使原子的磁矩强烈增长，使因瓦合金中位错与障碍物之间的交换相互作用增强。表征交换相互作用的参数确定的情况下的Fe $_{0.65}$ Ni $_{0.35}$因瓦合金。考虑了内磁场对位错脱离障碍物的影响。所得到的Fe $_{0.65}$ Ni $_{0.35}$因瓦合金临界分辨剪切应力的温度依赖性与实验数据吻合得很好。实验有利于进一步检查的理论模型的建议。
2000-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Exchange Mediated Interaction of Dislocations and Deformation Hardening of Invar Alloys
我们提出了一个解释中观察到的异常行为的变形硬化的因瓦。一个非常强的体积磁致伸缩，典型的因瓦，结果在增强的交换贡献的能量的位错系统的约三个数量级的相对于其在传统的铁磁性的值。在因瓦合金中，单个位错的自能和它们之间的相互作用（通常仅由弹性形变决定）都被交换能的贡献大大削弱。这一事实解释了在第二阶段的变形硬化率的强烈抑制，以及其强烈的温度和内容的依赖性在因瓦。
2000-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Chemical ordering and composition fluctuations at the (001) surface of the Fe-Ni Invar alloy
本文采用第一性原理计算和低温STM实验相结合的方法对（001）面心立方Fe-Ni合金表面进行了研究。密度泛函理论计算表明，Fe-Ni合金表面发生屈曲，Fe原子略微向外移动，Ni原子向内移动。这与表面层中的原子可以在STM图像中进行化学区分的观察结果一致：较亮的斑点（表观高度增加的最大值）表示铁原子，较暗的是镍原子。这种化学对比揭示了c2 x2化学顺序（50%Fe）与频繁富铁缺陷的因瓦合金表面。计算还表明，表面下的成分波动可能会另外调制表面原子的表观高度。STM图像表明，这种效果是明显的相比，其他无序合金的表面，这表明，一些化学秩序和相应的浓度波动也存在于因瓦合金的亚表面层。此外，详细的电子结构计算使我们能够确定在隧道光谱中观察到的费米能级以下的一个独特的峰的性质。该峰对应于表面共振带，该表面共振带在富铁表面区域中特别明显，并且提供具有较小空间分辨率的第二类型的化学对比度，但是该第二类型的化学对比度基本上独立于表面下组成。
2006-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Structural properties of Fe-Ni/Cu/Fe-Ni trilayers on Si (100)
采用超高真空直流磁控溅射技术，以高纯Fe、Ni和Cu为原料，Cu层厚度分别为4、6和8 nm，研究了室温下在Si~（100）~+上沉积的Fe $_{1-x}$ Ni $_x$ /Cu/Fe $_{1-x}$ Ni $_x$（$x=0.5$，non Invar和$x=0.36$，Invar）三层合金的结构特性。用x射线衍射仪研究了三层合金膜的结构，用x射线反射率测量了三层合金膜的厚度和粗糙度。所制备的和退火的三层膜都表现出层状结构。在非因瓦合金三层膜中，沉积态的Fe-Ni合金只有fcc结构，而在因瓦合金中，沉积态的Fe-Ni合金为fcc和bcc的混合相。有趣的是，在超高真空中在425 $^0$ C退火后，对于所有Cu厚度，Invar合金完全转变为fcc结构。在因瓦和非因瓦三层膜中，退火后对应于Fe-Ni合金层的布拉格反射变得尖锐。用Fe和Ni原子在高温下的增强扩散解释了因瓦三层中的诱导结构转变。
2020-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Theory meets experiment: insights into structure and magnetic properties of Fe$_{1-x}$Ni$_{x}$B alloy
本研究结合理论与实验，揭示了Fe$_{1-x}$Ni$_{x}$B合金中结构随Ni浓度变化及磁性转变，发现x≈0.64处存在潜在铁磁量子临界点，为量子临界行为研究提供了新方向。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
A tool to predict coercivity in magnetic materials
磁性通常被认为是较低的合金与可忽略的（或零）值的各向异性常数。然而，这几乎不能解释FeNi合金在非零各向异性值下的磁性急剧下降。在这里，我们开发了一个理论和计算工具，以调查的基本材料常数之间的相互作用，管理大块磁性合金的磁性。我们的磁化率工具的两个显着特点是：（a）我们引入了一个大的局部扰动，如尖峰状的磁畴，它提供了一个成核势垒的磁化反转;和（b）我们占磁弹性能量-无论多小-除了各向异性和静磁能项。我们应用这种磁势工具表明，局部不稳定性和材料常数，如各向异性和磁致伸缩常数之间的相互作用，是决定大块合金磁势的关键因素。使用我们的模型，我们表明，在坡莫合金组合物（Fe-21.5Ni-78.5），在合金的各向异性常数不为零，矫顽力是最小的。我们系统地改变的各向异性和磁致伸缩常数的值，周围的坡莫合金组合物，并确定新的材料常数的组合，在该组合中，磁致伸缩性是小的。更广泛地说，我们的磁势工具提供了一个理论框架，可能发现新的低磁势磁性材料。
2020-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Anomalous Ground State in Fe$_{1-x}$Ni$_{x}$ Invar alloys
本文报道了Fe $_{1-x}$ Ni $_x$（x= 0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.9）合金的高分辨X射线光电子能谱学（XPS）研究。除了因瓦合金（x=0.4）外，合金的芯能级和俄歇转变没有表现出可观察到的温度引起的变化。因瓦合金在低于20 K的温度下表现出强烈依赖于核心水平的核心水平的变化。这种芯能级随温度的变化归因于自旋玻璃样相的沉淀低于20 K，只有在因瓦合金。Ni L $_3$ M $_{45}$ M $_{45}$的俄歇转变也支持这种沉淀。
2019-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Vertically Graded Fe-Ni Alloys with Low Damping and a Sizeable Spin-Orbit Torque
针对传统双层结构减小厚度导致阻尼增加的问题，研究提出通过Fe-Ni合金垂直成分梯度打破体反演对称性，在10 nm单层铁磁体中同时实现低阻尼和显著自旋轨道力矩，为节能自旋电子器件提供新方案。
2024-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mixed ground state in Fe-Ni Invar alloys
通过对Fe $_{1-x}$ Ni $_x$合金（$x$ = 0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.9）电子结构的$x$射线光电子能谱（XPS）研究，探讨了因瓦合金的基态性质.当居里温度远高于室温时，所有合金都表现出软铁磁行为，而因瓦合金Fe $_{0.6}$ Ni $_{0.4}$表现出反常行为。此外，因瓦合金的磁阻变得非常负，而端部构件具有正磁阻。Invar合金的芯能谱在低于20 K时出现明显的新特征，而其它Fe-Ni合金的芯能谱在低于10 K时没有温度依赖性。有趣的是，与深芯能级（2 $s$，2 $p$）相比，因瓦合金的Fe和Ni的浅芯能级谱（3 $s$，3 $p$）在低温下显示出更强的偏离，表明晶场效应。看来，在低于20 K的温度下，在$α$相内的Fe上存在具有低磁矩（0.5 $μ_B$）的反铁磁$γ^\prime$相的大量沉淀。低温下负磁阻、反常磁化以及低温下芯能级出现的异常新特征的发现，为因瓦合金的基态存在混合相提供了证据。
2020-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Thermochemical Database from High-throughput First-Principles Calculations and Its Application to Analyzing Phase Evolution in AM-fabricated IN718
基于Ni、Fe和Co合金中超过3000种原子结构的高通量第一原理声子计算构建了综合热化学数据库，所述合金涉及总共26种元素，包括Al、B、C、Cr、Cu、Hf、La、Mn、Mo、N、Nb、O、P、Re、Ru、S、Si、Ta、Ti、V、W、Y和Zr，提供了现有实验中基本上无法获得的热化学数据。该数据库可用于预测在给定温度下的平衡相组成和分数，以及通过最小化化学势直接从第一性原理的总体化学组成。将其应用于增材制造的镍基高温合金IN 718，以分析相随温度的演变。特别地，我们成功地预测了L1 $_0$ -FeNi、$γ'$ -Ni $_3$（Fe，Al）、$α$ -Cr、$γ$ -Ni $_3$（Nb，Mo）、$γ''$ -Ni $_3$ Nb和$η$ -Ni $_3$ Ti在低温下的形成，$γ'$ -Ni $_3$ Al、$δ$ -Ni $_3$ Nb、$γ''$ -Ni $_3$ Nb、$α$ -Cr和$γ$ -Ni（Fe，Cr，Mo），以及在高温下在IN 718中的$δ$ -Ni $_3$ Nb和$γ$ -Ni（Fe，Cr，Mo）。这些预测验证EDS映射的成分分布和相应的相分布的识别。该数据库预计将成为一个有价值的来源，为未来的热力学分析和微观结构预测合金涉及的26种元素。
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Stacking-Fault Energy and Anti-Invar Effect in FeMn Alloys
基于最新的密度泛函理论方法，我们计算了顺磁随机Fe-22.5at.% Mn合金在300-800 K之间。我们估计磁热激发考虑纵向自旋涨落。我们的研究结果表明，磁激发和热晶格膨胀之间的相互作用是决定反因瓦效应，hcp-fcc转变温度，和层错能，这是在很好的协议与测量的主要因素。
2012-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A simple theory of the Invar effect in iron-nickel alloys
某些铁和镍的合金（所谓的“因瓦合金”）在很宽的温度范围内几乎没有热膨胀。很明显，这是加热时反常收缩的结果，这种收缩抵消了由晶格振动的非谐性引起的正常热膨胀。这种反常收缩似乎与合金的磁性有关，因为这种效应在接近居里温度的温度下消失。然而，尽管经过多年的深入研究，面心立方Fe-Ni合金中因瓦效应的微观理论仍然缺乏广泛接受。在这里，我们提出了一个简单的理论，在这些合金的基础上伊辛磁性，从头算总能量计算，和德拜-Gruneisen模型的因瓦效应。我们表明，该理论准确地再现了这些材料的几个众所周知的属性，包括纪尧姆的著名的plot 1的热膨胀系数作为镍的浓度的函数。在同样的框架内，我们能够以一种简单的方式解释实验观察到的Vegard定律的偏差。我们的方法支持的想法，晶格常数是由几个参数，包括铁铁最近邻对的分数。
2008-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lattice distortion tuning resistivity invar effect in high entropy alloys
本研究利用Kubo-Greenwood公式结合第一性原理分子动力学模拟，揭示高熵合金中晶格畸变调控电阻率因瓦效应的机制，为高精度传感器材料设计提供理论依据。
2025-03-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Numerical Simulations of the Invar Effect in Fe-Ni, Fe-Pt, and Fe-Pd Ferromagnets
本文用一种计算效率高的方法对铁磁Fe-Ni、Fe-Pt和Fe-Pd合金的因瓦效应进行了理论研究。该过程可分为两个阶段：磁性研究和结构性质计算。在第一阶段，考虑了一个伊辛模型，并确定了Fe矩的分数，作为温度的函数。在第二阶段，进行密度泛函理论计算，以评估不同温度下部分无序局部矩态合金的自由能与晶格常数的函数关系。通过对Fe_（1-x）Ni_x（x = 0.35，0.4，.）的热膨胀系数的模拟结果进行比较，对该方案进行了广泛的验证，0.8、Fe 0.72Pt 0.28和Fe 0.68Pd 0.32的测量值。发现该方案在整个供试化合物谱中至少在定性上表现良好。例如，由Guillaume发现的Fe 1-xNix的热膨胀系数在室温附近随着x从0.55减小到0.35而显著减小，这被可靠地再现。由于理论和实验之间的整体定性协议的结果，它出现在Fe-Ni合金的因瓦效应可以在相同的计算框架内的Fe-Pt和Fe-Pd的研究。
2012-08-14 cond-mat.mtrl-sci
First-principles modeling of the Invar effect in Fe65Ni35 by the spin-wave method
采用自旋波方法对因瓦合金Fe 65 Ni 35的热晶格膨胀进行了第一性原理计算研究。结果表明，磁性短程有序效应对平衡晶格常数有重要贡献，在精确计算Fe-Ni合金热膨胀的从头算模型中不可忽略.我们还表明，在高温下，接近和以上的磁性转变，磁熵与横向和纵向自旋波动产生了显着的贡献，平衡晶格常数。所得到的晶格常数随温度变化的理论结果是在半定量的协议与实验数据除了区域接近磁转变。
2017-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Time-Reversal-Breaking Weyl Fermions in Magnetic Heusler Alloys
外尔费米子最近被观察到在几个时间反演不变的半金属和光子材料与破缺的反转对称。预计这些系统具有奇异的输运性质，如手性异常。然而，大多数已发现的外尔材料具有大量的外尔节点接近费米能级，从而产生复杂的输运性质。在这里，我们预测，第一次，一个新的家庭的Weyl系统定义的破缺时间反转对称性，即钴基磁性Heusler材料XCo 2 Z（X = IVB或VB; Z = IVA或IIIA）。为了在中心对称磁系统中寻找Weyl费米子，我们想起了一个简单而实用的反演不变量，它被计算为-1，保证了Weyl费米子对的奇数对的存在。这些材料在合金化时，在费米能级上只有两个外尔节点-这是凝聚态系统中可能的最小数量。外尔节点受到沿磁轴的旋转对称性的保护，并且在布里渊区中被大的距离（2阶$π$）分开。并计算了相应的费米弧。这一发现为在实验中操纵和研究磁外尔物理提供了一个现实的和有前途的平台。
2016-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Double band inversion in the topological phase transition of Ge1-xSnx alloys
我们利用第一性原理模拟和虚晶近似揭示了Ge_（1-x）Sn_x合金中独特的双带反转和拓扑相变。波函数宇称、空间电荷分布和表面态谱分析表明，Ge_（1-x）Sn_x的能带反转是由第一价带传递的。随着系统由Ge向α-Sn的演化，导带下移，并与第一、第二价带连续反转。第一个能带反转使系统非平凡，而第二个不改变系统的拓扑不变量。这两种能带反转都产生了跨越各个反转带隙的表面模，但只有上部带隙中的表面模与张应变α-Sn的非平凡性质有关。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization, magnetostriction, and their relationship in Invar Fe$_{1-x}A_{x}$ ($A={\rm Pt},{\rm Ni}$)
提出了一种研究无序面心立方$_{0.28}$和FePDMATHABMONiPDMATHABMP在温度区间$0 \leq T/T_{\rm C} < 1$内的自发磁化强度和自发体积磁致伸缩及其关系的方法.它依赖于无序的局部矩形式主义和观察，减少磁化强度在每一个调查的材料是准确地描述了一个方程的形式$M(T)/M(0) = [ 1 -s (T/T_{\rm C})^{3/2}- (1-s)(T/T_{\rm C})^{p} ]^{q}$。本方法产生有趣的结果。在零开尔文的合金共享几个物理性质：在一个部分无序的局部磁矩状态的体积收缩的分数Fe的时刻，指向下增加的间隔$0 < x^{{\rm Fe}\downarrow} < 1/2$，紧接着$V(0) - 4 [V(0)-V(1/2)] x^{{\rm Fe}\downarrow} (1-x^{{\rm Fe}\downarrow})$，而磁化崩溃，紧接着$M(0) - 2 M(0) x^{{\rm Fe}\downarrow}$ ;在均匀的铁磁状态的体积大大超过在无序的局部磁矩状态; $x^{{\rm Fe}\downarrow}(0)$接近零。这些共同的性质可以解释这两种合金所表现出的各种有趣的现象，包括零开尔文时磁致伸缩的异常，以及更令人惊讶的是，在居里温度以下，磁致伸缩和磁化强度平方之间的比例关系。然而，铁的时刻指向下的分数的热演…
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Elastic dipole tensors and relaxation volumes of point defects in concentrated random magnetic Fe-Cr alloys
用密度泛函理论和弹性力学理论研究了体心立方Fe、Cr和集中随机磁性Fe-Cr中的点缺陷。铁磁性bcc Fe中的替位Cr原子的体积比主体Fe原子的体积大约18%，而反铁磁性bcc Cr中的替位Fe原子的体积比主体Cr原子的体积小约5%.弹性偶极子$\boldsymbol{P}$和弛豫体积$\boldsymbolΩ$张量的空缺和自间隙原子（SIA）缺陷表现出大的波动，与空缺具有负和SIA大的正弛豫体积。空位的偶极张量在整个合金成分范围内几乎是各向同性的，对角元素$P_{ii}$作为Cr含量的函数而减小。Fe-Fe和Fe-Cr SIA哑铃状结构比Cr-Cr哑铃状结构具有更大的各向异性。SIA缺陷的弹性偶极张量的波动主要与哑铃形的可变晶体学取向有关。用主不变量分析了张量$\boldsymbol{P}$和$\boldsymbolΩ$的统计性质，表明在原子分数低于10%和高于10%的合金中，点缺陷有明显的不同. CR.空位的弛豫体积敏感地取决于它是否占据Fe或Cr晶格位置。在这项研究中发现的缺陷的弹性弛豫体积和磁矩之间的相关性表明，磁性是影响Fe-Cr合金中的缺陷的弹性场的一个重要因素。
2020-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-ordering-induced quantum phase transition between topological crystalline insulator and Z2 topological insulator
单一材料中的拓扑相变通常是指平凡带绝缘体和拓扑狄拉克相之间的转变，但这种转变也可能发生在不同类别的拓扑狄拉克相之间。然而，在同一材料中实现Z2非平凡拓扑绝缘体（TI）和拓扑晶体绝缘体（TCI）之间的量子跃迁是一个根本的挑战，因为Z2 TI和TCI对能带反转数目的矛盾要求使得它们很难共存于同一材料中。Z2 TI在所有的时间反演不变动量上必须有奇数个带反转，而新发现的TCIs作为受潜在晶体对称性保护的拓扑狄拉克材料的一个独特类别，拥有偶数个带反转。以PbSnTe_2合金为例，说明在适当的合金成分下，原子有序化是调节合金对称性的有效途径，当合金从无序相有序化为稳定的CuPt相时，可以实现TCI相和Z_2 TI相的电转换。我们的研究结果表明，原子有序提供了一个新的平台，在不同的拓扑相位之间切换。
2017-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Magnetovolume instabilities in the pressure dependence of the K-edge circular dichroism of Fe3C Invar particles
间隙化合物Fe 3C中碳的p电子与Fe d带杂交，并将Fe的价电子浓度从8提高到8.67。在这个浓度下，取代的3d过渡金属和合金表现出强烈的动量-体积耦合现象和相关的磁体积不稳定性，也称为因瓦效应。由于这个原因，Fe 3C也预计将纳入一个强大的磁体积不稳定性，因此，我们研究的压力依赖性的K边X射线磁性圆二色性在Fe 3C在环境温度和压力高达20 GPa。在10 GPa左右，我们发现了高矩到低矩转变的明显证据.
2004-10-06 cond-mat.mtrl-sci
A common magnetic origin for the Invar effects in fcc iron-based ferromagnets
使用第一性原理计算，结合伊辛磁性，我们进行了理论研究，以阐明实验观察到的因瓦效应在无序fcc铁基铁磁体的起源。首先，我们证明了我们的理论可以解释铁镍合金中的因瓦效应，这些异常是由磁对平均自由能的贡献驱动的。其次，我们提出的证据表明，热膨胀和磁性之间的关系是基本相同的，在所有的研究合金，包括那些显示的因瓦合金效应和那些不。因此，我们认为磁性在决定一个系统是否表现出正常的热膨胀、因瓦效应或其他方面起着至关重要的作用。关键的决定因素是最近邻铁原子的局部磁矩的相对取向随着系统被加热而波动的速率。
2010-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Conditions for the Invar effect in Fe$_{1-x}A_{x}$ ($A={\rm Pt},{\rm Ni}$)
提出了具有无序面心立方结构的共线铁磁体Fe $_{1-x}A_{x}$（$A={\rm Pt},{\rm Ni}$）表现出因瓦效应的必要条件。该条件涉及的速率，在该分数的铁的时刻，是反铁磁排列与磁化波动的系统被加热，$dx^{{\rm Fe}\downarrow}/dT$。另一个贡献因素是磁结构耦合$κ=-(1/V)(\partial V / \partial x^{{\rm Fe}\downarrow})_{T}$，其中体积$V(T, x^{{\rm Fe}\downarrow})$对应于均匀铁磁状态、部分无序局部矩状态或无序局部矩状态，具体取决于$x^{{\rm Fe}\downarrow}$的值。根据该判据，只有当铁原子向下指向$-1/3\,κ\,dx^{{\rm Fe}\downarrow}/dT$的磁矩的温度依赖性引起的热膨胀补偿了与晶格振动的非谐性相关的热膨胀时，才发生因瓦现象。通过进一步的研究，我们发现只有在零开尔文下具有强磁结构耦合的合金才能表现出因瓦效应。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Measurement independent magnetocaloric effect in Mn-rich Mn-Fe-Ni-Sn(Sb/In) Heusler alloys
在保持总价电子浓度（e/a）不变的条件下，系统研究了富Mn Fe掺杂的Mn-Fe-Ni-Sn（Sb/In）Heusler合金的磁结构转变.马氏体转变（MT）温度被发现通过以下的比例关系与单独的磁性元素的e/a比移动。用三种不同的测量方法（等磁场磁化强度（M）-温度（T）、等温磁化强度-磁场（H）和热容（HC）-温度（T））对所选样品（Mn 49 FeNi 40 Sn 9 In）的磁熵变进行了估算。我们观察到，虽然磁熵变的峰值随测量方法的不同而变化，但磁熵变随T曲线的展宽形状和相应的冷却功率（~140 Jkg-1）保持不变。通过间接测量温度变化，得到了约-2.6K的等效绝热温度变化。在5 K时，其中一种材料的交换偏置场为783 Oe，磁电阻为-30%。
2018-11-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Temperature-dependent phonon spectra of magnetic random solid solutions
发展了一种基于第一性原理的含热磁涨落的磁性无规固溶体声子计算方法。该方法考虑到由于磁激发以及由于化学无序的力常数（FC）的波动。所开发的方法正确地预测了实验观察到的不寻常的声子硬化的横声模在Fe-Pd和Fe-Pt因瓦合金随温度的升高。这种特殊的行为，这是无法解释的传统，谐波图片，原来是一个后果的热磁波动。
2017-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Coherent spin rotation-induced zero thermal expansion in MnCoSi-based spiral magnets
表现出零热膨胀（ZTE）（即，在温度变化期间的体积不变性）的材料可以抵抗热冲击，并且在现代工业中高度期望作为高精度部件。然而，纯中兴材料是罕见的，特别是那些是金属。在这里，我们报告的纯金属中兴材料的发现：正交Mn 1-xNixCoSi螺旋磁铁。Ni的引入可以有效地增强MnCoSi基合金中的铁磁交换作用，并构建从螺旋磁态到类铁磁态的转变。系统的原位中子粉末衍射揭示了一种新的基态的bc平面的摆线螺旋磁结构，随着温度的升高，该结构将转变为ab平面的螺旋状。结合洛伦兹透射电子显微镜技术，摆线和螺旋自旋顺序相干旋转在不同的周期沿c轴在磁性转变。这种自旋旋转驱动耦合晶格的连续运动，并沿a轴诱导大的负热膨胀，最终导致宽温ZTE效应。我们的工作不仅介绍了一种新的ZTE合金，而且提出了一种新的机制，通过它来发现或设计ZTE磁体。
2021-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Spin Orbit Coupling in non-centrosymmetric half-Heusler alloys
本文通过第一性原理与低能k·p模型研究CoZrBi和SiLiIn两种half-Heusler合金的自旋轨道耦合效应，揭示不同高对称点处的Dresselhaus、Rashba及Zeeman自旋劈裂和多样自旋织构，并指出其轨道成键作用及在自旋谷电子学中的应用潜力。
2023-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hybrid ab initio method for examining thermal properties in magnetic materials
提出了一种研究熵未知磁性系统热性质的混合从头算方法。常用的理论方法询问吉布斯/亥姆霍兹自由能的热性质，这需要一个准确的磁相互作用模型。本方法通过从热无序微观状态计算系统压力来避免这种要求，所述热无序微观状态在每个温度下适当地结合振动和自旋子系统以及这些子系统之间的耦合。代替一个特定的模型的磁相互作用，该方法集成了测量的温度依赖的磁化强度的研究材料。我们应用这种方法计算了声子模，并研究了经典的因瓦合金Fe_（0.65）Ni_（0.35）的超低热膨胀。计算的因瓦合金的声子色散与实测数据吻合得很好。殷钢热膨胀被示出为保持在50 K和室温之间的小，与实验观察到的低热膨胀值在这个相同的温度范围内一致。这种非常小的热膨胀直接与来自晶格热无序的小的正贡献有关，该小的正贡献几乎被大的负磁无序贡献所抵消。相比之下，体心立方铁的计算显示出大得多的热膨胀，与实验一致，这是由晶格热无序的大贡献所主导的，而磁性的小的负贡献仅略微减少。这些发现使人们深入了解因瓦合金和铁中磁性和自旋-晶格耦合的不寻常性质，它们支持所提出的新方法作为研究磁性材料热性质的补充方式。
2022-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Spin Fluctuations and Anomalous Thermal Expansion of delta-Plutonium
我们提出了一个模型的磁动力学的钚及其合金，以表明，动态的磁化强度密度的波动，或自旋波动，可能是负责的异常，他们观察到的热膨胀。我们表明，由于强磁弹性耦合，自旋波动可能基本上有助于通过提供一个负的磁体积的贡献，是成比例的平方本地磁矩和磁Gruneisen常数，这是负的钚的体积应变。在该模型中，局域磁矩随温度升高而增大，导致晶格对体应变的正贡献和自旋涨落对体应变的负贡献相互作用，最终导致因瓦反常或负的热膨胀系数.我们的计算结果与Pu-Ga合金的热膨胀测量数据吻合得很好。
2010-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Computational Design of Alloy Nanostructures for Optical Sensing of Hydrogen
本文通过多尺度建模研究Pd-Au-H体系，发现光学灵敏度存在上限，但可通过组分工程和有序相形成显著提升热力学灵敏度与检测限，为无滞后氢气传感器设计提供指导。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A first principles study of magnetism in Pd$_{3}$Fe under pressure
Pd $_{3}$ Fe金属间化合物的最新实验[Phys. Rev. Lett. 102，237202（2009）]已经揭示了该系统在高压下表现得像经典的因瓦合金。实验的压力-体积关系表明，异常的体积塌陷和体积模量的大量增加，在周围的压力，其中观察到因瓦合金的行为。借助基于第一性原理密度泛函理论的计算，我们探索了各种磁相（铁磁，完全和部分无序的局部矩，自旋螺旋），以了解压力对磁性的影响。我们的计算表明，该系统没有经历从铁磁到自旋无序状态的转变，被认为是解释该系统的因瓦行为的可能机制。相反，我们认为，在系统中的异常可能是由于从一个共线状态的过渡到非共线磁状态时的压力的应用。
2012-10-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
New 3D and 2D Octacarbon C8 and isoelectronic B4N4 having peculiar mechanic and magnetic properties. First-principles identifications
基于密度泛函理论计算了八碳原子C8三维和二维化学体系的结合能、能体状态方程、电子局域化ELF图、弹性常数和能带结构.具体地，四方晶系C8被鉴定为具有接近于实验鉴定的立方晶系Ia-3C 8的硬度的粘性;两者都表现出与金刚石相当的硬度。此外，等电子和同构的B4 N4的计算具有略低的硬度，由于离子共价B-N键和带隙具有相同的大小作为金刚石。另一方面，2D-C8被提出具有互穿的两个碳六边形子结构，从能量计算中确定为在铁磁基态中稳定。临界压力为崩溃的磁化PC=12 GPa让指定一个软铁磁行为类似因瓦合金。电子能带结构分析确定了区分磁性碳亚结构（C1）和磁性半导体蜂窝状C26层的特定带。一旦这种多层碳2D化合物作为独立的或在选定的衬底上作为薄或厚膜生长，这些观察就可以提出自旋化学观点
2019-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of magnetic moment collapse in ZrFe$_2$ under hydrostatic pressure
采用密度泛函理论研究了立方Laves相ZrFe $_2$的电子结构和磁性.在实验晶格常数（7.06）下获得的每分子式单位（\emph{f.u.}）3.14 $μ_B$的总磁矩（m）大于在理论平衡晶格常数（6.85）下获得的3.06 $μ_B$ / \emph{f.u.}。定域的$3d$磁矩处于负扩散sp背景磁矩。我们预测了在压力下的两步磁塌缩：一步是在3.6 GPa下从3.06 $μ_B$/\emph{f.u.}到1.26 $μ_B$ / \emph{f.u.}，另一步是在15 GPa下从0.5 $μ_B$ / \emph{f.u.}到磁塌缩。我们通过态密度的变化来理解这个过程。磁矩在实验晶格常数$d\ln m/dp=-0.038$ GPa $^{-1}$附近的压力下减小。自发体积磁致伸缩为0.015。我们认为，这种合金的因瓦效应可以理解时，考虑磁矩的变化，根据外斯$2γ$模型。
2014-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Large Magnetic-Field-Induced Strains in Sintered Chromium Tellurides
本文研究Cr3Te4与Cr2Te3烧结样品的磁场诱导体积应变，发现9 T下最高逾1000 ppm的大应变，并归因于磁有序晶格变形与微结构效应的协同作用。
2022-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the Lattice-distortion on the Electronic Structure, Magnetic Anisotropy, and Hall Conductivities of the CoFeCrGa Spin Gapless Semiconductor: A First-Principles Study
该研究通过第一性原理计算发现，CoFeCrGa自旋无带隙半导体在均匀应变下保持优良性质，在四方畸变下呈现高自旋极化与巨大磁各向异性，凸显其自旋电子学应用潜力。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
