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部分CoFe基Heusler合金的物性研究

2020-12-14阅读(744)

部分CoFe基Heusler合金的物性研究

论文摘要

Heusler合金是一类物理性质非常丰富的材料,近年来在Heusler合金中发现了一些具有铁磁性形状记忆效应和半金属性的材料,在很多热门的领域都具有很大的应用前景,成为当前研究的热点。本工作主要研究以下几个方面：（1）采用基于密度泛函理论（DFT）的广义梯度近似（GGA）同时考虑电子间的库伦相互作用（GGA+U）的方法,对Co50Fe25-xMnxSi25系列合金进行了第一性原理计算。通过实验和计算结果的比较,研究四元合金中晶体结构、磁性、分子磁矩和原子磁矩,以及半金属性随着成分变化的规律。（2）第二部分主要研究Co50-xFe50+xSi25系列合金的性质。采用基于密度泛函理论（DFT）的广义梯度近似（GGA）同时考虑电子间的库伦相互作用（GGA+U）的方法,进行第一性原理计算,研究Co50-xFe50+xSi25系列合金的磁性线性减小的原因以及它们的电子结构。同时,考虑到Fe2CoSi合金的费米能及处于带隙的价带顶,Co2FeSi合金的费米能级处于导带底。在这两种材料的特殊性质的吸引下,本工作研究了Co50-xFe50+xSi25系列合金的半金属性。（3） Co2FeGa合金与Co2FeSi合金类似,具有很高的居里温度,其饱和分子磁矩也较大,约有5.03μB, Fe2CoGa合金的分子磁矩为5.13μB,这部分研究从Co2FeGa合金通过Fe取代Co逐渐变成Fe2CoGa的一系列Co50-XFe25+xGa25系列合金的性质。通过KKR-CPA-LDA和CASTEP-LDA两种方法进行第一性原理计算,研究Co50-XFe25+xGa25系列合金的结构、磁性以及电子结构的变化规律。（4）CoFe合金是目前已知的具有最大分子磁矩的过渡金属二元合金,具有低磁晶各向异性和矫顽力、高磁导率和低剩磁等特性,其磁性和原子有序化问题在很多前期研究中都有所报道。本工作采用实验测量与理论计算相结合的方法,研究了B2结构有序合金CoFe经过Si替代Fe转变成L21结构Heusler合金Co2FeSi的Co50Fe50-xSix系列结构相变、磁相变、分子磁矩和居里温度（TC）等物理行为。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 符号说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 概述Heusler合金
  • 1.1.1 Heusler合金中的各类功能材料
  • 1.1.2 Heusler合金的结构
  • 1.2 半金属材料
  • 1.2.1 半金属材料的研究现状
  • 1.3 本文研究的目的、意义及研究内容
  • 1.3.1 本文研究的目的和意义
  • 1.3.2 本文研究内容
  • 第二章 实验方法和理论方法
  • 2.1 样品的制备与测量设备
  • 2.1.1 多晶锭状样品的制备
  • 2.2 测量设备和测量原理
  • 2.2.1 X射线衍射仪
  • 2.2.2 交流磁化率测试系统
  • 2.2.3 振动样品磁强计
  • 2.2.4 超导量子干涉计
  • 2.2.6 差热分析仪
  • 2.2.7 差示扫描量热法
  • 2.3 理论方法
  • 2.3.1 密度泛函理论
  • 2.3.2 密度泛函理论的两种近似
  • 2.3.3 密度泛函的计算方法
  • 2.3.4 密度泛函理论的发展
  • 2.3.5 密度泛函理论的应用
  • 2.4 本章小结
  • 50Fe50-xMnxSi25系列合金物性'>第三章 Co50Fe50-xMnxSi25系列合金物性
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验和计算方法
  • 3.3 实验结果和讨论
  • 50Fe25-xMnxSi25系列合金成相和结构'>3.3.1 Co50Fe25-xMnxSi25系列合金成相和结构
  • 50Fe25-xMnxSi25系列合金磁性的研究'>3.3.2 Co50Fe25-xMnxSi25系列合金磁性的研究
  • 50Fe25-xMnxSi25系列合金电子结构'>3.3.3 Co50Fe25-xMnxSi25系列合金电子结构
  • 50Fe25-xMnxSi25系列合金半金属性研究'>3.3.4 Co50Fe25-xMnxSi25系列合金半金属性研究
  • 50Fe25-xMnxSi25系列合金能隙'>3.3.5 Co50Fe25-xMnxSi25系列合金能隙
  • 50Fe25-xMnxSi25系列合金成相'>3.3.6 Co50Fe25-xMnxSi25系列合金成相
  • 3.4 本章小结
  • 50-xFe50+xSi25系列合金的磁性、半金属性研究'>第四章 Co50-xFe50+xSi25系列合金的磁性、半金属性研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 结果和讨论
  • 50-xFe50+xSi25系列合金的结构'>4.2.1 Co50-xFe50+xSi25系列合金的结构
  • 50-xFe50+xSi25系列合金的磁性'>4.2.2 Co50-xFe50+xSi25系列合金的磁性
  • 50-xFe50+xSi25系列合金的电子结构'>4.2.3 Co50-xFe50+xSi25系列合金的电子结构
  • 50-xFe50+xSi25系列合金的半金属性和能隙'>4.2.4 Co50-xFe50+xSi25系列合金的半金属性和能隙
  • 4.3 本章小结
  • 50-xFe25+xGa25系列合金的磁性和电子结构'>第五章 Co50-xFe25+xGa25系列合金的磁性和电子结构
  • 5.1 引言
  • 5.2 结果和讨论
  • 50-xFe25+xGa25系列合金的结构'>5.2.1 Co50-xFe25+xGa25系列合金的结构
  • 50-xFe25+xGa25系列合金的磁性'>5.2.2 Co50-xFe25+xGa25系列合金的磁性
  • 50-xFe25+xGa25系列合金的电子结构'>5.2.3 Co50-xFe25+xGa25系列合金的电子结构
  • 5.3 本章小结
  • 50Fe50-xSix系列合金的结构相变和磁相变'>第六章 Co50Fe50-xSix系列合金的结构相变和磁相变
  • 6.1 引言
  • 6.2 实验与计算方法
  • 6.3 实验结果和讨论
  • 50Fe50-xSix系列合金的结构'>6.3.1 Co50Fe50-xSix系列合金的结构
  • 50Fe50-xSix列合金的成相'>6.3.2 Co50Fe50-xSix列合金的成相
  • 50Fe50-xSix系列合金的磁结构转变'>6.3.3 Co50Fe50-xSix系列合金的磁结构转变
  • 50Fe50-xSix系列合金的磁性'>6.3.4 Co50Fe50-xSix系列合金的磁性
  • 50Fe50-xSix系列合金的电子结构'>6.3.5 Co50Fe50-xSix系列合金的电子结构
  • 6.4 本章小结
  • 第七章 结论与展望
  • 7.1 主要结论
  • 7.2 创新点
  • 7.3 后续研究工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 研究成果及发表的学术论文
  • 导师简介
  • 作者简介
  • 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

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