Hg2CuTi型全Heusler合金表面与界面的半金属特性研究

Half-metallic materials have a unique property in their band structure: one of the spin bands is metallic, while the other is semiconducting, which brings 100% spin polarization at the Fermi level. The materials have potential applications in spintronics. Recent experimental and theoretical researchs reveal that the full-Heusler alloys with an Hg2CuTi-type structure can belong to the family of half-metallic materials. We investigate the electronic structures, magnetism, and half-metallicity of full-Heusler Mn2YZ, Cr2YZ, Ti2YZ (Y denotes some transition metal element, Z is an sp element) alloys with an Hg2CuTi-type structure by using the full-potential linearized augmented plane wave (FLAPW) method. In addition, we study the half-metallicity for the (001) surfaces of Mn2, Cr2, Ti2 based half-metallic full-Heusler alloys and the (001) interfaces between the half-metallic full-Heusler alloys and the zinc-blende semiconductors. The research will be exploring the half-metallic materials with a large band-gap, high Curie temperature, and good structural stability, which can provide theoretical evidence for practical application of the half-metallic materials.

半金属材料具有特殊的能带结构，即一种自旋取向的电子态具有金属性，而另一种自旋取向的电子态呈现半导体特性，因此在费米能级处具有100%自旋极化率；这种特性在自旋电子学领域具有非常重要的应用价值。最近的实验和理论研究表明，Hg2CuTi型全Heusler合金涵盖着大量的半金属材料。本项目采用全势线性缀加平面波（FLAPW）方法，着重研究Hg2CuTi型全Heusler合金Mn2YZ、Cr2YZ、Ti2YZ（Y为过渡金属元素，Z为sp元素）的电子结构、磁性与半金属特性，并进一步研究具有半金属特性的Mn2、Cr2和Ti2基全Heusler合金的（001）表面以及此表面与闪锌矿结构半导体（001）表面所形成的异质结界面的半金属特性，从而将探索具有较大能隙、高居里温度和结构稳定性好的半金属材料。上述研究为半金属材料的实际应用提供重要的理论依据。

半金属材料具有特殊的能带结构，即一种自旋取向的电子态具有金属性，而另一种自旋取向的电子态呈现半导体特性，因此在费米能级处具有100%自旋极化率；这种特性在自旋电子学领域具有非常重要的应用价值。最近的实验和理论研究表明，Hg2CuTi型全Heusler合金涵盖着大量的半金属材料。本项目采用全势线性缀加平面波（FLAPW）方法，着重研究了Hg2CuTi型全Heusler合金Mn2YZ、Cr2YZ、Ti2YZ（Y为过渡金属元素，Z为sp元素）的电子结构、磁性与半金属特性，并进一步研究具有半金属特性的Mn2、Cr2基全Heusler合金的（001）表面以及此表面与闪锌矿结构半导体（001）表面所形成的异质结界面的半金属特性，从而探索具有较大能隙、高居里温度和结构稳定性好的半金属材料。上述研究为半金属材料的实际应用提供重要的理论依据。