基于密度泛函理论的L21型Ni2MnGe第一原理计算

朱 影, 封文江, 郭帅帅, 何江海, 徐雅辉, 亓雨生

(沈阳师范大学 物理科学与技术学院, 沈阳 110034)



基于密度泛函理论的L21型Ni2MnGe第一原理计算

朱 影, 封文江, 郭帅帅, 何江海, 徐雅辉, 亓雨生

(沈阳师范大学 物理科学与技术学院, 沈阳 110034)

运用MaterialsStudio6.0程序CASRTEP软件包建立L21型Ni2MnGe单胞和1×1×5的Ni2.25Mn0.75Ge超胞模型,采用 GGA-PBE-TS近似,得出能带结构和态密度曲线。由Ni2MnGe单胞的能带结构和态密度图可以看出自旋向上和自旋向下的能带都没有出现带隙,说明Ni2MnGe单胞具有金属性,在费米能级附近不同自旋能带具有明显差别,从而导致Ni2MnGe具有较大磁性;通过分析1×1×5的Ni2.25Mn0.75Ge超胞的能带结构和态密度图可以得到同样的结论,即Ni2.25Mn0.75Ge具有金属性,在费米能级附近不同自旋能带具有明显差别,从而导致Ni2MnGe具有较大磁性。2种晶体中Ni原子自旋向上和自旋向下的态密度占据量几乎相同,因此Ni原子的磁矩很小,而Mn原子d轨道的电子几乎全部局域在自旋向上的态密度中,因此Mn原子磁矩较大。Ni2.25Mn0.75Ge中Ni(A)与Mn存在p-d杂化,比Ni2MnGe中p-d杂化作用更强,这是由于Ni替换了Mn的缘故。

L21型Ni2MnGe; 态密度; 能带结构

0 引 言

Ullakko等人首次报道了Ni2MnGa的MSMA效应以来[1-3],MSMA一直是国内外物理和材料领域的研究热点。Ni2MnGe与Ni2MnGa同为L21型结构,引起国内外的关注。已知Ni2MnGe的居里温度比室温略高,以及其磁学性质和电子结构[4]。实验上对Ni2MnGe的研究相对较多,文献[5]报道了运用分子束外延方法,Ni2MnGe在GaAs基片上生长出单晶四方结构薄膜,得到的结论是薄膜具有铁磁相,居里温度为320 K的结论。文献[6]用电弧熔炼的方法研究x=0.1、0.2的Ni2+xMn1-xGe化合物,得到的结论是随着Ni替换Mn含量的增加,材料的居里温度、总磁矩、晶格常数和熵变降低。……