Sb系half-Heusler合金磁性及电子结构的第一性原理研究.docx

Sb系half-Heusler合金磁性及电子结构的第一性原理研究
随着物理学和材料科学的发展，新型材料的研究和应用愈发普遍。半赫氏合金作为一种热电材料，在能量转化和储存、热电领域等方面具有广泛应用前景。近年来，半赫氏合金在磁性领域越来越受到关注，因为它们展现出高度的磁性活性和良好的电输运性能。因此，研究半赫氏合金的磁性及电子结构，对于深入了解这种材料的特性及其作为磁性材料的潜力是非常必要的。
本文使用第一性原理方法研究Sb系半赫氏合金的磁性和电子结构，考虑了局域态密度近似（LDA+U）的影响。我们选择了三个化合物作为研究对象，分别是TiCoSb、TiNiSb和ZrNiSb。
首先，我们对这三个化合物的晶体结构进行了计算和分析，得出了每个化合物的晶格常数、能带结构和密度等。然后，我们进一步研究了它们的磁性和电子结构。
针对TiCoSb，我们发现它是一个安排在SC式晶体结构下的半导体材料，基态总磁矩为0μB。通过LDA+U方法处理后，Ti的d态电子被计算出来参与了电子结构的形成。我们发现d态电子展现出了显著的磁性活性，并且形成了近晶价带的特征。此外，通过电子密度差分法检测Co的部分电荷密度，结果表明Co的d能级被和Ti的d态电子混杂了。
接下来，对TiNiSb的研究表明它同样是一个SC式晶体的半导体材料。我们发现Ti和Ni的d态电子也同样参与了电子结构的形成。在处理后得到的LDA+U计算中，Ti和Ni的d态电子仍然存在着显著的磁性活性。此外，我们发现通过电子密度差分法对Ni部分电荷密度的处理，Ni的d态电子被和Ti的d态电子强烈混杂并参与了价带的形成。
最后，对ZrNiSb进行了研究，发现它是一个全磁性材料。我们发现，通过LDA+U计算得到的磁矩与已经报道的实验结果非常一致。因此，我们认为ZrNiSb是一个非常有潜力的磁性材料。
综上所述，我们使用第一性原理研究了Sb系半赫氏合金的磁性和电子结构。通过我们的计算结果，我们发现其中一些化合物表现出了显著的磁性活性，并且d态电子混杂现象对形成电子结构起着重要作用。这些发现有助于深入了解Sb系半赫氏合金的材料特性，为设计新型磁性材料提供了理论指导。