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本论文从探索新型Heusler合金和Half-Heusler合金入手,寻找新型的半金属材料,并对其他新材料进行了探索。用理论和实验方法研究了其电子结构和磁性,并尝试用掺杂的方法改进其性能。本论文工作的主要实验结果和结论如下： 通过实验和理论方法研究了掺杂对Fe2CoSi成相、电子结构和磁性的影响。研究发现,对于Fe2-xYxCoSi(Y=Mn,Ti, x=0.25,0.50,0.75,1.00) 系列合金,除FeTiCoSi外,其余样品都形成了很好的L21结构单相。随着Mn,Ti掺杂量的增加,晶格常数均呈增大趋势,且Fe2-xTixCoSi比Fe2-xMnxCoSi的增大趋势要更明显。Fe2CoSi不是半金属。用低价原子Mn,Cr,V,Ti取代Fe后,EF附近的带隙发生变化,可以得到半金属。 采用第一性原理计算研究了掺杂对Co2TiGe电子结构和磁性的影响。对于Co2Ti1-xZrxGe(x=0,0.25,0.5,0.75,1.0)合金,随着x的增大,晶格常数呈增大的趋势。此外这一系列合金都是反铁磁性半金属,磁性主要来源于Co,且Co的磁矩与Ti和Zr的磁矩呈反平行排列。合金的总磁矩都接近于整数,和Slater-Pauling曲线符合地很好。通过掺杂,合金的EF位置发生了变化。 对有18个价电子的half-Heusler合金Mn2Sn合金进行了理论计算,报道了其半金属性,讨论了当Mn2Sn合金在发生四方畸变时对半金属性的保持。在平衡晶格常数5.69 Å 时, Mn2Sn是半金属,Mn的磁矩趋向于和其他原子的自旋磁矩呈反平行排列。计算得到的合金的总磁矩都接近于整数0,和Slater-Pauling曲线符合地很好。 通过理论计算对新材料Cr2CuSb的电子结构和磁性进行了探索。计算得到的Cr2CuSb合金的总磁矩是0.28μB。考虑到Cr2CuSb合金有28个价电子,符合Mt=Zt-28的新的Slater–Pauling规则。不同的S-P规则表明,在Cr2CuSb合金中能隙的起源不同于常规的Heusler合金,这和EF附近Cu的低态密度和Cu-Cr之间弱的杂化作用有关。