近年来，在电子的输运过程中，操作和利用电子的另一内禀特性—“自旋”受到人们的重视并由此在凝聚态物理中产生了一门新的前沿学科—自旋电子学(spintronics)。自旋电子学由于其丰富的物理内涵和巨大的应用前景，引起了物理学界和材料学界的广泛兴趣。半金属是自旋电子学材料的重要组成部分。从能带结构来看，半金属材料是两种自旋取向电子能带不对称的结果。对于半金属材料，其一自旋取向的子能带位于费米面处，而另一自旋取向的子能带与费米面附近存在带隙。现在发现的具有半金属性的材料有半Heusler结构材料、CrO2等金红石结构材料、Fe3O4等尖晶石结构的铁氧体材料等。由于半Heusler结构材料具有较高的居里温度和广阔的应用前景，从而成为该技术领域的研究热点。本工作对半Heusler结构材料ZnxNi1-xMnSb和CuxNi1-xMnSb合金样品进行了制备研究、基本磁性研究和其他物性研究。 NiMnSb半金属是一种典型的半Heusler结构半金属材料。传统的制备方法是电弧熔炼法或电磁感应熔融法。我们尝试了一种新的制备方法—固相反应法，成功制备了NiMnSb半金属样品材料。实验表明烧结条件对材料结构和磁性能有重要影响。结果表明在600℃-800℃的温度条件下，烧结4h制备的多晶样品具有较大尺寸的晶粒，具有较稳定的晶体结构及物理性能。 我们根据第一性原理，利用线性叠加平面波(LAPW)法计算了半Heusler结构NiMnSb化合物3种原子有序态的电子能态密度分布。结果表明，不同的原子有序态间的转变将导致电子自旋极化率的降低或材料半金属性的消失.在高温磁有序临界区域，通过磁化强度和磁化率在不同外磁场条件下随温度的变化关系对NiMnSb半金属样品的临界状态进行了研究。更精确地确定了居里温度为Tc=731K。有序临界指数和磁化率临界指数分别为β=0.482，γ=1.12(Ms=C2(Tc-T)β，xo-1=C1(T-Tc)γ)。实验结果表明NiMnSb样品在临界区域处的临界特征符合平均场理论模型。 通过对NiMnSb半金属样品的磁性和电输运特性的研究表明，在300K以下的温度区域内，磁化强度随温度的增加而减少，磁化强度随温度变化的关系行为和Heisenberg铁磁体局域电子模型的经典自旋波理论的预言相符合，遵循温度的T3/2变化规律。电阻率随温度的变化关系满足温度的T1.35规律，随温度的增加而增加。从磁化强度和电阻率随温度的变化曲线可反映出实验样品具有很好的结构稳定性和原子有序稳定性，没有发现有序态间的转变和原子无序转变的现象。 在高场磁化过程中，磁硬度系数随温度的变化关系反映出固体缺陷和杂质引起的局部磁化不均匀导致的内应力对磁化的影响，固体缺陷几乎不随温度而发生变化，而磁晶各向异性随温度的增加而减少。 为了研究NiMnSb半金属材料的物性与元素及结构的关系，我们用Zn原子取代NiMnSb样品中的Ni原子，对磁性及电输运特性的变化进行了研究。样品的制备采用固相反应法。实验发现，对ZnxNi1-xMnSb样品，当Zn含量x＜0.6时，磁化强度和电阻率几乎不随Zn含量x的增加而发生变化。当Zn含量x＞0.6时，磁化强度迅速线性下降，而电阻率在x=0.6附近急剧增加，通过对结构的分析发现在x=0.6处存在一种结构相变。当Zn含量x＜0.6时，样品为立方结构，而当Zn含量x＞0.6时开始出现四方结构。随着x的进一步增加，立方相逐渐减少，四方相逐渐增加。在四方相刚开始形成时，电阻率发生急剧变化。可见晶体结构的变化对磁性和电荷输运特性具有重要影响。 在ZnxNii-xMnSb样品中，室温条件下的磁致伸缩特性和居里温度与Zn含量x具有密切的关系。当x＜0.6时，磁致伸缩系数随Zn含量的增加而减少，而当x＞0.6时磁致伸缩系数随Zn含量的增加而增加。磁致伸缩系数在x=0.6处存在极小值。居里温度随Zn含量的变化关系与磁致伸缩相似。当x＜0.7时，居里温度随Zn含量的增加而减少，而当x＞0.7时居里温度随Zn含量的增加而增加。居里温度在x=0.7处存在极小值。磁致伸缩特性和居里温度随Zn含量x的变化关系具有相似性都与结构的变化有关，反应了交换能随Zn含量x的变化规律。 我们又采用Cu原子取代NiMnSb样品中的Ni原子，对CuxNi1-xMnSb样品的磁性及电输运特性的变化规律进行了研究。样品的制备采用电弧熔炼法。根据X衍射图谱可知，样品材料为立方结构。晶格常数随Cu含量的增加稍有增加。随着Cu原子对Ni原子的替代，当Cu含量从x=0增加到x=1时，晶格常数从a=0.593nm增加到a=0.608nm。晶格常数(a)随Cu含量x的变化关系可用公式a=0.593+0.015x(nm)来很好地拟合。 在100K和290K两种温度条件下，CuxNi1-xMnSb合金样品的比饱和磁化强度σs随Cu成分的变化关系表明：在T=100K时，当Cu成分x＜0.7时，CuxNii-xMnSb合金样品的磁化强度σs几乎保持不变，说明Cu原子取代Ni原子，对化合物的磁性几乎没有什么影响。当Cu成分x＞0.7时，CuxNi1-xMnSb合金样品的磁化强度近似线性急剧下降。存T=390K时，当Cu成分x＜0.4时，CuxNi1-xMnSb合金样品的磁化强度σs几乎保持不变，当Cu成分x＞0.4时，CuxNii-xMnSb合金样品的磁化强度急剧下降。进一步增加Cu成分，当x=0.8时，磁化强度趋近于零。说明在100K-290K的温度范围内，磁化强度随Cu成分的变化关系与温度有关。当温度降至T=4.5K，分子磁矩和饱和磁化强度随Cu成分的变化关系与温度为100K时近似相同。说明在100K以下的温度范围内，磁化强度随Cu成分的变化关系与温度无关。 居里温度TC也与Cu成分有关，随Cu成分x的增加而减少。居里温度TC随Cu成分x的变化规律可由公式TC=A-Bx2很好地表示，A，B为常数。可见在100K温度以上，磁化强度随Cu成分的变化关系与温度有关是由居里温度的变化引起的。反应了Cu原子对NiMnSb中Ni原子的取代，增大了晶格常数，使3d波函数重叠部分减少，导致原子间交换作用能的减弱。实验结果表明，Cu原子对NiMnSb中Ni原子的取代对样品的磁矩影响很小，而对居里温度有重要影响。 磁致伸缩特性与Cu成分有关。在低Cu成分条件下，x＜0.4，磁致伸缩系数几乎不随Cu成分而发生变化。然而当Cu成分增加到0.4＜x＜0.8的范围时，磁致伸缩系数处于快速下降阶段。随着Cu成分的进一步增加磁致伸缩系数几乎趋近于零。磁致伸缩系数与磁耦合，磁晶各向异性和自旋轨道相互作用密切相关，起源于原子磁矩之间的相互作用。磁致伸缩系数的变化规律反应了样品中原子磁矩间的磁耦合和相互作用的变化关系。室温下，磁致伸缩系数随Cu浓度的变化关系同磁化强度随Cu浓度的变化关系具有相似的规律。 为了深入地了解样品的磁性，对样品进行了高温磁化规律的测量。CuxNi1-xMnSb合金顺磁居里温度随Cu成分的变化规律，与铁磁居里温度随Cu成分的变化规律近似相同。在高温顺磁区域，居里常数几乎不随Cu含量的改变而发生变化。高温区域的实验结果也表明Cu原子对Ni原子的取代对分子磁矩影响很小。 NiMnSb合金是铁磁材料，CuMnSb合金是反铁磁材料。CuxNi1-xMnSb合金在由铁磁相NiMnSb(TC=730K)向反铁磁相CuMnSb(TN=55K)转变过程中，中间经历了亚铁磁性相变过程。 CuxNi1-xMnSb合金的电阻率既与温度有关，也与Cu成分有关。当Cu含量x＜0.7时，电阻率随Cu含量的增加而缓慢地增加，表现为单调线性关系。然而当0.7＜x＜0.8时，电阻率急剧增加。当x＞0.8时电阻率又为缓慢增加。说明在0.7＜x＜0.8的范围内确实预示着某种磁相变。