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本文采用多种制备方法,如多晶熔炼、快淬甩带及高能球磨等,主要对Heusler合金中的半金属材料进行了制备研究,并对铁磁性形状记忆合金和其他新材料进行了探索。利用X射线衍射等方法对材料的结构进行了表征。通过磁性、电性测量等手段并结合第一性原理计算研究了其物理性质:
通过快淬的方法首次合成了新的半金属Heusler合金Fe2CrSi,并通过第一性原理计算对Fe基Heusler合金的电子结构与磁性进行了系统研究。Fe2CrSi的半金属性对于晶格畸变不敏感,在较大范围内保持100%自旋极化率。通过高能球磨法得到了高有序Heusler合金Fe2CoGe,从而找到了一种新的制备高有序Heusler合金的手段。
对Mn基Heusler合金电子结构进行了系统研究,理论预期了多个新半金属材料:Mn2CrZ和Mn2FeZ(Z=Al,Sb)。同时还发现Mn2VAI的半金属性对Mn-V之间的原子无序不敏感,存在一定程度的原子反占位仍能保持100%自旋极化。
合成了新的反铁磁半金属材料Cr2CoAl,它形成有序的Heusler单相。能带计算表明它具有100%的自旋极化率,磁矩为0.01μB/fU,实验在5K测量为0.06μB/f.u。同时通过计算预期了新的反铁磁半金属材料Cr2FeSi和Cr2FeGe。
合成了新的富主族元素Heusler合金XYZ2,丰富了Heusler合金的种类,并对其磁性和电子结构进行了研究。实验和能带计算都表明,其中两个Z原子将占据(A,C)位,从而形成L2i结构。
研究了掺杂对Mn2NiGa相变的影响,发现Mn2(Ni1-xFex)Ga中Fe取代Ni后马氏体相变温度明显提高,有希望作为新的高温形状记忆合金。