文献综述
一 文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）
半金属材料按结构大致可分为以下几类：Heusler结构半金属(如Ni MnSb, Co2 MnSi)，Cr02类半金属（如Cr02, C0S2)，尖晶石型半金属（如Fe304），钙钦矿型半金属（如La2/3 Cal/3Mn03 ,La2/3Bal/3Mn03)，和其他类型的半金属。其中Heusler合金[1]是高度有序的三元合金间化合物,具有立方L21结构,属于Fm3m空间群,其一般化学式X2YZ。由于其独特的运输、电性和磁性而备受关注,相对于其他半金属材料, Heusler合金具有较高的居里温度,特别是对于室温装置,需要尽可能的防止热效应引起的自旋极化和磁性的减小,所以它具有更好的应用前景。
1、课题研究现状及发展趋势
目前实验上合成了一些具有奇异物性和重要应用价值的Heusler合金材料,例如具有形状记忆功能的铁刺材料Ni2MnGa[2]，具有NgAgAs构型的巨热电势Half-Heusler合金材料,以及具有高磁矩和高居里转变温度的半金属铁磁材料Co2FeSi[3]等。对于CO2系Heusler合金材料,由于具有局域的d电子和非局域的s或p电子间的强轨道杂化效应,容易形成能隙,再加上电子间的自旋交换作用,容易出现半金属现象,其复杂的能带结构展现出非常丰富多样的物理现象。近年来国内外一些实验和研究小组纷纷把目光集中Co系化合物上,Co2MnSi被预测有0.4V自旋向下的带隙和985K的居里温度[4][5]；目前为止，在所有赫斯勒合金中Co2FeSi具有最高的居里温度(1100K)和最大的磁矩〔6mu;B〕[3][6][7]等等。
理论方面,基于密度泛函理论的第一性原理出发,发展了一系列计算方法。如局域密度近似(LSDA)和广义梯度近似(GGA)以及考虑强电子关联系统中的on-site库仑排斥作用而发展出的计算方法，如LDA U和GA U。I.Galanakis和他的研究小组用第一性原理对一系性原理对一系Heusler合金进行了理论研究[8][9][10][11]，包括half-Heusler合金。在讨论合金磁性方面，理论推导出Heusler半金属合金应遵循Slater-Pauling原则，并通过计算一系列Ru2、Co2、Fe2系等Heusler合金的磁矩，很好的证明了这一点。还对晶格常数进行了适当改变，讨论了它的影响作用，认为一定程度的晶格常数变化会造成费米面的改变但不会改变半金属性质。另外，研究小组探讨了自旋轨道耦合作用，认为除了重元素（比如La），他过渡金属化合物的自旋轨道耦合作用相对来说较小,适当条件下可以先忽略它的作用。最近I.Galanakis还对Heusler合金的掺杂无序、表面界面作用等一系列作用进行了理论研究（如Co2MnSn），发现在一定程度下适当的掺杂和无序不会改变化合物的半金属性在某一方向的表面，自旋向下的带中断掉的键很大程度上破坏了合金的半金属性：界面的态虽然只在最初数界面层局域，但当他们耦合缺陷态时显示了金属性行为并且破坏了从半金属到半导体的电流注入或非磁性金属间隔装置的自旋极化。
除了I. Galanakis小组的研究外，还有很多科研小组致力于Heusler半金属方面，如HemC. Kandpal[12]等人运用LDA、GGA以及LDA U、GGA U方法，对Co2V-、Co2Ti-、Co2Cr-、Co2Fe-、Co2Mn-等等一系列合金进行理论计算。
另外国内也有一些优秀的研究小组，如吴光恒科研小组，致力于新型稀土过渡族金属化合物及其间隙化合物的基本磁性研究[13][14]，在磁性智能材料方面，通过对Heusler合金Co2TiSn磁性和输运性能的实验研究，发现Co2TiSn低场中呈现出亚铁磁性：电阻和霍尔电阻率在温度低于8K时均出现异常。同时分析了电输运的散射机制，并对反常霍尔效应产生的机制进行了探讨[15]，制备了四元铁磁性Heusler合金Co_(50)Ni_ (22) Ga_ (28) Fe_x (x==0,1. 5, 2, 2. 5)[16]发现材料具有很好的机械性能，在加压、弯曲和扭曲时都展现出很好的超弹性，另外首次开发出Ni2FeGa和Mn2NiGa新型铁磁性形状记忆合金。并为了进一步改善材料的性能和探索新的材料,将Mn2NiGa合金中的元素分别用Fe和Co替代,制备了Mn (50) Ni (25-x) Fe (Co) xGa (25)[17][18]系列合金。研究了Fe和Co元素对Mn2NiGa合金的结构、马氏体相变行为、磁性和机械性能等方面的影响等等。
2、课题研究意义和价值
通过研究一系列Co基Heusler合金的晶体结构、电子结构和磁性等物理性质，揭示已半金属Heusler磁性合金化合物的微观机理，在此基础之上设计一些具有新型电磁功能的Heusler合金化合物材料。基于稀土元素的特殊的性质，寻找新的具有亚铁磁半金属性质的合金材料。发现具有潜在应用价值的半金属材料，为实验工作者提供有价值的理论指导和依据。
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