文献综述
1、现状及发展趋势
形状记忆合金作为一种新型的功能材料,在一定的条件下可发生形状恢复,产生宏观应变和恢复力。Ni2Mn Ga是人们最早发现的兼有铁磁性和形状记忆效应的Heusler合金[1]。作为铁磁形状记忆合金的典型材料，一直是人们研究的热点。国际上对Ni2MnGa的集中研究始于20年前。在1984年，Webster等人[2]开展了Ni2MnGa的晶体结构、磁性、伴随马氏体相变样品表面观察等实验。直到1994年，Vazil′ev等人的研究[3]才发现了Ni2MnGa 的形状记忆效应。而这一材料再度成为材料科学家和凝聚态物理研究的前沿性研究对象，在一定程度上是因为在1996年，美国MIT的研究人员在研究Ni2MnGa单晶时发现，在低温马氏体相2T磁场可以使单晶样品产生大约0.2%的可恢复应变[1]，这个值已经接近目前稀土大磁致伸缩材料。因此，Ni2Mn Ga成为具有响应频率高、恢复应变大的新型磁驱动记忆候选材料。然而，由于Ni2Mn Ga合金主要是在马氏体相变温度附近产生大应变和大磁感生应变，而正分配比的Ni2Mn Ga合金的马氏体相变发生在200 K左右，因此对其应用有了很大的限制。到目前为止，人们对于Ni2MnGa体系合金研究大多集中于正分成份和轻微偏离化学配比的成分样品。而对于高Mn含量，特别是Mn原子含量高于40％的样品研究较少。
基于以上论述，并以前人的研究结果为基础，在本论文工作中，我们探索研究了高Mn的Ni2MnGa材料，研究了他们的马氏体相变行为、磁性、结构等内容，并以此为基础开发出了一种新的铁磁性形状记忆合金Mn2NiGa。
马氏体相变是指替换原子通过无扩散切变,即原子沿相界面作协作运动,使其形状发生改变的相变。Ni2MnGa磁性形状记忆合金在冷却过程中,除了发生磁场有序化外,还具有丰富的马氏体相变行为[4-8],通过内耗峰测试及TEM观察表明,在相变的过程中,同时伴随有一系列物理性能的异常变化,这说明在冷却时除了马氏体相变外,还存在中间相变[9-10]。
在铁磁金属中，由于交换劈裂，费密面处自旋向上与自旋向下的电子密度不等（通常我们定义两种自旋电子态当中，电子占据数目较多的一种自旋态为多数自旋态或者自旋向态数目较少的一种自旋态为少数自旋态或者自旋向下态），因而自旋向上电子载流子数与自旋向下的电子载流子数不等，故在电场的推动下，铁磁金属中的传导电子流必定是自旋极化的利用具有自旋属性的电子在传导过程中对外加的微小磁场所表现出的诸如巨磁电组(GMR) 和隧穿磁电阻(TMR)等物理效应，使电子学器件的功能得到了巨大的改善和提高。
2、研究意义和价值
自1960年美国海军实验室Buchler等人首先发现形状记忆效应以来[11],形状记忆合金引起世界各国学者的瞩目,经过近半个世纪的研究,目前在基础研究和应用开发研究方面,取得了巨大的成就,并已经在航空、航天、工程、医学等领域被广泛应用[12-14]。以研究、控制和应用半导体中数目不等的电子和空穴的输运特性为主要内容的微电子学是二十世纪人类最伟大的创造之一。
进入新世纪以来，随着科学技术的飞速发展，航空航天，通讯，自动控制，汽车工业和计算机产业等领域对新型功能材料的需求越来越大，对新材料的性能的要求也越来越高，因此迫切需要开发和研制新型功能材料.Heusler合金是一种高度有序的金属间化合物，原子的高度有序排列给材料带来了丰富的物理特性和应用功能。铁磁性形状记忆特性和半金属特性是迄今为止在Heusler合金中，发现的最有开发价值和应用潜力的功能特性，但是目前在这两个领域还存在有诸多亟待解决的问题。
半金属材料具有重大的开发价值和广泛的用途。而Heusler合金是继续探索开发新型半金属材料的最佳领域。因此，本论文的主要课题之一就是利用第一性原理计算，在具有高度有序结构的Heusler合金中寻找新的半金属材料。通过对新材料进行细致的磁性、磁输运性及其它物理性能的测量，研究自旋极化率与成分、结构和缺陷的内在规律，分析自旋相关的输运机制和散射机制。
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