凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2015年3月1日
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标题: 异常霍尔效应和电流自旋极化在Co$_2$FeX (X = Al, Ga, In, Si, Ge, 和 Sn) Heusler化合物中的系统{\it 从头计算}研究
标题: Anomalous Hall effect and current spin polarization in Co$_2$FeX (X = Al, Ga, In, Si, Ge, and Sn) Heusler compounds: A systematic {\it ab initio} study
摘要: 在本文中,我们对两种主要的自旋相关现象,即异常霍尔效应和电流自旋极化,在基于Co$_2$Fe的Heusler化合物Co$_2$FeX(X = Al,Ga,In,Si,Ge,Sn)中进行了系统的{\it 从头计算}研究,在广义梯度近似(GGA)下进行。使用了精确的全势线性化增广平面波方法。 我们发现,在Co$_2$FeX (X = Al, Ga, In, Al$_{0.5}$Si$_{0.5}$和 Sn) 中纵向电流的自旋极化($P^L$)为$\sim$100%,尽管费米能级处的电子态($P^D$)的自旋极化不是。 此外,其他化合物也具有高电流自旋极化,为$P^L > 85$%。 这表明所有考虑的Co$_2$FeX化合物对于自旋输运器件都是有前景的。 有趣的是,$P^D$在Co$_2$FeX(X = Si,Ge和Sn)中为负值,其符号与$P^L$以及传输实验的结果不同。 其次,计算得到的反常霍尔电导率(AHCs)适中,范围在200 S/cm以内,并且与高L2$_1$有序的Co$_2$FeSi样品的可用实验结果吻合良好,尽管它们与其他化合物的报道实验结果存在显著差异,这些化合物中存在B2反位缺陷。 令人惊讶的是,在Co$_2$FeSi中,当Si被Ge取代,最终被Sn取代时,AHC先减小然后改变符号。 第三,除Co$_2$FeSi外,所有研究化合物的计算总磁矩与相应的实验值吻合良好,其中存在0.3$\mu_B$/f.u.的差异。我们还在GGA+$U$方案中进行了GGA加上局域库仑相互作用$U$的计算。我们发现包括$U$显著影响计算得到的总磁矩、自旋极化和AHC,并且在大多数情况下会导致与现有实验结果不一致。
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