Magnetostriction in Fermi-level-tuned half-metallic Co-based Heusler alloys
Abstract
本文通过第一性原理计算与实验研究相结合，系统分析了半金属Heusler合金Co2FeAlxSi1-x中费米能级调控对自旋极化率与磁致伸缩性能的协同影响机制。结果表明，通过Al/Si原子互替可有效调控费米能级在少数自旋准带隙中的位置，当费米能级位于准带隙中心(x≈0.5)时，体系同时呈现最高的本征自旋极化率与最大的饱和磁致伸缩系数λs。变温磁致伸缩测量显示，各组分的λs随温度的变化均良好的遵循Bloch T3/2定律，表明自旋波的热激发是磁致伸缩性能随温度衰减的主要机制之一。其中，中间组分的磁致伸缩衰减系数β显著低于两端组分，表现出优异的温度稳定性，这可归因于费米能级位于少数自旋准带隙中心所带来的自旋极化稳定性提升，从而减弱了自旋波热激发对磁弹响应的影响。通过分析表明，该电子结构下SOC对磁晶各向异性能的有效调制作用增强是连接自旋与晶格自由度，从而实现强磁弹耦合的关键微观机制。本工作从电子结构角度揭示了自旋极化率与磁致伸缩的内在关联，为设计兼具高自旋极化率与强磁弹性能的多功能Heusler合金材料提供了新的思路和理论依据。
Fields of Study & Subjects
Heusler alloys: electronic and magnetic properties
Magnetic Properties and Applications
Magnetic properties of thin films
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 7
- Publication date
- 1 January 2026