High spin polarization rate and weak perpendicular magnetic anisotropy in antiperovskite PtcFe3N
Abstract
Fe4N具有高的居里温度、大的饱和磁化强度、良好的稳定性等优点，在自旋电子器件中得到了广泛的应用。然而，Fe4N的面内磁各向异性限制了其在下一代自旋电子器件中的进一步发展。5d过渡金属Pt具有强自旋轨道耦合（SOC）效应，通过Pt掺杂可实现对Fe4N磁学性能的有效调控。本工作采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，系统探究了PtcFe3N(c：顶角原子位置)的电子结构与磁学特性，并与SOC计算结果进行了对比。研究表明，PtcFe3N仍保持立方反钙钛矿结构，且具备良好的金属特性与磁性。由于SOC作用的存在，使得PtcFe3N的总磁矩从8.18 μB（不考虑SOC）增至8.47 μB。此外，PtcFe3N的自旋极化率为-70.4%，绝对值是母体Fe4N（- 47.9%）的1.47倍。进一步研究发现，PtcFe3N的总磁晶各向异性能量密度约为-0.003 J/cm3，表现为弱垂直磁各向异性(PMA)。综上，PtcFe3N具备大磁矩、高自旋极化率、弱PMA等特点，在新一代多场调控的自旋电子器件领域展现出重要的应用潜力，可为该领域发展提供新的材料选择与理论支撑。
Fields of Study & Subjects
Magnetic properties of thin films
Magnetic Properties of Alloys
Thermal Expansion and Ionic Conductivity
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 10
- Publication date
- 1 January 2026
- Language
- ZH