First-principles investigations of reference states of Co2CrIn Heusler alloys
Автор: Zagrebin M.A., Sokolovskiy V.V., Buchelnikov V.D.
Рубрика: Физика
Статья в выпуске: 1 т.11, 2019 года.
Бесплатный доступ
In order to identify the reasons for the differences between the available theoretical and experimental values of the total magnetic moment of Co2CrIn Heusler alloy, in this work we studied the effects of various magnetic reference states on the magnetic and electronic properties of the alloys by means of ab initio and Monte Carlo methods. It is shown that the calculated ground state in the L21 phase is ferromagnetic. However, the values for both lattice parameter and magnetic moment calculated for the ferrimagnetic state, where the Cr atoms are ordered antiferromagnetically, are found to be in good agreement with the available experimental data. It is shown that the half-metallic behavior is realized only in the case of the ferromagnetic order. By using the calculated exchange coupling parameters in the Heisenberg Hamiltonian, the temperature dependences of magnetization were simulated.
Heusler alloys, reference states, density of states, exchange parameters
Короткий адрес: https://sciup.org/147232806
IDR: 147232806 | УДК: 538.955 | DOI: 10.14529/mmph190108
Первопринципные исследования основных состояний сплавов Гейслера Co2CrIn
Для выяснения причины различий между имеющимися теоретическими и экспериментальными значениями полного магнитного момента сплава Гейслера Co2CrIn в данной работе было изучено влияние различных основных магнитных состояний на магнитные и электронные свойства сплавов с помощью ab initio и Монте-Карло методов. Показано, что вычисленное основное состояние в фазе L21 является ферромагнитным. Однако равновесные значения как параметра решетки, так и магнитного момента, рассчитанные для ферримагнитного состояния, где атомы Cr упорядочены антиферромагнитно, находятся в хорошем согласии с имеющимися экспериментальными данными. Показано, что полуметаллическое поведение реализуется только в случае ферромагнитного упорядочения. Используя рассчитанные параметры обменного взаимодействия в гамильтониане Гейзенберга, были смоделированы температурные зависимости намагниченности.
Список литературы First-principles investigations of reference states of Co2CrIn Heusler alloys
- First-principles study of spin-dependent thermoelectric properties of half-metallic Heusler thin films between platinum leads / D. Comtesse, B. Geisler, P. Entel, P. Kratzer, L. Szunyogh // Phys. Rev. B. - 2014. - Vol. 89, Issue 9. - P. 094410.
- Spintronics: from Materials to Devices / под ред. C. Felser, G.H. Fecher. - New York, USA: Springer, 2013. - 369 p.
- Zagrebin, M.A. Electronic and magnetic properties of the Co2-based Heusler compounds under pressure: first-principles and Monte Carlo studies / M.A. Zagrebin, V.V. Sokolovskiy, V.D. Buchelnikov // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2016. - Vol. 49, no. 35. - P. 355004.
- Effect of structural disorder on the ground state properties of Co2CrAl Heusler alloy / M.A. Zagrebin, V.V. Sokolovskiy, V.D. Buchelnikov, O.O. Pavlukhina // Physica B. - 2017. - Vol. 519. - P. 82-89.
- Wurmehl, S. Co2CrIn: A Further Magnetic Heusler Compound / S. Wurmehl, G.H. Fecher, C. Felser // J. of Chemical Sciences. - 2006. - Vol. 61, Issue 6. - P. 749-752.
- Aly, S.H. First principles calculation of elastic and magnetic properties of Cr-based full-Heusler alloys / S.H. Aly, R.M. Shabara // J. of Magnetism and Magnetic Materials. - 2014. - Vol. 360. - P. 143-147.
- Kresse, G. From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method / G. Kresse, D. Joubert // Phys. Rev. B. - 1999. - Vol. 59, Issue 3. - P. 1758.
- Kresse, G. Efficient iterative schemes for ab-initio total-energy calculations using a plane-wave basis set / G. Kresse, J. Furthműller // Phys. Rev. B. - 1996. - Vol. 54, Issue 16. - P. 11169-11186.
- Ebert, H. Calculating condensed matter properties using the KKR-Green's function method - recent developments and applications / H. Ebert, D. Koedderitzsch, J. Minar // Reports on Progress in Physics. - 2011. - Vol. 74, no. 9. - P. 096501.
- Perdew, J.P. Generalized gradient approximation made simple / J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Phys. Review Lett. - 1996. - Vol. 77, Issue 18. - P. 3865-3868.
- Monkhorst, H.J. Special points for Brillonin-zone integrations / H.J. Monkhorst, J.D. Pack // Phys. Rev. B. - 1976. - Vol. 13, Issue 12. - P. 5188-5192.
- Broyden, C.G. A class of methods for solving nonlinear simultaneous equations / C.G. Broyden // Math. Comp. - 1965. - Vol. 19. - P. 577-593.
- Numerical Recipes in Fortran / W.H. Press, S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling, B.P. Flannery. - Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press, 1992. - 963 p.
- Landau, D.P. A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics / D.P. Landau, K. Binder. - Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press, 2009. - 488 p.
- Anderson, P.W. Theory of Magnetic Exchange Interactions: Exchange in Insulators and Semiconductors / P.W. Anderson // Solid State Physics. - 1963. - Vol. 14. - P. 99-214.
- Complex investigations of phase diagram of Ni-Pt-Mn-Ga Heusler alloys / M.A. Zagrebin, S.A. Derevyanko, V.V. Sokolovskiy, V.D. Buchelnikov // Letters on Materials. - 2018. - Vol. 8, no. 1. - P. 21-26.
