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First principles study of a new half-metallic ferrimagnets Mn2-based full Heusler compounds: Mn2ZrSi and Mn2ZrGe

材料科学 自旋电子学 晶格常数 密度泛函理论 磁矩 凝聚态物理 公式单位 费米能级 自旋极化 平面波 电子结构 半金属 金属 电子能带结构 结晶学 铁磁性 晶体结构 计算化学 化学 电子 物理 光学 冶金 衍射 量子力学
作者
A. Abada,Kadda Amara,S. Hiadsi,B. Amrani
出处
期刊:Journal of Magnetism and Magnetic Materials [Elsevier BV]
卷期号:388: 59-67 被引量:90
标识
DOI:10.1016/j.jmmm.2015.04.023
摘要

Half-metallic properties of new predicted Mn2-based full Heusler alloys Mn2ZrSi and Mn2ZrGe have been studied by first-principles full-potential linearized augmented plane wave plus local orbital (FP-LAPW+lo) method based on density functional theory (DFT). Our investigation is focused on the structural, elastic, electronic and magnetic properties of these compounds. The AlCu2Mn-type structure is found to be energetically more favorable than the CuHg2Ti-type structure for both compounds and are half-metallic ferrimagnets (HMFIs) with total magnetic moments of 2.000µB per formula unit, well consistent with Slater–Pauling rule (Mtot=(24–Ztot)µB). Calculations show that both the alloys have an indirect band gaps, in the majority-spin channel, with values of 0.505 eV and 0.278 eV for Mn2ZrSi and Mn2ZrGe, respectively. It was found that Mn2ZrSi and Mn2ZrGe preserved their half-metallicity for lattice constants range of 5.85–6.38 Å and 6.05–6.38 Å, respectively, and kept a 100% of spin polarization at the Fermi level. Moreover, the calculated formation energies and elastic constants confirm that these compounds are stable chemically and mechanically, and the good crystallographic compatibility with the lattice of semiconductors used industrially makes them promising magnetic materials in spintronic applications.
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