CrFeScPb和CrFeYPb Heusler化合物的多功能性质：基于密度泛函理论（DFT）的视角

《The Journal of Physical Chemistry C》：Multifunctional Properties of CrFeScPb and CrFeYPb Heusler Compounds: A DFT-Based Perspective

基于密度泛函理论，系统研究了CrFeScPb和CrFeYPb四元Heusler合金的结构、电子、磁性和机械性能。两者均为半金属材料，自旋向上通道呈金属态，自旋向下通道为间接带隙半导体（带隙0.453 eV和0.409 eV），具有高自旋极化磁矩，适用于自旋电子器件。力学性能显示CrFeScPb硬脆而CrFeYPb延展，热力学稳定性在宽温压范围内优异，其中CrFeScPb热导率更高。光学分析表明CrFeYPb紫外-可见光吸收更强，为光电子器件提供新候选材料。

　　

我们利用密度泛函理论（DFT）和改良的Becke–Johnson（mBJ）势，对四元Heusler合金CrFeScPb和CrFeYPb的结构、电子、磁、机械、热力学及光学性质进行了第一性原理研究。这两种化合物均具有半金属特性：在自旋向上通道中表现出金属行为，在自旋向下通道中则表现为半导体行为，其间接带隙分别为0.453 eV（CrFeScPb）和0.409 eV（CrFeYPb）。它们的尖晶石型磁矩和完全自旋极化表明了其潜在的自旋电子学应用价值。力学研究表明，CrFeScPb硬度高但脆性大，而CrFeYPb则具有较好的延展性。这两种合金在广泛的温度和压力范围内都表现出良好的热力学稳定性，其中CrFeScPb的热阻更高，CrFeYPb的压缩率更大。光学实验发现，尤其是CrFeYPb，在紫外-可见光范围内具有较强的吸收特性，这限制了其在光电子学和磁光器件中的应用。这些研究结果凸显了这些合金在自旋电子学、热电学和光子学领域的多功能潜力。