FeV基合金的Hubbard修正与应变调控：电子结构、磁性与弹性性能的多尺度研究

本研究通过密度泛函理论（DFT）结合GGA和GGA+U方法，系统探究了FeV、Fe3V和FeV3合金的电子、磁性与弹性性质。研究发现Hubbard修正（U）显著提升磁性金属特性，使FeV3从非磁性转变为磁性材料，并在B2-FeV相中实现应变诱导的金属-半金属转变（4.9%-5%应变下100%自旋极化）。该工作为设计高温自旋电子器件（如室温以上820.82 K居里温度材料）提供了理论依据。

　　

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磁性材料在电子学和自旋电子学（spintronics）领域具有革命性潜力，但传统材料常面临自旋极化率不足或居里温度（Curie temperature）低于室温的瓶颈。Fe-V合金因其独特的B2有序相和σ相结构，展现出优异的机械强度与潜在磁功能特性，但其电子关联效应和应变响应机制尚不明确。摩洛哥Hassan II科学院与LPHE-MS实验室的A. Elkhou、M. Lassri和L.B. Drissi团队通过第一性原理计算，揭示了Hubbard修正（U）和应变对FeV基合金性能的调控规律，相关成果发表于《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》。

研究采用密度泛函理论（DFT）框架下的GGA和GGA+U方法，结合投影缀加波（PAW）势，计算了B2-FeV、D0₃-Fe₃V和A15-FeV₃的基态性质。通过分析弹性常数、电子态密度（DOS）和磁矩，系统评估了U参数（3-5 eV）和拉伸应变（0-5%）的影响。

结构特性：优化后的B2-FeV晶格参数与中子散射实验一致，证实计算可靠性。D0₃-Fe₃V和A15-FeV₃的相稳定性通过形成能验证。

电子与磁性能：GGA+U显著改变费米能级附近态密度分布，使FeV₃从GGA预测的非磁性态转变为铁磁性（磁矩1.2 μ_B）。B2-FeV在4.9%和5%双轴应变下出现金属-半金属转变，自旋极化率达100%，且居里温度高达820.82 K，远超室温需求。

弹性性能：所有合金均满足力学稳定性判据。B2-FeV的Pugh比值（B/G=1.8）表明其潜在延展性，而Cr-rich Fe-Cr合金则呈现脆性特征。

结论与意义：该研究首次阐明U修正对FeV₃磁序的激活作用，并发现B2-FeV在微小应变下即可实现完全自旋极化，为开发高温自旋注入器件提供了理想候选材料。弹性性能的定量分析为合金的机械加工性评估奠定基础。Hassan II科学院的资助和技术支持确保了计算的准确性，成果对下一代磁存储器（MRAM）和逻辑器件设计具有指导价值。