钒原子掺杂调控OsZrTiSi四元赫斯勒合金半金属性及居里温度的研究

本综述通过第一性原理计算，系统研究了钒（V）原子掺杂对四元赫斯勒合金OsZrTiSi半金属性、磁性能、力学性能及居里温度（TC）的调控作用。研究证实V掺杂可显著提升TC至室温以上（430.3–566 K），并实现磁矩的精准调控，为设计高性能自旋电子学（Spintronics）材料提供了新策略。

　　

Highlight

钒原子掺杂策略成功提升了OsZrTiSi四元赫斯勒合金的半金属性（Half-Metallicity）与居里温度，使其在自旋电子器件中具备更高应用潜力。

Methods

所有计算均采用维也纳第一性原理模拟软件包（VASP）完成。电子间交换关联能通过Perdew等人提出的PBE修正广义梯度近似（GGA）进行处理。为考虑库仑相互作用对合金电子结构的影响，我们采用了GGA+U方法（Hubbard U校正），其中U值分别设置为Os: 2.2 eV、Zr: 3.0 eV、Ti: 2.0 eV、V: 1.34 eV。

Stability structural

四元赫斯勒合金具有典型的LiMgPdSn晶体结构，空间群为No.216（F-43?m）。为确定OsZrTi_nV_1-nSi（n = 0.25, 0.5, 0.75, 1.0）的稳定磁基态，我们计算了该系列合金的铁磁（FM）与非磁（NM）能量。如图1所示，铁磁相在所有掺杂浓度下均表现出最低能量，表明其为体系的基态。

Conclusions

通过第一性原理计算，我们系统研究了V原子掺杂对OsZrTiSi赫斯勒合金的磁性、半金属性、力学性能及居里温度的影响。计算得到的弹性常数满足稳定性判据，形成焓为负值，声子谱无虚频，证实了掺杂合金的力学、热力学及动力学稳定性。在力学性能方面，随着V原子掺杂浓度的增加……