《表1 CoCrAl合金的晶格常数、磁矩及能量》

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《原子无序对half-Heusler合金CoCrAl电子结构及Seebeck系数的影响》

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计算得到C1b、XY及YZ结构CoCrAl合金的总态密度图如图2所示，相应的晶格常数、磁矩以及能量模拟计算结果列于表1。从图2中可以看出，具有C1b有序结构的CoCrAl合金自旋向上和自旋向下的态密度完全对称，此外，在其费米能级附近存在一个较窄的赝能隙，使得该合金表现出典型非磁性金属特性；具有XY无序结构的CoCrAl合金自旋向上和自旋向下的态密度也完全对称且显示出非磁性金属特性；具有YZ无序结构的CoCrAl合金自旋向上和自旋向下的态密度对称性遭到破坏且相应费米能级均有电子态分布，显示出磁性金属特性。基于Galanakis等[11]建立的轨道杂化模型，带隙两侧的宽度应取决于Co原子间的相互作用，在具有有序结构的CoCrAl合金中，Co原子首先与近邻不同占位的Co原子发生3d轨道杂化，然后这些杂化轨道继续与Cr原子3d轨道杂化，最终分别在低于和高于费米面处形成成键态和反键态，Co—Co杂化后形成的反键态因与Cr原子的3d轨道不在同一表象而得以保留，带隙大小即为反键态之间的能量差。当合金中原子发生无序占位时，轨道杂化情况非常复杂，各原子间相互作用机理尚未厘清，仍需深入开展研究。由表1可见，CoCrAl合金为C1b有序结构时的晶格常数为0.5460nm，而其为XY或YZ无序结构时的相应值均明显增大，表明样品晶格常数的变化同其结构无序化所导致的晶格畸变有关。三种结构类型中只有YZ无序结构所对应的合金晶胞磁矩不为0，这表明该结构对合金磁性影响较大。在平衡状态下，三种结构类型的CoCrAl合金单胞总能均为负值，且合金为无序结构时的能量值明显高于其为有序结构时的相应值，这表明该合金可以通过实验合成且其在平衡态时发生无序转变的难度较大。此外XY和YZ无序结构合金之间单胞能量差值较小，表明在平衡状态下，这两种无序转变在合金中发生的几率几乎相等。