ویژگیهای نیم‌فلزی و پایداری ساختاری ترکیبات نیم‌هویسلر d0-d xybi (x=k, rb; y=sc, ti, v, cr)

با استفاده از محاسبات اصول اولیه ساختار الکترونی در چارچوب نظریه تابعی چگالی، ویژگی‌های الکترونی، مغناطیسی و پایداری ساختاری ترکیبات نیم‌هویسلر d0d جدید xybi (x=k, rb; y=sc, ti, v, cr) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که 6 مورد از این ترکیبات شاملkcrbi ،rbvbi ،kvbi ،rbtibi ،ktibi و rbcrbi فرومغناطیس‌های نیمفلزی می‌باشند. گاف انرژی نیم‌فلزی این ترکیبات در محدوده 0/46 تا 0/71 الکترون‌ولت محاسبه گردید. بررسی چگالی حالت‌های الکترونی جزئی اتمی نشان داد که هیبریداسیون بین ترازهای 3d فلزات واسطه با اوربیتال‌های تراز 6p اتم bi موجب بروز رفتار نیم‌فلزی می‌شود. گشتاور مغناطیسی کل به دست آمده برای این مواد در توافق با رابطه اسلیترپائولینگ mtot=ztot−8 بوده و عدد صحیح بودن آن در محدوده وسیعی اطراف ثابت شبکه تعادلی بیانگر عدم حساسیت خاصیت نیم‌فلزی به پارامتر شبکه می‌باشد. بهینه‌سازی ساختارهای بلوری این مواد توسط بسته نرم‌افزاری uspex نشان داد که علاوه بر حفظ خاصیت نیم‌فلزی، وجود اتم فلز قلیایی d0 منجر به پایداری ساختاری این ترکیبات نیم‌هویسلر جدید می‌گردد. با توجه به پایداری ساختاری، دمای کوری بالا و گاف نیم‌فلزی بزرگ، ترکیبات فوق نامزدهای خوبی برای کاربردهای اسپینترونیکی محسوب می‌شوند.

Halfmetallic properties and structural stability of d0d halfHeusler compounds XYBi (X=K, Rb; Y= Sc, Ti, V, Cr)

Using firstprinciples electronic structure calculations based on density functional theory, the electronic, magnetic, and structural properties of novel d0d halfHeusler compounds XYBi (X=K, Rb; Y =Sc, Ti, V, Cr) are investigated. The results indicate that 6 of these compounds, namely, KTiBi, RbTiBi, KVBi, RbVBi, KCrBi and RbCrBi are halfmetallic ferromagnets. The halfmetallic energy bandgap of these compounds were calculated in the range of 0.460.71 eV. A detailed study of the partial density of states showed that the pd exchange between transition metals 3d and Bi 6p states is mainly responsible for the halfmetallic behavior. The total magnetic moments of the compounds under study are in agreement with the SlaterPauling rule Mtot=Ztot8 and it is integer valued in a wide range around the equilibrium lattice constant, which indicates that the halfmetallic property is not sensitive to the lattice parameter. Employing the structure optimization program USPEX, it is shown that the introduction of d0 alkali metal atom leads to structural stability of the above novel halfHeusler compounds. In the light of their structural stability, high Curie temperature and large halfmetallic gap, the above compounds are good candidates for spintronic applications.