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半金属材料具有导体和半导体双重性质:对一种自旋取向的能带结构中费米能级处有带隙从而呈现半导体特性,而另一自旋取向能带结构中费米能级处有态密度存在从而呈现金属性,因此具有100%的自旋极化率。半金属铁磁体的这种特性对自旋电子学器件的研制有着很重要的应用价值。 在本文利用基于密度泛函理论(DTF)下的全势能线性缀加平面波(FLAPW)方法结合广义梯度近似(GGA)研究了half-Heusler NiM-nAs,NiCrAs,MnNiAs,MnCrAs和CrNiAs合金的电子能带结构,磁性以及半金属特性。首先,根据总能量与晶格常数的函数关系计算了NiMnAs,NiCrAs,MnNiAs,MnCrAs和CrNiAs合金铁磁性状态(FM)的最优化晶格常数。发现在最优化晶格常数下NiMnAs,NiCrAs和MnCrAs合金的铁磁性状态更稳定。发现这些合金的总自旋磁矩分别为:4.000μB,3.000μB和0.000μB,满足Slater–Pauling法则。从NiMnAs,NiCrAs和MnCrAs合金的态密度图中发现NiMnAs和NiCrAs合金的带隙出现在自旋向下的能带中,而MnCrAs合金的带隙出现在自旋向上的能带中,而且费米能级都处于带隙之中,因此NiMnAs,NiCrAs和MnCrAs合金都具有半金属性。因为MnCrAs合金的总自旋磁矩为0.000μB,所以MnCrAs合金是反铁磁性半金属。对于MnNiAs和CrNiAs合金,自旋向上和自旋向下的能带中费米能级处都有态密度存在,所以MnNiAs和CrNiAs合金是一般铁磁体。