Energy Spectrum and Optical Absorption of Mn100 – хAlх (x = 20, 30) Compounds with the β-Mn Structure

Yu. V. Knyazev; Князев Ю. В.; A. V. Lukoyanov; Лукоянов А. В.; Yu. I. Knyazev; Кузьмин Ю. И.; Shubhra Dash; Dash Shubhra; Ajit K. Patra; Patra Ajit K.; M. Vasundhara; Vasundhara M.

doi:10.31857/S0002337X23010098

Энергетический спектр и оптическое поглощение соединений Mn_100-хAl_х (x = 20 и 30) со структурой β-Mn

Авторы: Князев Ю.В.¹, Лукоянов А.В.¹^,2, Кузьмин Ю.И.¹, Dash S.³^,4, Patra A.K.³, Vasundhara M.⁵
Учреждения:
1. Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО Российской академии наук
2. Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
3. Центральный университет Раджастана NH-8
4. Технологический институт MLR
5. Отдел полимеров и функциональных материалов, CSIR-Индийский институт химических технологий Тарнака
Выпуск: Том 59, № 1 (2023)
Страницы: 28-33
Раздел: Статьи
URL: https://bakhtiniada.ru/0002-337X/article/view/140113
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23010098
EDN: https://elibrary.ru/OQHYER
ID: 140113

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлены результаты расчета электронных спектров, а также исследования оптических свойств бинарных соединений Mn₇₀Al₃₀ и Mn₈₀Al₂₀ со структурой β-Mn. Энергетические зависимости вычисленных плотностей электронных состояний, имеющих высокие значения на уровне Ферми, определяются широкими зонами, связанными с 3d-электронами марганца. На основе рассчитанных электронных структур проведен анализ экспериментальных спектров оптических проводимостей сплавов в области квантового поглощения света. По результатам исследований оптических свойств в инфракрасном диапазоне спектра определен ряд характеристик электронов проводимости.

Ключевые слова

электронная структура, плотность состояний, оптическая проводимость, сплавы Гейслера

Список литературы

Elphick K., Frost W., Samiepour M., Kubota T., Takanashi K., Sukegawa H., Mitani S., Hirohata A. Heusler Alloys for Spintronic Devices: Review on Recent Development and Future Perspectives // Sci. Technol. Adv. Mater. 2021. V. 22. № 1. P. 235–271. https://doi.org/10.1080/14686996.2020.1812364
Jiang S., Yang K. Review of High-Throughput Computational Design of Heusler Alloys // J. Alloys Compd. 2021. V. 867. P. 158854-1–158854-14. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.158854
Katsnelson M.I., Irkhin V.Yu., Chioncel L., Lichtenstein A.I., de Groot R.A. Half-Metallic Ferromagnets: From Band Structure to Many-body Effects // Rev. Mod. Phys. 2008. V. 80. № 2. P. 315–378. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.80.315
Wollmann L., Chadov S., Kübler J., Felser C. Magnetism in Cubic Manganese-Rich Heusler Compounds // Phys. Rev. B. 2014. V. 90. № 21. P. 214420-1–214420-11. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.214420
Li T., Khenata R., Cheng Z., Chen H., Yuan H., Yang T., Kuang M., Omran S.B., Wang X. Martensitic Transformation, Electronic Structure and Magnetism in D03-Ordered Heusler Mn3Z (Z = B, Al, Ga, Ge, Sb) Alloys // Acta Crystallogr., Sect. B. 2018. V. 74. P. 673–680. https://doi.org/10.1107/S2052520618013525
Skomski R. Finite-Temperature Depolarization in Half Metals // J. Phys.: Condens. Matter. 2007. V. 19. № 31. P. 315202-1–315202-14. https://doi.org/10.1088/0953-8984/19/31/315202
Alling B., Shallcross S., Abrikosov I.A. Role of Stoichiometric and Nonstoichiometric Defects on the Magnetic Properties of the Half-metallic Ferromagnet NiMnSb // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. № 6. P. 064418-1–064418-9. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.064418
Gavrikov I., Seredina M., Zheleznyy M., Shchetinin I., Karpenkov D., Bogach A., Chatterjee R., Khovaylo V. Magnetic and Transport Properties of Mn2FeAl // J. Magn. Magn. Mater. 2019. V. 478. № 1. P. 55–58. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.01.088
Gao G.Y., Yao K.-L. Antiferromagnetic Half-metals, Gapless Half-metals, and Spin Gapless Semiconductors:The D03-type Heusler Alloys // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. № 23. P. 232409-1–232409-5. https://doi.org/10.1063/1.4840318
Azar S.M., Hamad B.A., Khalifeh J.M. Structural, Electronic and Magnetic Properties of Fe3–xMnxZ (Z = Al, Ge, Sb) Heusler Alloys // J. Magn. Magn. Mater. 2012. V. 324. № 10. P. 1776–1785. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2011.12.037
Han J., Wu X., Feng Y., Gao G. Half-Metallic Fully Compensated Ferrimagnetism and Multifunctional Spin Transport Properties of Mn3Al // J. Phys.: Condens. Matter. 2019. V. 31. № 30. P. 305501-1–305501-9. https://doi.org/10.1088/1361-648X/ab1732
Jum′h I., Sâad essaoud S., Baaziz H., Charifi Z., Telfah A. Electronic and Magnetic Structure and Elastic and Thermal Properties of Mn2-Based Full Heusler Alloys // J. Supercond. Nov. Magn. 2019. V. 32. P. 3915–3926. https://doi.org/10.1007/s10948-019-5095-3
Li Q.F., Yang C.H., Su J.L. Effect of Doping V on the Half-Metallic and Magnetic Properties of Mn3Al Intermetallic Compound // Physica B: Condens. Matter. 2011. V. 406. № 19. P. 3726–3730. https://doi.org/10.1016/j.physb.2011.07.003
Jamer M.E., Wang Y.J., Stephen G.M., McDonald I.J., Grutter A.J., Sterbinsky G.E., Arena D.A., Borchers J.A., Kirby B.J., Lewis L.H., Barbiellini B., Bansil A., Heiman D. Compensated Ferrimagnetism in the Zero-moment Heusler Alloy Mn3Al // Phys. Rev. Appl. 2017. V. 7. № 6. P. 064036-1–064036-7. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.7.064036
Paddison J.A.M., Stewart J.R., Manuel P., Courtois P., McIntyre G.J., Rainford B.D., Goodwin A.L. Emergent Frustration in Co-Doped β-Mn // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 110. № 26. P. 267207-1–267207-5. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.267207
Dash S., Lukoyanov A.V., Nancy, Mishra D., Rasi U.P.M., Gangineni R.B., Vasundhara M., Patra A.K. Structural Stability and Magnetic Properties of Mn2FeAl Alloy with a β-Mn Structure // J. Magn. Magn. Mater. 2020. V. 513. P. 167205-1–167205-9. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.167205
Марченков В.В., Ирхин В.Ю., Перевозчикова Ю.А., Терентьев П.Б., Семянникова А.А., Марченкова Е.Б., Эйстерер М. Кинетические свойства и полуметаллический магнетизм в сплавах Гейслера Mn2YAl // ЖЭТФ. 2019. Т. 155. № 6. С. 1083–1090. https://doi.org/10.1134/S0044451019060129
Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Chiarotti G.L., Cococcioni M., Dabo I., Dal Corso A., de Gironcoli S., Fabris S., Fratesi G., Gebauer R., Gerstmann U., Gougoussis C., Kokalj A., Lazzeri M., Martin-Samos L., Marzari N., Mauri F., Mazzarello R., Paolini S., Pasquarello A., Paulatto L., Sbraccia C., Scandolo S., Sclauzero G., Seitsonen A.P., Smogunov A., Umari P., Wentzcovitch R.M. QUANTUM ESPRESSO: a Modular and Open-Source Software Project for Quantum Simulations of Materials // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. № 39. P. 395502-1–395502-19. https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/39/395502
Яржемский В.Г., Мурашов С.В., Изотов А.Д. Электронное строение и температура ферромагнитного перехода Ga1 – xMnxAs в неэмпирическом методе локального обмена // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 1. С. 3–10. https://doi.org/10.1134/S0002337X19010184
Яржемский В.Г., Мурашов С.В., Изотов А.Д. Электронное строение и обменное взаимодействие в магнитных полупроводниках Ga1-xMnxAs и In1-xMnxSb // Неорган. материалы. 2016. Т. 52. № 2. С. 119–123. https://doi.org/10.7868/S0002337X16020172
Яржемский В.Г., Мурашов С.В., Изотов А.Д. Расчет электронного строения и обменного взаимодействия в полупроводниках InSb и GaAs при солегировании Mn и Ni // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 11. С. 1158–1162. https://doi.org/10.7868/S0002337X17110057
Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. № 18. P. 3865–3868. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
Носков М.М. Оптические и магнетооптические свойства металлов Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 220.