Распределение атомов по кристаллографическим позициям в сплавах Гейслера M MnSb (M = Co, Ni, Cu) и их электронное строение

Abstract

С помощью зонных расчётов в модели FLAPW (full-potential linearized augmented-plane-waves) выяснена роль взаимных атомных замещений в формировании энергетических, зарядовых и спиновых характеристик сплавов MMMnSb (MM = Co, Ni, Cu). Обнаружено, что их основное состояние (с наибольшим значением когезионной энергии) реализуется в случае расположения атомов ММ в кристаллографических позициях с тетраэдрическим атомным окружением, а их замена марганцем или сурьмой способствует возникновению энергетически высоковозбуждённых метастабильных фаз. Обмен атомами между позициями, формирующими подрешётку типа NaCl, не приводит к изменениям в энергетических характеристиках и в электронном строении сплавов. Сплавы с кобальтом и никелем в основном энергетическом состоянии являются полуметаллами (semimetals), тогда как сплавы с медью и фазы в метастабильном состоянии — металлами. Во всех сплавах наибольший магнитный момент сосредоточен на атомах марганца.

За допомогою зонних розрахунків у моделю FLAPW (full-potential linearized augmented-plane-waves) з’ясовано роль взаємних атомових заміщень у формуванні енергетичних, зарядових і спінових характеристик стопів MMMnSb (MM = Co, Ni, Cu). Виявлено, що їхній основний стан (з найбільшим значенням когезійної енергії) реалізується в разі розташування атомів ММ у кристалографічних позиціях з тетраедричним атомовим оточенням, а заміна їх Манґаном або Стибієм сприяє виникненню енергетично високозбуджених метастабільних фаз. Обмін атомами між позиціями, які формують підґратницю типу NaCl, не приводить до змін в енергетичних характеристиках і в електронній будові стопів. Стопи з Кобальтом і Ніклем в основному енергетичному стані є напівметалами (semimetals), тоді як з стопи з Купрумом і фази в метастабільному стані — металами. Для всіх стопів найбільший магнетний момент зосереджено на атомах Манґану.

By means of band calculations within the FLAPW (full-potential linearized augmented-plane-waves) model, the role of mutual atomic substitutions in the formation of energy, charge, and spin characteristics of MMMnSb alloys (MM = Co, Ni, Cu) is clarified. As found, their ground state (with the largest cohesive energy) is realized in the case of the arrangement of MM atoms at the crystallographic positions with tetrahedral atomic environment, and their substitution by the manganese or antimony atoms leads to the appearance of metastable phases with high energy-excited state. The exchange of atoms between the positions, which forms the NaCl-type sublattice, does not lead to changes in the energy characteristics and electronic structure of alloys. The nickel- and cobalt-containing alloys in the ground state are semimetals, while the alloys with copper and alloys in a metastable state are metals. For all the alloys, the largest magnetic moment is localized on the manganese atoms.