赫斯勒合金性能、生长与应用
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赫斯勒合金性能、生长与应用
自1903年,Claudia Felser首次发现Cu2MnSn以来,Heusler合金的发展已经走过了100多年的历史。
它是一种极具应用价值的形状记忆材料和磁致冷材料。
此外,它还是一种可能的磁性半金属,在自旋电子学领域有潜在应用价值。
然而,目前Heusler合金的实际应用面临着3个挑战,一是单一均匀相的形成,二是避免界面和表面处的原子无序,三是材料要具有强烈的磁各向异性。
为解决这些问题,科学家们从理论和实验两个方面对Heusler合金进行了细致深入的研究,获得了很多进展。
目前来看,很有必要对已有的理论和实验结果进行总结,以便深入理解其结构与性能之间的关系。
本书分7部分,共20章,涵盖了Heusler合金的基础理论、材料制备、器件应用等多方面的内容。
第1部分Heusler 合金的基本理论,包括第1-2章,由Heusler合金研究的开拓者Galanakis和Felser教授执笔。
以最著名的NiMnSb为例,介绍Heusler合金的组成、结构、分类和性能。
解释了其半金属性的物理来源主要是d电子的贡献。
第2部分Heusler 合金的基本性能,包括第3-8章。
分别讨论了应用自旋分辨光电子能谱研究Co2MnSi体块和Co2MnSi/MgO界面处的电
子结构;Heusler合金的晶体结构;纳米尺度的Heusler合金的物理性质;MgAgAs型Heusler合金中化学键的变化;立方、四方和六角晶格的Mn-基Heusler合金薄膜的磁电性质;偏离化学计量比的Ni50-xCoxMn25+ySn25-y系统中的磁性相竞争等物理问题。
第3部分Heusler合金的应用,包括第9-11章,分为自旋电子学、热电器件和能量收集三个方向,其中热电器件研究在目前的科学界尤为火热。
第4部分二维的Heusler合金薄膜的生长与性能,第12章,主要介绍如何制备高自旋极化的合金薄膜。
第5部分Heusler合金薄膜的磁性,包括第13-15章。
以Co2Mn0.6Fe0.4Si中的磁电子学为例,应用穆斯堡尔谱和X射线磁圆二色谱分析合金薄膜性质。
第6部分半金属Heusler合金的器件应用,包括第16-19章。
主要包括巨磁电阻(GMR)效应,自旋力矩振荡器,各向异性磁致电阻效应,磁场隧道结,交换偏置作用等。
第7部分Heusler合金的新性能,第20章。
一些Heusler合金家族成员是可能的拓扑绝缘体材料,如ScPtBi。
它们的结构与闪锌矿类似,可能包含有趣且丰富的物理行为。
本??由从事Heusler合金前沿研究的30多位欧美科学家共同完成,内容详实,参考文献精炼。
作为一个有着100多年发展历史的学科,相关的研究文献可以说是浩如烟海,本书的出现无疑可以极大地提高了解这一科学研究领域的效率,因此特别适合低年级的研究生作为Heusler合金研究入
门的参考书目。
梁飞,博士研究生
中国科学院理化技术研究所。