بررسی خواص ساختاری، مغناطیسی و الکترونی مرز مشترک co2cr.5fe.5al/gaas001

یکی از مسائل مهم در زمینه اسپینترونیک تزریق جریان اسپینی از یک فلز فرومغناطیس به نیم رسانا است. در سالهای اخیر فرومغناطیس های نیمرسانا بدلیل توانایی بالا در تولید جریان قطبیده اسپینی مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفتند که آلیاژهای هویلسر از این دسته هستند. نیم فلز موادی هستند که بریا یک نوع اسپین رفتار فلزی و برای نوع دیگر رفتار نیم رسانایی دارند. لذا این مواد در سطح فرمی دارای قطبش اسپینی 100% هستند. در بسیاری از مواد گرچه خاصیت نیم فلزی در انبوهه بروز میکند لیکن تجربه نشان داده است که این خاصیت در مرز مشترک این مواد با نیم رساناها به علت حضور اثرات مرز مشترک که از بی نظمی اتم ناشی میشوند از بین میرود. بنابراین مطالعه اتصال بین نیمرسانا و نیم فلز به ویژه اثرات مرز مشترک بر روی خواص مغناطیسی و الکترونی آنها بسیار مهم است. ترکیب co2cr0.5fe0.5al از جمله آلیاژهای هویسلر است که خاصیت نیم فلزی در حالت انبوهه آن پیش بینی شده است. از مزایای این آلیاژ دمای کوری بالا و مغناطومقاومت تونلی بزرگی در حدود 37% در میدان 0.25 تسلا است. بنابر اطلاعات ما تاکنون مرز مشترک این آلیاژ با نیمرسانا مورد بررسی قرار نگرفته است و بنابراین مشخص نیست که آیا قطبش بالا که در انبوهه آلپاژ مشاهده شده در مرز مشترک آن با نیمرسانا نیز حفظ میشود یا نه؟ همین امر باعث شد که ما مرز مشترک این ترکیب با gaas که از نیمرساناهای متعارف در صنعت الکترونیک است را برای بررسی انتخاب کنیم. در این رساله با استفاده از نرم افزار espresso در ابتدا خواص انبوهه آلیاژ co2cr0.5fe0.5al که از نظر ساختاری به ترکیب co2cr0.6fe0.4al بسیار نزدیک است و از طرفی ابریاخته کوچکتری نیز در مقایسه با آن دارد ارائه شده است. نتایج حاصل از انبوهه حضور خاصیت نیم فلزی در این آلیاژ را تایید میکند. در ادامه مرز مشترک co2cr0.5fe0.5al شبیه سازی شده و خواص الکترونی و مغناطیسی این مرز مشترک با استفاده از محاسبات اولیه کوانتمی در چارچوب نظریه تابعی چگالی اسپینی و با بکارگیری رهیافت شبیه پتانسیل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی مرز مشترک مختلف آلیاژ با نیمرسانا نشان میدهد که خاصیت نیم فلزی در تمامی مرز مشترک ها کاهش می یابد. با این حال پایانش cral-as علاوه بر اینکه پایدارترین مرز مشترک است قطبش اسپینی آن در حد بالایی باقی میماند. ضمنا نتایج ما بررسی مرز مشترک تغییر یافته crcr-as نشان میدهد که با جایگذاری اتم cr به جای اتم al در پایانش cral-as قطبش اسپینی در مرز مشترک افزایش می یابد. در پایان ناپیوستگی نواری و مقدار سد شاتکی در مرز مشترک محاسبه شدند.