李麗君 張冬梅 孫超凡 侯勃 李治明 馮磊

摘? ?要：為探索新的三元合金，基于第一性原理研究了Cr2ZnB和Cr2AgB合金的結構和性能。本文利用CALYPSO軟件，優(yōu)化得到 Cr2AgB的晶體結構屬于空間群P-3m1，晶格參數是a=b=2.8256，c=6.8392，其總態(tài)密度和能帶結構表明此晶體為金屬導體，且有磁性。Cr2ZnB的晶體結構也屬于空間群P-3m1，晶格參數是a=b=2.97300，c=6.02320 ，其總態(tài)密度和能帶結構表明此晶體也為金屬導體，且有磁性。

關鍵詞：三元合金? 能帶結構? 態(tài)密度? CALYPSO

中圖分類號：TG146.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0095-02

材料科學的發(fā)展是衡量人類文明發(fā)展水平的重要標志。具有特殊性質的新型功能材料的發(fā)現通常會推動科技領域的巨大進步。新材料的進步推進高科技行業(yè)的迅速發(fā)展，如能源、通訊、高性能計算、航空航天等領域。高有序晶體結構的材料具有非常豐富的物理性質，可廣泛應用于各領域，它是目前新型功能材料發(fā)展的一個熱門方向。材料計算是研究新材料的理論指導，能夠為新材料的研發(fā)指明方向，大大提高研究效率。CALYPSO （Crystal Structure Analysis by Particle Swarm Optimization） 是由吉林大學的馬琰銘教授團隊開發(fā)的一款基于粒子群優(yōu)化算法的晶體預測軟件，CALYPSO軟件的結構馳豫通過調用Vasp、Pwscf、Castep、Gaussian等軟件實現。CALYPSO可計算出給定材料的多種可能結構，針對其幾何優(yōu)化結構，可進一步計算最低能量等性質。

本文利用CALYPSO軟件研究了Cr2YB（Y=Ag，Zn）合金的結構，探尋尚未被研究的新的Heusler合金。

1? 計算結果

優(yōu)化后的Cr2AgB晶體為六方晶體，為P-3m1結構，晶格常數是a=b=2.8256，c=6.8392，原子占位為：Cr1（0.333333，0.666667，0.837650），Cr2（0.666667，0.333333，-0.837650），Ag（0，0，0.5），B（0，0，0）。合金中的兩個Cr原子具有不同的配位數，故其性質完全不同。

計算得到的總的態(tài)密度（DOS）如圖1所示，圖中的費米能級是非零的，因此該合金為金屬導體。虛線將費米能級分開上下兩部分，上、下兩部分不對稱，說明該晶體有磁性。圖2為Cr2AgB在布里淵區(qū)沿高對稱方向的能帶。導帶與價帶重疊，費米能級通過重疊區(qū)域，也表明其導電性，這與態(tài)密度圖顯示的結果一致。

經計算，Cr2ZnB晶體為P-3m1結構，是六方晶體，其晶格參數為a=b=2.8818， c=6.5699，原子占位如下：Cr1（0.333333，0.666667，0.675380），Cr2（0.666667，0.333333，-0.675380），Zn（0，0，0），B（0，0，0.5）。合金中的兩個Cr原子具有不同的配位數，故其性質完全不同。

Cr2ZnB的總的態(tài)密度見圖3。由于費米能級是非零的，上下兩部分的形狀不對稱，所以Cr2ZnB晶體是具有磁性的金屬導體。圖4為Cr2ZnB在布里淵區(qū)沿高對稱方向的能帶。導電帶與價帶重疊，表現出導電性。

2? 結語

本文利用CALYPSO軟件研究了Cr2AgB 和Cr2ZnB合金。計算得到Cr2AgB和Cr2ZnB均為具有P-3m1結構的新的三元合金，其電子分布情況，顯示這兩種晶體均為有磁性的金屬導體。如果有實驗條件，未來通過實驗做進一步的研究，驗證和發(fā)現其更多有價值的性質。

參考文獻

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