稀土元素以及C N对铁钴基合金软磁材料微观结构和磁性能的影响 -(6)

（或C）位有更小的磁矩是因为就像在??Fe中其最邻近的8个Fe原子导致在Fe3Co中其空的多数自旋态密度更大。 （2）然后分析其能带和电子自旋态

302520151050-5-10WLG spin upXWK302520151050-5-10WLGX spin down Energy(eV)Energy(eV)WK

(a) (b)

图3.13 .(a)Fe3Co自旋向上的电子的能带结构图 (b)自旋向下的电子的能带结构图

图13(a)是Fe3Co的自旋向上的电子的能带结构图，(b)是其自旋向下的电子的能带结构图。从图中可以看出，两图中均出现能带穿过费米面的现象，可以判断Fe3Co具有较强的金属性。

Density of States(electrons/eV)76543210-1-2-3-4-5-6-7-10 spin up spin down-50Energy(eV)510

图3.14. Fe3Co自旋向上和自旋向下的态密度图

从3.14图中可以看出，在费米面下，Fe3Co自旋向上的电子有5个峰值，类似于Fe的态密度图，但自旋向下的电子则有3个峰值，不同于Fe和Co的态密度图，原因可能是因为其由Fe和Co自旋向下的电子共同决定的。

Density of States(electrons/eV)121086420-2-4-6-10Density of States(electrons/eV) total spin-50Energy(eV)5104.03.53.02.52.01.51.00.50.0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-10 total P-50510Energy(eV)

(a) Fe3Co (b) BCC Co

图3.15. (a) Fe3Co 和(b) BCC Co 的自旋极化和总的态密度图

图3.15(a)中红线为Fe3Co中电子自旋向上减去自旋向下的态密度，黑线为总的（即自旋向上加上自旋向下）态密度，故由公式旋极化率为P=9.5%。

P?NN???N?N??可直接算出Fe3Co在费米面处的自

Density of States(electrons/eV)76543210-1-2-3-4-5-6-10 s(spin up) s(spin down) p(spin up) p(spin down) d(spin up) d(spin down)-50Energy(eV)510

图3.16 .Fe3Co各层电子的分波态密度图

由图可以看出，Fe3Co中s，p层电子对总的电子态密度贡献很小，全部都在0～±1范围内，d层电子的贡献很大，形成了不同的峰值。且由于晶体场的作用发生能级劈裂，分布在不同的能量区域内。

Density of States(electrons/eV)420-2-4-6-10-50Energy(eV) P(s) P(p) P(d)510

图3.17.Fe3Co各层电子自旋极化态密度图

从图中可以看出在某些能级处，例如-2.5～-1eV处，s、p层电子对自旋极化的作用甚至是相反的，而只有d层电子一直主导着自旋极化作用。

3.5 B2结构FeCo有序合金的自旋极化特性

3.5.1计算方法和参数设置

B2或CsCl结构的FeCo属于PM-3M（序号221）空间群，晶格常数为a=b=c=2.85?，α=β=γ=90?，单晶胞原子位置为（0,0,0）、（0.5,0.5,0.5）。

首先对FeCo进行结构优化，PM-3M空间群晶胞从MS软件库中可以提取到。用MS软件对其进行结构优化计算，各项参数设置基本和前面相同。

图3.18. FeCo（B2或CsCl结构）的立方晶系晶胞

3.5.2计算结果和分析

（1）先对体系进行几何结构优化，优化后的晶格常数为a=b=c=2.81?，α=β=γ=90?。 优化后体系的磁矩和能量如下：

2*Integrated Spin Density = 4.47087 μB 2*Integrated |Spin Density| = 4.83543 μB Final energy, E = -1905.012446307 eV Final free energy (E-TS) = -1905.021111001 eV

由于其总自旋（未成对电子数）和|自旋转|是有限的而且二者数值比较接近，所以判断FeCo为铁磁性的。

原胞内各个位置原子的磁矩如下表所示：

表2.FeCo原胞内各个位置原子的磁矩

Fe/

?B Co/

?B total/

?B

磁矩/M 2.72 1.69 4.41

计算出铁磁性FeCo的能带结构中每个晶胞中产生4.41μB的总磁矩，其中Fe位为2.72μB，而Co位则有1.69μB。Fe位比Fe3Co中FeI、FeII位有更大的磁矩是因为就像在??Fe中其最邻近的8个Fe原子导致在FeCo中其空的多数自旋态密度更大。

（2）然后分析其能带和电子自旋态

5040Energy(eV)5040Energy(eV)3020100-10XRMG spin upR3020100-10XRGM spin downR

(a) (b)

图3.19.FeCo (a)自旋向上的电子的能带结构图 (b)自旋向下的电子的能带结构图

图19(a)是FeCo的自旋向上的电子的能带结构图，(b)是其自旋向下的电子的能带结构图。从图中可以看出，两图中均出现能带穿过费米面的现象，可以判断FeCo具有较强的金

属性，且FeCo只有3个布里渊区。

Density of States(electrons/eV)43210-1-2-3-4-10-50Energy(eV)图3.20.FeCo自旋向上和自旋向下的态密度图

spin up spin down510

从图中可以看出，在费米面下，Fe3Co自旋向上的电子有5个峰值，类似于Fe的态密度图，但自旋向下的电子则有两个峰值和一个半峰值，不同于Fe和Fe3Co的态密度图，原因可能是因为其由Fe和Co自旋向下的电子数目不同且一个原胞中Fe、Co的个数也不同造成的。

Density of States(electrons/eV)76543210-1-2-3-10 total ???-50Energy(eV)510

图5.21. FeCo的自旋极化和总的态密度图

图5.21中红线为Fe3Co中电子自旋向上减去自旋向下的态密度，黑线为总的（即自旋向上加上自旋向下）态密度，故由公式极化率为78.1%。

P?NN???N?N??可直接算出FeCo在费米面处的自旋