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5.2 Mn3Ga在不同压强下磁学性质的变化 10
5.3 Mn3Ga在不同压强下电学性质的变化 .. 12
结论 15
致谢 16
参考文献17
1 引言
由于半金属材料具有高电子自旋极化率，它将在巨磁电阻器件的研究应用上产生重要作用，还能应用于半导体自旋电子注入源；制作自旋晶体管；作为扫描穿隧显微镜STM的针头；用于计算机存储材料等等。半金属材料存在不稳定性，容易受环境影响，因此发现制备合成稳定的半金属材料成了主要研究方向。虽然半金属材料的物性会受到外界环境的影响，但是反过来外界环境也可以有效的调控材料的物性，以达到某些特殊环境对材料的要求，使得材料能更广泛、有效的使用。由于环境的改变（如压力、温度等）会造成半金属材料物性的变化，因此对半金属材料的应用需要对它在不同环境下物性的变化进行系统性研究，这拥有重要的实际意义。
半金属材料铁磁Mn3Ga属于751角晶系是有序的751角密堆积结构。26.8at.%Ga的合金在温度为293.15K时的点阵常数为：a=5.4065Å，c=4.3537Å， =0.8053。其空间群是D h-P63/mmc。Mn3Ga每个单胞拥有两个化合式量，6(h)的位置上由6个Mn原子占据,原子参数xh=0.837，2(c)的位置上由2个Ga原子占据。[1]
Heusler和Half-Heusler结构半金属性材料Mn3Ga，它具有较大的Mn d电子交换劈裂，还会导致Mn d带电子倾向于费米面极化。铁磁Mn3Ga显示出低的饱和磁化强度的唯一组合(MS= 0.11 MAm-1 )和高垂直各向异性与Ku=0.89 MJm-3的单轴各向异性常数。采用触点式安德列夫反射测量，外延c轴影片表现出自旋极化高达58％。Mn3Ga，形成两个稳定的晶体结构。高温751角D019相是三角反铁磁，容易通过电弧熔炼获得。[2,3]通过751角材料退火350〜400℃1-2 周可获得四方D022相亚铁磁。[2,4,5]由计算得出自旋极化费米级别为88％，是四方晶相，这是一种应用于自旋转移力矩（STT）的潜在材料。[6]
通常，在金属合金Mn的力矩和Mn-Mn系交换是原子间距离。宽间隔的Mn原子与一个键长≧290pm往往具有很大的力矩的最多4μB，和耦合铁磁。[7]最近邻锰原子有更小的力矩，和反铁磁性耦合时，键长的范围是250-280pm。因此,磁顺序往往是复杂的。例如αMn，有一个大的立方晶格（a=890pm）和具有力矩为0.5至2.6μB的四个不同的锰的位置，和一个复杂的非共线的反铁磁结构的TN=95 K。四方Mn3Ga的磁性更简单。在Y亚晶格是铁磁耦合，如预期的X-Y长键（391和450pm），但有很强的反铁磁的间X-Y亚晶格相互作用（键长264pm），从而导致铁磁顺序。[8]这克服了X-X的相互作用，这是反铁磁体在平面（键长278pm），并沿c轴（键长355pm）铁磁。反铁磁相互作用由强反铁磁体耦合的X-Y受挫，并在X亚晶格保持强磁性，以其反平行排列到在Y亚晶格的力矩。不同占有率和磁矩中的X和Y位点导致近补偿铁磁结构交替旋转上沿c轴的图原子平面。锰和镓的不完善原子排序可能来自共线亚铁磁性产生的局部偏差。 Mn3Ga的居里温度很高。这将是远远大于770 K在此温度下转变到反铁磁有序751方晶D019结构。[2,7]均匀磁化、均匀单轴磁各向异性场的矫顽磁力规定上限值,首先是由Stoner 和 Wohlfarth指出的。在现实中，矫顽磁力总是要低得多，因此被称为布朗的悖论。[26]现象的解释是物质永远不会完全均匀;逆转开始于本地化核体积δB3，其中δB=π 是布洛赫壁宽度其中A是微磁交换常数。假设A≈10 pJm-1，我们发现 δB=10nm。预期的激活体积为1000nm3。当尺寸是小于10nm时，我们预计纳米结构的Mn3Ga元件将显示出稳定的相干反转。因此，它有望缩小这些文度尺寸。总之，正方晶Mn3Ga薄膜都能用于纳米级的自旋转移矩存储和逻辑应用。足够的各向异性保证了亚10nm文度的热稳定性，低磁化强度有利于自旋力矩切换。有一定程度的灵活性，D022结构有一定程度的灵活性,就成分和原子秩序来说这能够优化一个特定的磁性磁应用程序。现在面临的直接挑战是观察Mn3Ga纳米柱的自旋力矩转换。