Cr2YB（Y=Ag，Zn）三元合金的結構及性質

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

材料科學的發展是衡量人類文明發展水平的重要標志。具有特殊性質的新型功能材料的發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的迅速發展，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的一款基于粒子群優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域，也表明其導電性，這與態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，驗證和發現其更多有價值的性質。

參考文獻

[1] F. Heusler， et al.， Deut. Phys. Ges. 1903.5.219.

[2] Mokhtari， M.， Dahmane， F.， Zekri， L. et al. J Supercond Nov Magn，2018（31）：2991–2998.

[3] Drief， M.， Guermit， Y.， Benkhettou， N. et al. J Supercond Nov Magn，2018（31）：1059–1065.

[4] Yanchao Wang， Maosheng Miao， Jian Lv， et al. Chem. Phys，2012（137）：224108.