沉積型CoPt二元合金團(tuán)簇的磁性與磁各向異性的第一性原理研究.pdf

1、具有較強(qiáng)自旋-軌道耦合效應(yīng)的Pd、Pt元素與Fe、Co等鐵磁性元素結(jié)合在一起，可以形成具有高磁各項(xiàng)異性能(MAE)的硬磁二元合金團(tuán)簇，它們有望發(fā)展成為新型高密度儲(chǔ)存的磁記錄材料。近期，針對(duì)它們的結(jié)構(gòu)和磁特性人們開(kāi)展了廣泛的實(shí)驗(yàn)研究，然而相關(guān)的理論工作還比較缺乏，調(diào)控性提高此類合金團(tuán)簇的MAE還存在一定困難。為此，本文將重點(diǎn)考察Pt成份對(duì)團(tuán)簇磁性和MAE的改善，揭示MAE來(lái)源的微觀機(jī)理，希望能獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、磁性強(qiáng)度高、單軸磁各向異性強(qiáng)

2、的二元硬磁合金團(tuán)簇，從而達(dá)到從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)角度來(lái)掌握它們的結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)和磁特性規(guī)律。
　　本文結(jié)合標(biāo)量相對(duì)論密度泛函方法(DFT)和全相對(duì)論的自旋-軌道耦合效應(yīng)(SOC)方法，研究了單原子以及小尺寸二元合金團(tuán)簇ConPtn-x(n=1-3; x≤n)在Ni(100)表面的沉積行為，探索了團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)形貌、自旋磁矩、軌道磁矩、以及MAE。研究發(fā)現(xiàn):(1)單原子沉積傾向于占據(jù)Ni表面的FCC面心位，形成Pt-Ni或Co-Ni多鍵;Co2和

3、Pt2二聚物的兩個(gè)原子傾向于占據(jù)相鄰的兩個(gè)面心位;除Co3團(tuán)簇的一個(gè)Co原子占據(jù)橋位外，其余團(tuán)簇的原子都占據(jù)于FCC面心位，盡可能形成相鄰的緊湊結(jié)構(gòu)。(2)隨著團(tuán)簇尺寸的增加，沉積體系的穩(wěn)定性相應(yīng)增加，但是Pt成份的摻入?yún)s會(huì)降低CoPt團(tuán)簇的吸附穩(wěn)定性。(3)團(tuán)簇Con在Ni(100)表面沉積后，由于Co-Ni之間的雜化成鍵作用使得Co原子的自旋磁矩稍微降低，Co原子的自旋磁矩值與團(tuán)簇尺寸以及團(tuán)簇原子的沉積位置之間的依賴度很小，Co原子

4、的自旋磁矩和軌道磁矩分別維持在2.0μB和0.15μB左右，但隨著尺寸的增加稍微減小;Co原子能誘導(dǎo)摻入的Pt原子產(chǎn)生0.35μB的自旋磁矩和0.25μB的軌道磁矩。通過(guò)Pt原子自旋-軌道耦合作用之后對(duì)Co的磁性所帶來(lái)的影響，在某種程度上要小于通過(guò)Co原子與Ni原子雜化作用之后所帶來(lái)的影響。(4)團(tuán)簇的易磁軸均平行于Ni表面，Pt原子的摻入可以成倍地提升Co團(tuán)簇的MAE值，使CoPt體系的MAE達(dá)到15-20meV左右。(5)氧化作用對(duì)