Cr2YB（Y=Ag，Zn）三元合金的结构及性质

李丽君 张冬梅 孙超凡 侯勃 李治明 冯磊

摘   要：为探索新的三元合金，基于第一性原理研究了Cr2ZnB和Cr2AgB合金的结构和性能。本文利用CALYPSO软件，优化得到 Cr2AgB的晶体结构属于空间群P-3m1，晶格参数是a=b=2.8256，c=6.8392，其总态密度和能带结构表明此晶体为金属导体，且有磁性。Cr2ZnB的晶体结构也属于空间群P-3m1，晶格参数是a=b=2.97300，c=6.02320 ，其总态密度和能带结构表明此晶体也为金属导体，且有磁性。

关键词：三元合金  能带结构  态密度  CALYPSO

中图分类号：TG146.1                              文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（c）-0095-02

材料科学的发展是衡量人类文明发展水平的重要标志。具有特殊性质的新型功能材料的发现通常会推动科技领域的巨大进步。新材料的进步推进高科技行业的迅速发展，如能源、通讯、高性能计算、航空航天等领域。高有序晶体结构的材料具有非常丰富的物理性质，可广泛应用于各领域，它是目前新型功能材料发展的一个热门方向。材料计算是研究新材料的理论指导，能够为新材料的研发指明方向，大大提高研究效率。CALYPSO （Crystal Structure Analysis by Particle Swarm Optimization） 是由吉林大学的马琰铭教授团队开发的一款基于粒子群优化算法的晶体预测软件，CALYPSO软件的结构驰豫通过调用Vasp、Pwscf、Castep、Gaussian等软件实现。CALYPSO可计算出给定材料的多种可能结构，针对其几何优化结构，可进一步计算最低能量等性质。

本文利用CALYPSO软件研究了Cr2YB（Y=Ag，Zn）合金的结构，探寻尚未被研究的新的Heusler合金。

1  计算结果

优化后的Cr2AgB晶體为六方晶体，为P-3m1结构，晶格常数是a=b=2.8256，c=6.8392，原子占位为：Cr1（0.333333，0.666667，0.837650），Cr2（0.666667，0.333333，-0.837650），Ag（0，0，0.5），B（0，0，0）。合金中的两个Cr原子具有不同的配位数，故其性质完全不同。

计算得到的总的态密度（DOS）如图1所示，图中的费米能级是非零的，因此该合金为金属导体。虚线将费米能级分开上下两部分，上、下两部分不对称，说明该晶体有磁性。图2为Cr2AgB在布里渊区沿高对称方向的能带。导带与价带重叠，费米能级通过重叠区域，也表明其导电性，这与态密度图显示的结果一致。

经计算，Cr2ZnB晶体为P-3m1结构，是六方晶体，其晶格参数为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）。合金中的两个Cr原子具有不同的配位数，故其性质完全不同。

Cr2ZnB的总的态密度见图3。由于费米能级是非零的，上下两部分的形状不对称，所以Cr2ZnB晶体是具有磁性的金属导体。图4为Cr2ZnB在布里渊区沿高对称方向的能带。导电带与价带重叠，表现出导电性。

2  结语

本文利用CALYPSO软件研究了Cr2AgB 和Cr2ZnB合金。计算得到Cr2AgB和Cr2ZnB均为具有P-3m1结构的新的三元合金，其电子分布情况，显示这两种晶体均为有磁性的金属导体。如果有实验条件，未来通过实验做进一步的研究，验证和发现其更多有价值的性质。

参考文献

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

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