赫斯勒合金性能、生长与应用

赫斯勒合金性能、生长与应用自 1903 年， Claudia Felser 首次发现 Cu2MnSn 以来， Heusler 合金的发展已经走过了 100 多年的历史。 它是一种极 具应用价值的形状记忆材料和磁致冷材料。此外，它还是一 种可能的磁性半金属，在自旋电子学领域有潜在应用价值。 然而，目前 Heusler 合金的实际应用面临着 3 个挑战，一是 单一均匀相的形成，二是避免界面和表面处的原子无序，三 是材料要具有强烈的磁各向异性。为解决这些问题，科学家 们从理论和实验两个方面对 Heusler 合金进行了细致深入的 研究，获得了很多进展。目前来看，很有必要对已有的理论 和实验结果进行总结，以便深入理解其结构与性能之间的关 系。本书分 7 部分，共 20 章，涵盖了 Heusler 合金的基础理 论、材料制备、 器件应用等多方面的内容。 第 1 部分 Heusler 合金的基本理论， 包括第 1-2 章，由 Heusler 合金研究的开拓 者 Galanakis 和 Felser 教授执笔。以最著名的 NiMnSb 为例， 介绍 Heusler 合金的组成、结构、分类和性能。解释了其半 金属性的物理来源主要是 d 电子的贡献。第 2 部分 Heusler 合金的基本性能，包括第 3-8 章。分别讨论了应用自旋分辨 光电子能谱研究 Co2MnSi 体块和 Co2MnSi/MgO 界面处的电子结构； Heusler 合金的晶体结构；纳米尺度的 Heusler 合金 的物理性质； MgAgAs 型 Heusler 合金中化学键的变化；立 方、四方和六角晶格的 Mn-基Heusler合金薄膜的磁电性质； 偏离化学计量比的 Ni50-xCoxMn25+ySn25-y 系统中的磁性 相竞争等物理问题。第 3 部分 Heusler 合金的应用，包括第 9-11 章，分为自旋电子学、热电器件和能量收集三个方向， 其中热电器件研究在目前的科学界尤为火热。第 4 部分 二 维的Heusler合金薄膜的生长与性能，第 12章，主要介绍如 何制备高自旋极化的合金薄膜。第5 部分 Heusler 合金薄膜的磁性，包括第 13-15 章。以 Co2Mn0.6Fe0.4Si 中的磁电子 学为例， 应用穆斯堡尔谱和 X 射线磁圆二色谱分析合金薄膜 性质。第6部分 半金属Heusler合金的器件应用，包括第 16-19 章。主要包括巨磁电阻（ GMR ）效应，自旋力矩振荡 器，各向异性磁致电阻效应， 磁场隧道结， 交换偏置作用等。第7部分Heusler合金的新性能，第 20章。一些Heusler合 金家族成员是可能的拓扑绝缘体材料，如 ScPtBi。它们的结 构与闪锌矿类似，可能包含有趣且丰富的物理行为。本？由从事Heusler合金前沿研究的30多位欧美科学家 共同完成，内容详实，参考文献精炼。作为一个有着 100 多 年发展历史的学科，相关的研究文献可以说是浩如烟海，本 书的出现无疑可以极大地提高了解这一科学研究领域的效 率，因此特别适合低年级的研究生作为 Heusler 合金研究入门的参考书目。梁飞，博士研究生中国科学院理化技术研究所