Физика

Особенности фазовой стабильности и электронной структуры сплавов Гейслера Ti$_2$VZ (Z = Al, As, Ga, Ge, In, P, Sb, Si, Sn)

А. А. Раев, К. Р. Ерагер, В. В. Соколовский, В. Д. Бучельников

Челябинский государственный университет, г. Челябинск, Российская Федерация

Аннотация: Исследованы химическая стабильность, структурные, магнитные и электронные свойства сплавов Ti$_2$VZ (Z = Al, As, Ga, Ge, In, P, Sb, Si, Sn) с использованием методов теории функционала плотности. Установлено, что все соединения термодинамически стабильны, причем их устойчивость коррелирует с концентрацией валентных электронов ($e/a$) и уменьшается для более тяжелых элементов. Магнитные свойства зависят от состава и степени тетрагональности: в кубической фазе рост $e/a$ снижает намагниченность, тогда как деформация решетки ее усиливает. Полуметаллическое поведение с $100 \%$ спиновой поляризацией обнаружено при $e/a = 4$ и $4,25$, а для Ti$_2$VSb ($e/a = 4,5$) выявлено полупроводниковое состояние с узкой щелью ($\sim0,1$ эВ). Результаты согласуются с расчетами на основе функционала PBE и демонстрируют преимущества SCAN-функционала для точного описания сложных сплавов.

Ключевые слова: сплавы Ti$_2$VZ, полуметаллическое поведение, спиновая поляризация, тетрагональные искажения, электронная структура, магнитные свойства, функционал SCAN.

УДК: 538.911

Поступила в редакцию: 06.07.2025

DOI: 10.14529/mmph250308