ハーフメタル

ハーフメタルとは、あるスピン方向の電子に対しては導体として、反対方向の電子に対しては絶縁体または半導体として作用する物質のことである。すべてのハーフメタルは強磁性（またはフェリ磁性）であるが、強磁性体のほとんどはハーフメタルではない。ハーフメタルの既知の例の多くは、酸化物、硫化物、またはホイスラー合金である。^[1]これまでに理論的に予測されているハーフメタル化合物の種類には、Co ₂ FeSi、NiMnSb、PtMnSbなどのホイスラー合金、NiCrSi、PdCrSiなどのキュリー温度が600 Kを超えるSi含有ハーフホイスラー合金、ルチル構造のCrO ₂などの遷移金属酸化物、 LaMnO ₃やSeMnO ₃などのペロブスカイトなどがある。 CrAs や超格子など、より単純な構造の閃亜鉛鉱 (ZB) 化合物もいくつかあります。NiMnSb とCrO _{2 は}、非常に低温では半金属であることが実験的に判明しています。

ハーフメタルでは、一方のスピン配向の価電子帯は部分的に満たされているが、もう一方のスピン配向の状態密度にはギャップがある。この結果、最初のスピン配向の電子のみが伝導する。ハーフメタルによっては、多数派スピンチャネルが伝導チャネルであるのに対し、少数派スピンチャネルが伝導チャネルであるものがある。^[2]

ハーフメタルは1983年にマンガンベースのホイスラー合金の電気的性質を説明するために初めて記述されました。^[3]

注目すべき半金属としては、酸化クロム(IV)、磁鉄鉱、ランタンストロンチウムマンガナイト(LSMO) ^[1] 、およびクロムヒ素などがあります。半金属は、スピントロニクスへの応用の可能性から注目を集めています。

参考文献

^ ab Coey, JMD; Venkatesan, M. (2002). 「半金属強磁性: CrO2 の例」. Journal of Applied Physics . 91 (10): 8345–50. Bibcode :2002JAP....91.8345C. doi :10.1063/1.1447879.
^ Rostami, Mohammad; Afkani, Mohammad; Torkamani, Mohammad Reza; Kanjouri, Faramarz (2020-07-01). 「CsXNO (X = Mg、Ca、Sr) 四元ホイスラー合金の電子的および磁気的特性のバルクおよび表面 DFT 調査」. Materials Chemistry and Physics . 248 : 122923. doi :10.1016/j.matchemphys.2020.122923. ISSN 0254-0584.
^ de Groot, RA; Mueller, FM; Engen, PG van; Buschow, KHJ (1983 年 6 月 20 日). 「新しいクラスの材料: 半金属強磁性体」(PDF) . Physical Review Letters . 50 (25): 2024–2027. Bibcode :1983PhRvL..50.2024D. doi :10.1103/PhysRevLett.50.2024. hdl : 11370/e3946f6b-8acb-4e0a-80cf-735506203f25 .

さらに読む

Guezlane, M; Baaziz, H; El Haj Hassan, F; Charifi, Z; Djaballah, Y (2016). 「Co2CrxFe1−xX (X=Al, Si) ホイスラー合金の電子的、磁気的、熱的特性: 第一原理計算」。Journal of Magnetism and Magnetic Materials . 414 : 219–26. Bibcode :2016JMMM..414..219G. doi :10.1016/j.jmmm.2016.04.056.
Son, Young-Woo; Cohen, Marvin L; Louie, Steven G (2006). 「半金属グラフェンナノリボン」. Nature . 444 (7117): 347–9. arXiv : cond-mat/0611600 . Bibcode :2006Natur.444..347S. doi :10.1038/nature05180. PMID 17108960. S2CID 52851642.
http://www-users.york.ac.uk/~ah566/research/half_metals.html ^{[全文引用が必要]}^{[永久リンク切れ‍ ]}
http://www.tcd.ie/Physics/People/Michael.Coey/oxsen/newsletter/january98/halfmeta.htm ^{[全文引用が必要]}

[COEY02-1] Coey, JMD; Venkatesan, M. (2002). 「半金属強磁性: CrO2 の例」. Journal of Applied Physics . 91 (10): 8345–50. Bibcode :2002JAP....91.8345C. doi :10.1063/1.1447879.

[2] Rostami, Mohammad; Afkani, Mohammad; Torkamani, Mohammad Reza; Kanjouri, Faramarz (2020-07-01). 「CsXNO (X = Mg、Ca、Sr) 四元ホイスラー合金の電子的および磁気的特性のバルクおよび表面 DFT 調査」. Materials Chemistry and Physics . 248 : 122923. doi :10.1016/j.matchemphys.2020.122923. ISSN 0254-0584.

[3] Groot, RA; Mueller, FM; Engen, PG van; Buschow, KHJ (1983 年 6 月 20 日). 「新しいクラスの材料: 半金属強磁性体」(PDF) . Physical Review Letters . 50 (25): 2024–2027. Bibcode :1983PhRvL..50.2024D. doi :10.1103/PhysRevLett.50.2024. hdl : 11370/e3946f6b-8acb-4e0a-80cf-735506203f25 .