Spintronic Prospects of Half-Heusler Alloy MnAuSn: DFT and Hybrid Functional Studies of Magnetic and Electronic Properties

Abstract

У даному дослідженні застосовано метод повного потенціалу з лінеаризованими розширеними хвильовими функціями (FP-LAPW) в рамках теорії функціонала густини (DFT) у поєднанні з гібридним обмінно-кореляційним функціоналом для визначення структури та вивчення електронних і магнітних властивостей сплаву MnAuSn з кристалічною структурою типу цинкової обманки (zinc-blende). Магнітна конфігурація підтверджена як найстабільніший стан при використанні узагальненого градієнтного наближення Пердью–Берк–Ернзергофа (PBE-GGA). Результати спін-залежних розрахунків зонної структури вказують, що даний матеріал має напівметалічну поведінку. Складна взаємодія, що визначає магнітні та електронні характеристики, головним чином пов'язана з гібридизацією станів Mn-3d, Au-4f та Sn-5p, що й забезпечує спінову поляризацію. Матеріал MnAuSn демонструє властивості напівметалічного феромагнетика, що підтверджується розрахованим загальним магнітним моментом 4 B. Розуміння таких властивостей є важливим для використання у спінтроніці та розробки новітніх електронних пристроїв, які ґрунтуються на маніпулюванні спіном електрона.

In this study, we use the full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method within the framework of density functional theory combined with ab-initio calculations with hybrid exchange-correlation functional to determine the structure and investigate the electronic and magnetic properties of zinc-blende MnAuSn alloy. The magnetic state is confirmed to be the most stable configuration using the Perdew-BurkeErnzerhof (PBE) generalized gradient approximation (GGA). Our spin-polarized band structure simulations indicate that the material exhibits half-metallic behavior. The complex interplay affecting the magnetic and electronic properties is mainly attributed to the hybridization between the Mn-d, Au-f and Sn-p states, which leads to the observed spin polarization. MnAuSn shows traits of a half-metallic ferromagnet, as evidenced by a calculated total magnetic moment of 4 B. Grasping these properties is crucial for leveraging the unique features of these material in future technological applications, such as spintronic devices.