Magnetism and Half-metallicity of Co2TiSn(001) Surfaces: A First-principles Study

The electronic structures, magnetism, and half-metallicity of the full-Heusler $Co_2TiSn$(001) surfaces have been investigated by using the all-electron full-potential linearized augmented plane wave method within the generalized gradient approximation. We have considered both of the Co atoms terminated(Co-term) and the TiSn atoms terminated(TiSn-term) surfaces. From the calculated density of states, we found that the half-metallicity was destroyed at the surface of the Co-term, while the half-metallicity was retained at the TiSn-term. For the surface of the Co-term, due to the reduced coordination number the occupied minority d-states were shifted to high energy regions and that cross the Fermi level, thus destroy the surface half-metallicity. On the other hand the surface states at the surface of the TiSn-term were located just below the Fermi level, which reduces the minority spin-gap with respect to that of the center layer. The calculated magnetic moment of the surface Co atom for the Co-term was increased by 10 % to 1.16 ${\mu}_B$ with respect to that of the inner-layers, while the magnetic moment of the subsurface Co atom in the TiSn-term has almost same value of the innerlayers(1.03 ${\mu}_B$).

Co2TiSn(001) 표면의 자성 및 반쪽금속성에 대한 제일원리연구

Full-Heusler 화합물인 $Co_2TiSn$(001) 표면의 전자구조, 자성 및 반쪽금속성을 일반기울기근사(GGA)를 채택한 총퍼텐셜선형보강평면파동(FLAPW)방법을 이용하여 이론적으로 연구하였다. $Co_2TiSn$ 화합물의 (001)방향에서 2가지 가능한 표면, 즉 Co 원자들로 끝나는 면(Co-term)과 TiSn 원자들로 끝나는 면(TiSn-term)을 고려하였다. 계산된 상태밀도로부터 Co-term의 표면에서는 반쪽금속성이 깨어졌지만 TiSn-term의 표면에서는 반쪽금속성이 유지됨을 알 수 있었다. Co-term의 경우 표면 Co 원자의 좌표수가 줄어들면서 Co 원자의 채워진 소수 스핀 d-상태가 높은 에너지 영역으로 이동하여 페르미에너지에 걸치면서 반쪽금속성이 깨어진다. TiSn-term에서는 표면상태가 페르미에너지 바로 아래에 위치하면서 소수 스핀 띠간격이 가운데 층에 비하여 많이 줄어들었다. Co 원자의 자기모멘트는 Co-term의 표면에서는 내부 층에 비하여 약 10 % 증가한 1.16 ${\mu}_B$의 값을 가지는 반면 TiSn-term의 표면 바로 아래층에서는 내부 층과 비슷한 값(1.03 ${\mu}_B$)을 가졌다.