Structural, electronic, magnetic, and elastic properties of quaternary ZrTM(TM = V, Cr, Mn)TiSi Heusler alloys: first-principles study

Cover Page
  • Authors: Besahraoui F.1, Dahmane F.2,3
  • Affiliations:
    1. Laboratory of Electronics, Computing and Applied Mathematics (LECAM), Faculty of Sciences and Technology, Tissemsilt University
    2. Laboratory of Modeling and Simulation of Magnetic Properties of Hetero-Structures (LPMH), Faculty of Sciences and Technology, Tissemsilt University
    3. Laboratoire de Physique Quantique et de Modelisation Mathematique (LPQ3M), Département de Technologie, Universite de Mascara
  • Issue: Vol 122, No 5-6 (2025)
  • Pages: 365-367
  • Section: Articles
  • URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/354005
  • DOI: https://doi.org/10.7868/S3034576625090181
  • ID: 354005

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

First-principles calculations were used to explore the electronic,magnetic and elastic properties of ZrTM(TM = V, Cr, Mn)TiSi Heusler alloys. A detailed discussion is presented regarding the half-metallic and magnetic properties at their equilibrium lattice constants. The results showed that for all compounds ZrTM(TM = V, Cr, Mn)TiSi, the type Y1 is energetically more stable at the equilibrium volume. These compounds’ band structures and density of states were examined, and the reason behind half-metallicity was explored. ZrVTISi and ZrCrTiSi have a total magnetic moment of \(1 \mu_B\) and \(0 \mu_B\) per formula unit respectively, and it obeys the Slater–Pauling rule: \(\mu_T = 18 - Z_T\) (\(\mu_T\) is the total magnetic moment per unit cell and \(Z_T\) is the valence concentration). The computed elastic constants \(C_{11}\), \(C_{12}\), and \(C_{44}\) are all positive and follow the Born criteria, which confirmed that these Heusler compounds are mechanically stable.

About the authors

F. Besahraoui

Laboratory of Electronics, Computing and Applied Mathematics (LECAM), Faculty of Sciences and Technology, Tissemsilt University

Tissemsilt, Algeria

F. Dahmane

Laboratory of Modeling and Simulation of Magnetic Properties of Hetero-Structures (LPMH), Faculty of Sciences and Technology, Tissemsilt University; Laboratoire de Physique Quantique et de Modelisation Mathematique (LPQ3M), Département de Technologie, Universite de Mascara

Email: fethallah05@gmail.com
Tissemsilt, Algeria; Mascara, Algeria

References

  1. H. Tashpour and M. A. Vesaghi, Phys. Lett. 94(24), 242103 (2009).
  2. S. A. Wolf, D. D. Awschalom, R. A. Buhrman, J. M. Daughton, S. von Moln´ar, M. L. Roukes, A. Y. Chtchelkanova, and D. M. Treger, Science 294(5546), 1488 (2001).
  3. F. Dahmane, A. Tadjer, B. Doumi, D. Mesri, H. Aourag, and A. Sayede, Materials Science in Semiconductor Processing 21, 66 (2014).
  4. F. Dahmane, A. Tadjer, B. Doumi, D. Mesri, and H. Aourag, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 26(12), 3339 (2013).
  5. L. Bainsla, A. K. Yadav, Y. Venkateswara, S. N. Jha, D. Bhattacharyya, and K. G. Suresh, J. Alloys Compd. 651, 509 (2015).
  6. T. Graf, C. Felser, and S. S. P. Parkin, Progress in Solid State Chemistry 39(1), 1 (2011).
  7. Z. H. Liu, M. Zhang, W. Q. Wang, W. H. Wang, J. L. Chen, G. H. Wu, F. B. Meng, H. Y. Liu, B. D. Liu, J. P. Qu, and Y. X. Li, J. Appl. Phys. 92(9), 5006 (2002).
  8. P. Blaha, K. Schwarz, G. K. H. Madsen, D. Kvasnicka, and J. Luitz, WIEN2K, An augmented plane wave+ local orbitals program for calculating crystal properties, ed. by K. Schwarz, Vienna University of Technology, Austria (2001).
  9. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77(18), 3865 (1996).
  10. F. Tran and P. Blaha, Phys. Rev. Lett. 102(22), 226401 (2009).
  11. F. D. Murnaghan, Proceedings of the National Academy of Sciences 30(9), 244 (1944).
  12. J. C. Slater, Phys. Rev. 49(12), 931 (1936).
  13. L. Pauling, Phys. Rev. 54(11), 899 (1938).
  14. M. A. Ghebouli, T. Chihi, F. Dahmane, B. Ghebouli, M. Fatmi, T. Seddik, A. Abdiche, and R. Khenata, Chin. J. Phys. 56(4), 1515 (2018).
  15. W. Voigt, Lehrbuch der kristallphysik (mit ausschluss der kristalloptik), Nachdruck der ersten Aufl., ed. by J. W. Edwards, B. G. Teubner, Leipzig, Berlin (1928).
  16. A. Reuss, ZAMM – Journal of Applied Mathematics and Mechanics / Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik 9(1), 49 (1929).
  17. R. Hill, Section A 65(5), 349 (1952).
  18. F. Semari, R. Boulechfar, F. Dahmane, A. Abdiche, R. Ahmed, S. H. Naqib, A. Bouhemadou, R. Khenata, and X.T. Wang, Inorganic Chemistry Communications 122, 108304 (2020).
  19. D. G. Pettifor, Materials Science and Technology 8(4), 345 (1992).
  20. J. H. Westbrook and H. Conrad, The Science of hardness testing and its research applications, ed. by H. Conrad, Published by American Society for Metals, Metals Park, Ohio (1973).
  21. I. N. Frantsevich, Elastic constants and elastic moduli of metals and insulators, Reference book, Naukova Dumka, Kiev (1982).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».