中文摘要：

研究磁性形状记忆合金中的磁电阻开辟了磁性形状记忆合金新的研究方向和领域，将磁性形状记忆合金的应用从传统领域扩展到磁电子学领域。本项目拟采用单晶生长，甩带和熔炼等材料制备方法，通过退火、淬火、甩带等处理工艺来控制NiMn基磁性形状记忆合金中的原子占位，深入研究不同原子占位材料的磁性特征和磁电阻，揭示相变材料中电子输运性质与磁结构间的变化规律，开发NiMn基大磁电阻材料；通过对单晶和单变体马氏体的磁电阻测量，深入研究孪晶界移动、变体重排以及磁应变对电子的散射机制；通过对磁驱动马氏体相变材料的分析，深入研究磁结构相变对磁电阻的影响；通过第一性原理计算，从理论上分析宏观磁性参数和材料的微观结构之间的关联关系，揭示原子占位对磁性影响的本质，揭示原子占位、磁结构、晶体结构对磁输运性质影响的物理机制，并尝试指导开发新的磁电阻材料。

结论摘要：

在国家自然科学基金的资助下，本项目从2011.01-2013.12 研究期内，按照计划书的既定内容和研究目标，项目各方面工作开展顺利。研究了一系列NiMn基材料的磁性、相变、磁输运和磁熵变性质，取得了比较丰富的研究成果。使磁性形状记忆合金的应用范围从单一的形状记忆方面，扩展到磁电子学，磁熵变等多个方面，开辟了磁性形状记忆合金研究和应用的新领域，为发展多功能磁性材料打下了基础。我们的研究工作主要在以下6个方面（1）通过Co掺杂，把不能磁场驱动的亚铁磁性相变材料Mn2NiIn和Mn2NiSn变成了磁场驱动的马氏体相变材料，并深入研究了其物理本质。该研究推动了铁磁性形状记忆合金向多功能磁性材料的转变。（2）在块体材料MnNiSnCo合金中获得了高达40%的磁电阻，结果发表在JAP上。揭示了磁输运性质和材料的磁结构相变的关联关系。促进了磁性形状记忆合金向MEMS和磁电子学器件方向的转移。（3）通过Z位掺杂,设计四元磁驱动马氏体相变材料。在Heusler合金X2YZ中，一般认为磁性来源于Y位。实际上Y位的Mn不会发生直接交换作用，而是通过X和Z位的巡游电子来完成的。因此调节Z位的sp原子是一种调节磁性的可能方法。通过尝试，发现Sb和Ga掺杂Z位的In取得了比较好的研究结果。（4）在MnNiInSb材料中研究了与热历史效应相关的磁热效应。发现升温模式不同，导致获得最大磁熵变的磁场和温度不同。（5）采用第一性原理计算了sp元素掺杂对NiMn基材料的电子结构和磁性的影响。发现p-d杂化和d-d杂化对材料的磁矩和磁性耦合影响非常，而d-d杂化的强弱决定了材料相变温度的高低。研究结果对于我们新材料的开发具有现实指导意义。（6）探索了过渡族金属元素Cu，Cr等掺杂对材料磁性和磁驱动性质的影响。在基金资助下，三年期内，我们已发表论文10篇，培养研究生4名。