We investigated the effect of Ti substitution for Fe in Co2FeSi Heusler alloy (Co2Fe1-xTixSi) on their electronic structure, chemical ordering, and spin-dependent transport properties. First-principles calculations of the density of states (DOS) indicated that the peak just above the Fermi level in the minority-spin DOS (the conduction band edge of half-metallic gap) shifts towards higher energies with increasing Ti, leading to the enhancement in the half-metallic gap and the spin-polarization. We found in epitaxial Co2(Fe1-xTix)Si thin films that the required annealing temperature for long range L21-ordering can be substantially reduced from 650 °C for Co2FeSi to 400 °C for x ≥ 0.2. The enhancement of spin-polarization by the substitution of Fe with Ti was experimentally confirmed from anisotropic magnetoresistance measurements and spin-accumulation signals in non-local spin valve devices with the Co2Fe1-xTixSi films.

1.
S.
Kämmerer
,
A.
Thomas
,
A.
Hütten
, and
G.
Reiss
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
79
(
2004
).
2.
Y.
Sakuraba
,
J.
Nakata
,
M.
Oogane
,
H.
Kubota
,
Y.
Ando
,
A.
Sakuma
, and
T.
Miyazaki
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
44
,
L1100
(
2005
).
3.
T.
Iwase
,
Y.
Sakuraba
,
S.
Bosu
,
K.
Saito
,
S.
Mitani
, and
K.
Takanashi
,
Appl. Phys. Express
2
,
063003
(
2009
).
4.
S.
Li
,
Y. K.
Takahashi
,
T.
Furubayashi
, and
K.
Hono
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
042405
(
2013
).
5.
Y. K.
Takahashi
,
A.
Srinivasan
,
B.
Varaprasad
,
A.
Rajanikanth
,
N.
Hase
,
T. M.
Nakatani
,
S.
Kasai
,
T.
Furubayashi
, and
K.
Hono
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
152501
(
2011
).
6.
Y.
Sakuraba
,
M.
Ueda
,
Y.
Miura
,
K.
Sato
,
S.
Bosu
,
K.
Saito
,
M.
Shirai
,
T. J.
Konno
, and
K.
Takanashi
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
252408
(
2012
).
7.
B. S. D. Ch. S.
Varaprasad
,
A.
Srinivasan
,
Y. K.
Takahashi
,
M.
Hayashi
,
A.
Rajanikanth
, and
K.
Hono
,
Acta Mater.
60
,
6257
(
2012
).
8.
F. J.
Yang
,
Y.
Sakuraba
,
S.
Kokado
,
Y.
Kota
,
A.
Sakuma
, and
K.
Takanashi
,
Phys. Rev. B
86
,
020409(R)
(
2012
).
9.
S.
Wurmehl
,
G.
Fecher
,
H.
Kandpal
,
V.
Ksenofontov
,
C.
Felser
,
H.-J.
Lin
, and
J.
Morais
,
Phys. Rev. B
72
,
184434
(
2005
).
10.
O.
Gaier
,
J.
Hamrle
,
S.
Trudel
,
B.
Hillebrands
,
H.
Schneider
, and
G.
Jakob
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
232001
(
2009
).
11.
T.
Furubayashi
,
T. M.
Nakatani
,
H. S.
Goripati
,
H.
Sukegawa
,
Y. K.
Takahashi
,
K.
Inomata
, and
K.
Hono
,
J. Appl. Phys.
114
,
123910
(
2013
).
12.
Y.
Sakuraba
,
S.
Kokado
,
Y.
Hirayama
,
T.
Furubayashi
,
H.
Sukegawa
,
S.
Li
,
Y. K.
Takahashi
, and
K.
Hono
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
172407
(
2014
).
13.
D.
Bombor
,
C. G. F.
Blum
,
O.
Volkonskiy
,
S.
Rodan
,
S.
Wurmehl
,
C.
Hess
, and
B.
Büchner
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
066601
(
2013
).
14.
Y.
Miura
,
M.
Shirai
, and
K.
Nagao
,
J. Appl. Phys.
99
,
08J112
(
2006
).
15.
S.
Li
,
Y. K.
Takahashi
,
Y.
Sakuraba
,
N.
Tsuji
,
H.
Tajiri
,
Y.
Miura
,
J.
Chen
,
T.
Furubayashi
, and
K.
Hono
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
122404
(
2016
).
16.
S.
Kokado
,
M.
Tsunoda
,
K.
Harigaya
, and
A.
Sakuma
,
J. Phys. Soc. Jpn.
81
,
024705
(
2012
).
17.
S.
Takahashi
and
S.
Maekawa
,
Phys. Rev. B
67
,
052409
(
2003
).
18.
H.
Ebert
,
D.
Ködderitzsch
, and
J.
Minár
,
Rep. Prog. Phys.
74
,
096501
(
2011
).
19.
See http://olymp.cup.uni-muenchen.de/ak/ebert/SPRKKR for more information about the SPR-KKR code.
20.
J. P.
Perdew
,
K.
Burke
, and
M.
Ernzerhof
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
3865
(
1996
).
21.
H. C.
Kandpal
,
G. H.
Fecher
,
C.
Felser
, and
G.
Schönhense
,
Phys. Rev. B
73
,
094422
(
2006
).
22.
T.
Kubota
,
S.
Tsunegi
,
M.
Oogane
,
S.
Mizukami
,
T.
Miyazaki
,
H.
Naganuma
, and
Y.
Ando
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
122504
(
2009
).
23.
S.
Takahashi
,
Y.
Sonobe
, and
K.
Takanashi
, U.S. patent 0,188,034 (
2015
).
24.
B. S. D.
Varaprasad
,
A.
Rajanikanth
,
Y. K.
Takahashi
, and
K.
Hono
,
Acta Mater.
57
,
2702
(
2009
).
25.
Y. K.
Takahashi
,
N.
Hase
,
M.
Kodzuka
,
A.
Itoh
,
T.
Koganezawa
,
T.
Furubayashi
,
S.
Li
,
B. C. S.
Varaprasad
,
T.
Ohkubo
, and
K.
Hono
,
J. Appl. Phys.
113
,
223901
(
2013
).
26.
M. J.
Carey
,
S.
Maat
,
S.
Chandrashekariaih
,
J. A.
Katine
,
W.
Chen
,
B.
York
, and
J. R.
Childress
,
J. Appl. Phys.
109
,
093912
(
2011
).
27.
T. M.
Nakatani
,
T.
Furubayashi
,
S.
Kasai
,
H.
Sukegawa
,
Y. K.
Takahashi
,
S.
Mitani
, and
K.
Hono
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
212501
(
2010
).
28.
J.
Bass
and
W. P.
Pratt
,
J. Phys.: Condens. Matter
19
,
183201
(
2007
).
You do not currently have access to this content.