The phase diagrams of magnetic shape-memory Heusler alloys, in particular, ternary Ni-Mn-Z and quarternary (Pt, Ni)-Mn-Z alloys with Z = Ga, Sn, have been addressed by density functional theory and Monte Carlo simulations. Finite temperature free energy calculations show that the phonon contribution stabilizes the high-temperature austenite structure while at low temperatures magnetism and the band Jahn-Teller effect favor the modulated monoclinic 14M or the nonmodulated tetragonal structure. The substitution of Ni by Pt leads to a series of magnetic shape-memory alloys with very similar properties to Ni-Mn-Ga but with a maximal eigenstrain of 14%.

1.
A.
Planes
,
L.
Mañosa
, and
M.
Acet
,
J. Phys.: Condens. Matter
21
,
233201
(
2009
).
2.
P.
Entel
,
A.
Dannenberg
,
M.
Siewert
,
H. C.
Herper
,
M. E.
Gruner
,
V. D.
Buchelnikov
, and
V. A.
Chernenko
,
Mater. Sci. Forum
684
,
1
(
2011
).
3.
K.
Ullakko
,
J. K.
Huang
,
C.
Kantner
,
R. C.
O’Handley
, and
V. V.
Kokorin
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
1966
(
1996
).
4.
A.
Sozinov
,
A. A.
Likhachev
,
N.
Lanska
, and
K.
Ullakko
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
1746
(
2002
).
5.
H.
Morito
,
K.
Oikawa
,
A.
Fujita
,
K.
Fukumichi
,
R.
Kainuma
, and
K.
Ishida
,
J. Phys.: Condens. Matter
21
,
256002
(
2009
).
6.
M.
Siewert
,
M. E.
Gruner
,
A.
Dannenberg
,
A.
Hucht
,
S. M.
Shapiro
,
G.
Xu
,
D. L.
Schlagel
,
T. A.
Lograsso
, and
P.
Entel
,
Phys. Rev. B
82
,
064420
(
2010
).
7.
Y.
Kishi
,
Z.
Yajima
,
K.
Shimizu
, and
M.
Wuttig
,
Mater. Sci. Eng. A
378
,
361
(
2004
).
8.
S.
Aksoy
,
M.
Acet
,
E. F.
Wassermann
,
T.
Krenke
,
X.
Moya
,
L.
Mañosa
,
A.
Planes
, and
P. P.
Deen
,
Philos. Mag.
89
,
2093
(
2009
).
9.
S.
Kaufmann
,
U. K.
Rößler
,
O.
Heczko
,
M.
Wuttig
,
J.
Buschbeck
,
L.
Schultz
, and
S.
Fähler
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
145702
(
2010
).
10.
A. G.
Khachaturyan
,
S. M.
Shapiro
, and
S.
Semenovskaya
,
Phys. Rev. B
43
,
10832
(
1991
).
11.
G.
Kresse
and
J.
Furthmüller
,
Phys. Rev. B
54
,
11169
(
1996
).
12.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.3655905 for details regarding the accuracy of the calculations.
13.
M. A.
Uijttewaal
,
T.
Hickel
,
J.
Neugebauer
,
M. E.
Gruner
, and
P.
Entel
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
035702
(
2009
).
14.
V. A.
Chernenko
,
C.
Seguí
,
E.
Cesari
,
J.
Pons
, and
V. V.
Kokorin
,
Phys. Rev. B
57
,
2659
(
1998
).
15.
V. V.
Khovaylo
,
T.
Kanomata
,
T.
Tanaka
,
M.
Nakashima
,
Y.
Amako
,
R.
Kainuma
,
R. Y.
Umetsu
,
H.
Morito
, and
H.
Miki
,
Phys. Rev. B
80
,
144409
(
2009
).
16.
A.
Ayuela
,
J.
Enkovaara
, and
R. M.
Nieminen
,
J. Phys.: Condens. Matter
14
,
5325
(
2002
).
17.
S. R.
Barman
,
S.
Banik
, and
A.
Chakrabarti
,
Phys. Rev. B
72
,
184410
(
2005
).
18.
P.
Entel
,
V. D.
Buchelnikov
,
V. V.
Khovailo
,
A. T.
Zayak
,
W. A.
Adeagbo
,
M. E.
Gruner
,
H. C.
Herper
, and
E. F.
Wassermann
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
39
,
865
(
2006
).
19.
C. P.
Opeil
,
B.
Mihaila
,
R. K.
Schulze
,
L.
Manosa
,
A.
Planes
,
W. L.
Hults
,
R. A.
Fisher
,
P. S.
Riseborough
,
P. B.
Littelwood
,
J. L.
Smith
, and
J. C.
Lashley
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
165703
(
2008
).
20.
M.
Ye
,
A.
Kimuara
,
Y.
Miura
,
M.
Shirai
,
Y. T.
Cui
,
K.
Shimada
,
H.
Namatame
,
M.
Taniguchi
,
S.
Ueda
,
K.
Kobayashi
,
R.
Kainuma
,
T.
Shishido
,
K.
Fukushima
, and
T.
Kanomata
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
176401
(
2010
).
21.
M.
Kallmayer
,
P.
Pörsch
,
T.
Eichhorn
,
H.
Schneider
,
G.
Jacob
, and
H. J.
Elmers
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
084008
(
2009
).
22.
V. D.
Buchelnikov
,
P.
Entel
,
S. V.
Taskaev
,
V. V.
Sokolovskiy
,
A.
Hucht
,
M.
Ogura
,
H.
Akai
,
M. E.
Gruner
, and
S. K.
Nayak
,
Phys. Rev. B
78
,
184427
(
2008
).
23.
I.
Galanakis
and
E.
Şaşioğlu
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
102514
(
2011
).
24.
L.
Righi
,
F.
Albertini
,
L.
Pareti
,
A.
Paoluzzi
, and
G.
Calestani
,
Acta Mater.
55
,
5237
(
2007
).
25.
H. E.
Karaca
,
I.
Karaman
,
B.
Basaran
,
Y.
Ren
,
Y. I.
Chumlyakov
, and
H. J.
Maier
,
Adv. Funct. Mater.
19
,
983
(
2009
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.