随着自旋电子学的不断发展,半金属材料逐渐成为科学研究的中心。半金属材料具有100%的自旋极化率,这一特性决定了这种材料应用在磁性隧道结中会很有应用前景。在众多半金属材料中,Heusler合金具有较高的居里温度,并且其晶体结构和常规的半导体晶体结构相互匹配,这些特性很有利于磁性隧道结室温下的自旋输运。磁性隧道结的自旋输运现象是可以实现很多应用的前提。因此,Heusler合金在近几年受到了相当的关注。本文通过VASP软件包,运用第一性原理计算方法,全面地研究了半金属材料全Heusler合金Ti2FeSn。通过对其进行结构分析,我们认为全Heusler合金Ti2FeSn属于Hg2CuTi型Heusler合金。即反Heusler合金。在这种结构中,两个Ti原子分别位于4a(0,0,0)和4b(0.25,0.25,0.25)Wyckoff坐标位置,Fe原子占据4c(0.5,0.5,0.5)Wyckoff坐标位置,Sn原子占据4d(0.75,0.75,0.75)Wyckoff坐标位置[14]。考虑到其表面结构才可以运用在磁性隧道结中,所以,我们对Ti2FeSn五种(100)表面结构也进行了研究。我们得到的结论如下:第一,对于Ti2FeSn而言,Ti元素的价电子个数比Fe元素的少,根据关于全Heusler合金中原子占位的经验性规则,我们推断块体结构的全Heusler合金Ti2FeSn是Hg2CuTi型结构,经过结构优化,我们发现在其最稳定的状态下其仍然保持Hg2CuTi型结构,其均衡晶格常数为6.326A。通过它的电子态密度图,我们发现它是一种半金属材料,在向下自旋的子频道,其展示出了宽为0.68eV的带隙,一个化学单元的块体结构Ti2FeSn的总磁矩是2μB,它磁矩与它价电子之间符合斯拉特-泡利规则。通过分析斯拉特-泡利规则,我们认为其半金属带隙的来源是分子轨道t2g-t1u的劈裂。第二,由于其表面结构才可以运用在磁性隧道结中,所以我们必须对其表面结构展开分析讨论。通过自然解理,我们得到了以TiFe和TiSn为截断的表面结构,考虑到人工构造的表面结构也许会保存块体结构的半金属性,我们通过人工构造得到了以FeFe*,TiTi*和SnSn*为截断的表面结构,其中,在任何情况下,以TiSn为截断的表面结构的表面能都是最低的,而以SnSn*为截断的表面结构的表面能都是最高的。通过对这五种表面结构电子结构的分析,我们发现只有两种天然解理得到的表面结构保存了块体结构中的半金属性,但是以TiFe为截断的表面结构半金属带隙只有0.08eV而且其半金属性并不稳定,以TiSn为截断的表面结构的半金属带隙较宽(0.36eV)而且其半金属性是稳定的,并且具有最低的表面能,所以我们认为这种表面结构非常适合运用在磁性隧道结中。以FeFe*,TiTi*和SnSn*为截断的表面结构的自旋极化率分别是74.9%,72.8%和72.1%,块体结构的半金属性在这三种表面结构中都被破坏掉了。由于这些表面结构其他原子层的驰豫量很小,所以其他原子层原子磁矩与块体结构中相应原子的磁矩没有很大差别,但是这些表面结构表面层和第二层原子驰豫量很大,它们与块体结构中相应原子的磁矩十分不同。