本书介绍了基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算在材料科学中的应用，结合非平衡格林函数（NEGF）方法，特别适用于磁性自旋极化输运中的理论模拟应用场景。全书共分为7章，主要内容包括绪论、密度泛函理论和第一性原理计算方法、电极材料稳定性研究、磁电阻结在不同异质界面下的能态特征及其自旋极化输运性质、电极材料的能带结构特征对磁输运的性能影响等。研究对象集中在Co基Heusler合金，具体包括Co2YZ（Y=Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe；Z=Al，Si，Ge，Ga）等在内的多种合金，试图厘清影响磁电阻结特性的潜在因素并分析其机理，以期用较少的投入实现对Heusler合金自旋阀器件性能提升的技术性突破，同时也为设计高质量的信息存储器件提供理论先导。
本书主要为高等院校研究生、高年级本科生、科研工作者和行业相关的其他读者阅读参考。

1 绪论
1.1 密度泛函理论概述
1.1.1 密度泛函理论的创立与发展
1.1.2 密度泛函理论的研究方向
1.1.3 密度泛函理论在数学物理中的应用
1.2 非平衡格林函数方法概述
1.3 自旋电子学概述
1.3.1 各类磁电阻及其效应
1.3.2 自旋扭矩传输原理
1.4 Heusler合金在自旋电子学中的应用
1.4.1 Heusler合金的结构
1.4.2 Heusler合金的基本性质
1.4.3 Heusler合金的结构缺陷
1.4.4 Heusler合金基磁电阻结研究现状
1.5 本书研究内容
参考文献
2 基本理论和计算方法
2.1 早期的近似理论
2.1.1 Born-Oppenheimer 近似
2.1.2 Hartree-Fock 近似
2.2 密度泛函理论与应用
2.2.1 Thomas-Fermi模型
2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
2.2.3 Kohn-Sham方程
2.2.4 自洽DFT计算
2.3 NEGF-DFT方法简介
2.3.1 计算电极区域
2.3.2 中心散射区的Hartree势
2.3.3 电极的自能（Self-Energy）
2.3.4 计算格林函数
2.3.5 由G＜计算p
2.3.6 自洽性判断
2.3.7 透射及透射通道
2.4 群表示论在数学物理中的应用
2.4.1 晶体学点群简介
2.4.2 Heusler合金中的空间点群
2.5 使用到的软件和硬件平台
2.5.1 本书使用到的软件平台
2.5.2 本书使用到的硬件平台
参考文献
3 Co基Heusler合金电极材料稳定性研究
3.1 引言
3.2 计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构、弹性和电子性质
3.3.2 热力学性质
3.4 本章小结
参考文献
4 B2无序Co2MnAl合金相磁电阻结界面特征及自旋极化输运
4.1 引言
4.2 计算方法及细节
4.3 结果与讨论
4.3.1 结构
4.3.2 磁性
4.3.3 电子输运性质
4.4 本章小结
参考文献
5 Co2MnSi合金磁电阻结DO2无序界面特征及自旋极化输运
5.1 引言
5.2 计算方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 界面结构的稳定性
5.3.2 电子结构
5.3.3 磁输运研究
5.4 本章小结
参考文献
6 Co基Heusler合金能带结构特征对磁输运的影响
6.1 引言
6.2 计算方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 能带结构与透射系数
6.3.2 不同材料的极化输运
6.4 本章小结
参考文献
7总结与展望
7.1 研究总结
7.2 研究展望