均匀磁场下二维拓扑绝缘体边缘态的多重Andreev反射研究

研究均匀磁场下的二维拓扑绝缘体在超导隧道结中的电压偏置约瑟夫森结的输运性质,电流-电压特性显示了马约拉纳束缚态的存在。在亚谐隙结构中,也可以观察到磁场对超导能隙的影响。研究结果表明,在S波超导体/正常金属/S波超导结的隧道谱中存在亚谐隙结构。透明度只影响超导结的零偏压电导值的大小,而不影响亚谐隙结构的位置。但是在磁场作用下,亚谐隙结构会发生变化,不再固定出现在特定位置。这一结果对应于拓扑螺旋态中超导和铁磁序之间的相互作用。

基于光刻胶修正技术的石英锥形侧壁刻蚀工艺研究

基于光刻胶修正技术,采用两步刻蚀法对石英锥形侧壁的刻蚀工艺进行了研究。首先利用Ar,O_(2),CF_(4)气体对光刻胶刻蚀,将光刻胶的垂直侧壁修改为锥形侧壁。然后以此为掩膜实现光刻胶倾斜侧壁向石英材料的转移。两步刻蚀在同一个刻蚀腔室内完成。详细研究了光刻胶修正工艺中刻蚀气体流量、刻蚀功率、温度以及刻蚀时间等工艺参数对刻蚀速率、选择比以及刻蚀形貌的影响。通过综合优化工艺制备出刻蚀面光滑、倾斜角度为60°的石英刻蚀形貌。该工作为氧化硅以及其他材料的倾斜侧壁刻蚀工作提供了有力的参考。

过渡金属掺杂CeO_(2)基稀磁半导体铁磁性能的研究进展

近年来过渡金属掺杂稀磁半导体材料CeO_(2)被大量研究并且取得了许多重要成果。对其铁磁性及起源进行了简单阐述,重点对不同摩尔分数的过渡金属掺杂对CeO_(2)铁磁性的影响进行了介绍,系统介绍了未掺杂和掺杂过渡金属Mn、Fe、Co,以及不同制备方法和条件对CeO_(2)铁磁性能的影响。归纳总结CeO_(2)的铁磁性能,不仅为开发新型稀磁半导体材料提供科学指导,也进一步促进过渡金属掺杂在稀磁半导体材料中的应用。研究表明,合理的掺杂配比和制备工艺对提升CeO_(2)稀磁半导体材料的室温铁磁性有明显效果。最后对该领域的未来发展方向进行了展望。

过渡金属掺杂CdO基稀磁半导体材料的研究进展

对近年来稀磁半导体材料的应用前景及过渡金属掺杂CdO材料的室温铁磁性研究进展进行了简单阐述。重点对不同过渡金属掺杂剂及其浓度对CdO磁性能的影响进行了介绍,并从近几年国内外研究中未掺杂、过渡金属掺杂、过渡金属共掺杂以及不同制备方法对CdO磁性能的影响及其磁性来源等方面进行了评述。概述了未掺杂和不同浓度Mn、Co单元素掺杂CdO材料对室温铁磁性的影响,并总结了近年来过渡金属掺杂CdO材料在稀磁半导体领域的研究进展。对比了不同过渡金属掺杂CdO基稀磁半导体材料的磁性能及磁性来源,并得出共掺杂工艺对提升CdO基稀磁半导体材料室温铁磁性有明显效果,最后对该领域的未来发展方向进行了展望。

Mn掺杂ZnO纳米线的拉曼散射和光致发光特性

研究了不同Mn掺杂含量的ZnO纳米线在室温条件下的拉曼散射和光致发光性能,发现Mn掺杂入ZnO后引入了部分应力,在其拉曼光谱中表现出拉曼峰的位置发生偏移,Mn的掺杂含量越高,峰偏移得越明显。Mn的掺杂对ZnO纳米线的发光性能也有影响,尽管掺杂后仍保持有较为明显的紫外发光峰,但是,随着Mn含量的增加,紫外发光峰的强度降低,并且半峰宽逐渐增大。此外,Mn的掺杂明显地改变了ZnO紫外发光峰的位置。

基于模糊神经网络的智能巨磁电阻传感器设计

在清华大学微纳器件和系统实验室制备了一种高性能的巨磁电阻(GMR)自旋阀。因为该GMR磁传感器的输出呈高度非线性,不利于后端客户的应用,所以设计了一种用于线性校正用途的模糊神经网络(FNN),并以此构建了智能GMR磁传感器系统,通过Matlab仿真试验验证了该方法的有效性。最后,讨论了单芯片系统(SOC)实现该智能GMR磁传感器的可行性,为进一步的系统集成提供了理论基础。

稀磁半导体制备方法的研究进展

稀磁半导体(DMS)是一种新型功能材料,其结合了半导体和磁性材料的电学和磁学性质,具有优异的磁、磁光和磁电等性能,在未来的光电器件、自旋电子器件和计算机等领域具有广阔的开发应用前景。简述了我国稀磁半导体的研究成果及进展,重点讨论了稀磁半导体的制备合成方法,分析了各种制备方法的优缺点,包括分子束外延技术(MBE)、离子注入法、脉冲激光沉积(PLD)、助熔剂法、化学气相沉积(CVD)、溶胶-凝胶和水热法等。同时分析了目前稀磁半导体遇到的问题和困难,探讨了其解决方法,展望了稀磁半导体潜在的应用前景。

过渡金属掺杂ZnO稀磁半导体的发光特性

ZnO是一种宽带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体,具有良好的光电耦合特性和稳定性,在光、电、磁功能集成等新型器件方面可获得重要应用。近来的研究表明,过渡金属掺杂的ZnO基半导体有望成为实现高居里温度稀磁半导体的候选材料,是目前研究的热点。总结了近几年人们在Fe、Co、Ni、Cu、Mn等过渡金属掺杂的ZnO基稀磁半导体的发光特性研究结果,讨论了过渡金属掺杂后ZnO中观察到的可见发光机制,分析认为过渡金属掺杂ZnO的可见光发射主要与这些发光过渡金属引入后所产生的缺陷有关,而紫外发光峰的变化则与过渡金属掺入后ZnO晶体质量与禁带宽度的改变相关。

Sr_2FeMoO_6薄膜激光感生热电势效应的研究

采用脉冲激光沉积法在倾斜SrTO_3(100)衬底上制备出高质量的Sr2FeMoO_6薄膜,观察到薄膜在可见、红外波段的脉冲激光照射下具有很大的激光感生热电势效应(LITV)。研究表明,用1064 nm和532 nm波长的脉冲激光从薄膜表面垂直照射时,薄膜表面产生的最大峰值电压分别为0.9 V和0.8 V,并且LITV信号与激光能量成良好的线性关系,可用以制造高灵敏度的激光功率计/能量计。当激光从SrTO_3衬底方向照射时,LITV极性发生变化。上述现象用各项异性Seebeck效应给予了解释。

Mn与N共掺ZnO铁磁稳定性及其电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,结合广义梯度近似研究了过渡金属Mn掺杂ZnO与(Mn,N)共掺ZnO的电子结构和磁性。对Mn掺杂ZnO不同构型的相对能量进行计算,结果表明Mn掺杂ZnO的最稳定构型具有反铁磁相互作用。另外,对(Mn,N)共掺ZnO不同构型的相对能量进行计算,结果表明引入N后,Mn与N铁磁性相互作用时,(Mn,N)共掺ZnO体系处于最低能量状态。这主要是由于Mn 3d电子与N 2p局域束缚的电子形成的磁性束缚激子诱导了Mn、N共掺ZnO薄膜室温铁磁信号的产生,并且最稳定的铁磁构型为-Mn-N-Mn-复合体,具有明确的团簇趋势。

自旋和电荷分别掺杂的新一类稀磁半导体研究进展

稀磁半导体兼具半导体材料和磁性材料的双重特性,是破解摩尔定律难题的方案之一.我们团队通过提出自旋和电荷分别掺杂的机制,研制发现了一类新型稀磁半导体材料,为突破经典稀磁半导体材料自旋和电荷一体掺杂引起的材料制备瓶颈提供了有效解决方案.(Ba,K)(Zn,Mn)2As2(BZA)等新型稀磁半导体通过等价掺杂磁性离子引入自旋、异价非磁性离子掺杂引入电荷,实现了 230 K 的居里温度,刷新了可控型稀磁半导体的居里温度记录.本文重点介绍 1)几种代表性的自旋和电荷掺杂机制分离的新型稀磁半导体的发现与研制;2)新型稀磁半导体的子自旋弛豫与高压物性结构的调控;3)大尺寸单晶生长、基于单晶的安德烈夫异质结研制以及自旋极化率的测量.通过新材料设计研制、综合物性研究、简单原型器件构建的“全链条”模式研究,开拓了自旋电荷分别掺杂的稀磁半导体材料研究领域,展现了这类新型稀磁半导体材料潜在的光明前景.

低能离子束方法制备重掺杂Fe的Si∶Fe固溶体

利用质量分离的低能离子束方法 ,以离子能量为 1 0 0 0 e V,剂量为 3× 1 0 1 7cm- 2 ,室温下往 p型 Si(1 1 1 )单晶衬底注入 Fe离子 ,注入的样品在 4 0 0℃真空下进行热处理 .俄歇电子能谱法 (AES)对原位注入样品深度分析表明 Fe离子浅注入到 p型 Si单晶衬底 ,注入深度约为 4 2 nm.X射线衍射法 (XRD)对热处理样品结构分析发现只有 Si衬底的衍射峰 ,没有其他新相 .X射线光电子能谱法 (XPS)对热处理样品表面分析发现 Fe2 p束缚能对应于单质 Fe的峰 ,没有形成 Fe的硅化物 .这些结果表明重掺杂 Fe的 Si∶ Fe固溶体被制备 .电化学 C- V法测量了热处理后样品载流子浓度随深度的分布 ,发现 Fe重掺杂 Si致使 Si的导电类型从 p型转为 n型 ,Si∶ Fe固溶体和 Si衬底形成 pn结 。

退火对sol-gel法制备的Zn_(0.88)Co_(0.12)O薄膜结构和磁性的影响

在玻璃衬底上用sol-gel方法制备了具有室温铁磁性的Zn0.88Co0.12O薄膜,X射线衍射(XRD)和紫外可见透射谱(UV-vis)证明Co2+替代Zn2+掺入了ZnO的晶格中。随退火温度的升高,光致发光谱(PL)中紫外发光峰增强,缺陷相关的可见光辐射减弱。用振动样品磁强计(VSM)对其磁性进行了表征。分析表明,薄膜室温铁磁性源于替位的Co离子,而非形成了第二相,其磁性强弱与退火处理制度有关,取决于替位的Co2+和缺陷引起的载流子之间的耦合程度。

新型稀磁半导体Cd_(1-x)Mn_xIn_2Te_4的光学和磁学性能

采用垂直Bridgman法制备出了x =0 1、0 2 2和 0 4的Cd1-xMnxIn2 Te4 晶体 .采用红外透射光谱法研究了晶体的红外光学特性 .用超导量子磁强计测量了样品在温度范围 5～ 30 0K和磁场强度范围 0～ 5T内的磁化强度 .在中红外波段透过率曲线变化很小 .随着x的增加Cd1-xMnxIn2 Te4 的光学带隙移向高能端 .磁化率倒数 χ-1与温度T的关系曲线在高温区服从居里 万斯定律 ,在低温下x≥ 0 2 2时向下偏离该定律 .与具有相同Mn2 + 浓度的Cd1-xMnxTe晶体相比Cd1-xMnxIn2 Te4 晶体的交换积分常数较小 .

Cd_(1-x)Mn_xTe的巨大法拉第旋转效应

测量了半磁半导体Cd_(1x)Mn_xTe单晶的巨大法拉第旋转效应,并研究了Cd_(1-x)Mn_xTe法拉第旋转随组分x及温度的变化规律。局域的Mn^(2+)离子与导带类s电子及价带类P电子之间的自旋—自旋相互作用引起了Cd_(1-x)Mn_xTe中反常大的塞曼分裂,从而导致巨大法拉第效应的产生。激子跃迁在半磁半导体法拉第效应中起主导作用。

低能离子束方法制备磁性Fe-Si合金薄膜

利用质量分离的低能离子束技术,获得了磁性Fe Si合金薄膜。利用俄歇电子能谱法(AES)、X射线衍射法(XRD)以及交变梯度样品磁强计(AGM)测试了样品的组分、结构以及磁特性。测试结果表明在室温下制备的Fe Si合金是Fe组分渐变的非晶薄膜,具有室温铁磁性。当衬底温度为300℃时制备的非晶Fe Si薄膜中有Fe硅化物FeSi相产生,样品的铁磁性被抑制。

Bi代石榴石膜晶化机理研究

通过对Ｂｉ代石榴石膜的成核、晶体生长速率和法拉第效应的分析，给出最大成核温度范围（６３０℃～６８０℃）和细化晶粒的途径，膜的磁光性能、结构和成份测试结果与理论分析一致。

Magnetism and Stability of Diluted Magnetic Semiconductor (Ga_(1-x)Fe_x)As

Magnetism and the stability of (Ga 1-xFe x)As are investigated using the first principles LMTO-ASA band calculation by assuming supercell structures.Four concentrations of the 3d impurities are studied (x=1,1/2,1/4,and 1/8).The results show the effect of varying Fe concentration on the magnetic and stable properties.

MEMS片上绝缘性能测试高阻标准件研制

针对MEMS圆片测试系统中绝缘性能测试的准确测量问题,利用Ga As半导体材料硼离子注入后的高绝缘特性,研究制作片上高值电阻标准件的方案,研制出一种基于Ga As衬底的由2个金属电极构成的1 GΩ片上高阻标准件。组建能有效溯源至国家最高标准的定标装置,使用与标准件探针压点坐标匹配的探针卡作为测试夹具,考核出年稳定性优于0.1%的在片标准件。经试验表明:该标准件携带方便、性能稳定,对开展MEMS片上绝缘性能测试提供有效的现场校准方案,有效解决其溯源问题。

表面损伤层对Hg_(1-x)Mn_xTe晶片电学参数的影响

采用范德堡法在77K下对多个Hg1-xMnxTe晶片化学抛光前后的电学性能进行了Hall测量。结果发现:与化学抛光后所测值相比,抛光前所测得的电阻率和霍尔系数值相对较小,而霍尔迁移率和载流子浓度相对较大,其中电阻率和霍尔迁移率在化学抛光前后变化幅度分别高达25%和31%,而霍尔系数和载流子浓度的变化幅度只有2%左右。化学抛光前,晶片表面损伤层内存在大量位错,对载流子的迁移造成散射,使得损伤层中的霍尔迁移率降低,但化学抛光前所测得的霍尔迁移率反而比抛光后的大,增幅最小的也达到了21%。本研究在3层模型的基础上,通过理论分析和计算,对这一反常现象以及化学抛光前后其它电学参数的变化进行了解释。