铁电材料的电热效应及其研究进展

近年来基于电热效应的绝热退极化制冷技术以环保、高效、可靠等特性受到了国内外的广泛关注。介绍了铁电材料的电热制冷机制,系统概括了不同类型和结构的铁电材料的电热效应方面的国内外研究进展,分析了存在的主要问题以及可能的解决方法,并对铁电材料在制冷方面的实际应用进行了展望。

应变作用下EuTiO_3薄膜铁电性的第一性原理研究

基于第一性原理计算,研究了应变作用下EuTiO_3(ETO)薄膜的微观结构、轨道电子态密度,分析其磁性变化以及可能的极化起源.研究发现,对ETO薄膜施加一定程度的应变,无论是压应变还是张应变,体系由顺电相相变到铁电相.极化来源于应变作用下Ti 3d与周围O 2p离子的杂化平衡被打破,Ti原子位置发生偏移.张应变作用下极化沿着原胞平面内y轴方向,而压应变作用下极化则沿着z轴方向.此外,铁磁的势阱大于反铁磁的势阱,说明施加一定程度的应变,晶体的磁性会由反铁磁态相变到铁磁态.

应变作用下EuTiO_3材料磁性的格林函数理论研究

基于自旋波和格林函数理论,研究了低温下二维应变诱导的EuTiO_3在铁电四方相下的磁性性质,主要讨论了在铁电四方相下Eu离子在铁磁性和反铁磁性有序时系统沿不同高对称性方向的自旋波散射和磁化.我们发现施加外加应变不仅可改变晶格结构的对称性,还可以通过改变电子自旋之间的交换耦合作用,进而改变该材料的磁性散射和磁化等.

基于密度泛函的过渡金属电磁特性研究

文中研究了通过2D^1D尺寸限制来调整金属过渡金属二硫化物(mTMDC)的电子及磁性。与实验可获得的半导体TMDC相比,mTMDC单层和纳米带的结合能较大、稳定性更好。与其半导体TMDC相比,2D MX 2(M=Nb,Ta;X=S,Se)单层是非铁磁金属。当mTMDC纳米带的带状宽度分别接近13和7时,即分别形成锯齿形和扶手椅边缘终端时,mTMDC从金属过渡为半导体;当纳米带宽度进一步减小时,这些纳米带会转换回金属。Zigzag端接纳米带是铁磁半导体,其磁性也可通过氢边缘钝化来调节,而扶手椅纳米带是非铁磁半导体。研究结果表明,mTMDC具有广泛的物理特性,从金属到半导体,非铁磁到铁磁,较为适合需要具有不同磁性的稳定窄带隙半导体应用。

基于第一性原理的铁/铬掺杂单层MoS2电磁特性研究

文中利用第一原理计算,发现Cr/Feδ型掺杂是一种调节单层MoS2的电磁特性的有效方法。区别于铁磁半金属,Feδ型掺杂MoS2、Cr和Fe交替δ型共掺杂MoS2呈现半金属亚铁磁性。Cr和Fe的3d轨道与其最近邻S的p态强耦合,其之间的虚拟跃迁遵循GKA规则。因此,Cr和Fe之间的反铁磁超交换相互作用产生了系统的亚铁磁性质。结果表明,单层MoS2中的三维δ型掺杂提供了一种产生一维自旋极化传输通道的有效途径。

基于第一性原理的锰掺杂二维二硫族化物的电磁学特性研究

二维材料和自旋电子学已经成为当今电子学的研究热点之一。文中基于第一性原理计算方法,对Mn掺杂的单层MoS2,MoSe2,MoTe2和单层WS2的电磁学特性进行研究。结合态密度和自旋电荷密度的分析,发现由于局域Mn自旋和硫族原子的离域p自旋之间的反铁磁交换作用,Mn分别替位掺杂在Mo和W位置上会产生长程铁磁序。同时对其他过渡金属掺杂的二维硫化物的磁序进行了研究,发现过渡金属替位掺杂只存在铁磁交换作用,且无法产生长程的铁磁序。文中的研究成果预示了锰掺杂二维二硫族化物作为二维稀磁半导体的潜力,可以为相关研究提供理论支撑。

新型二维材料单层CrOCl的磁性和光学性质研究

该文利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了新型二维材料单层CrOCl的磁性和光学性质。研究结果表明,单层CrOCl在考虑自旋-耦合作用时基态为铁磁结构,铁磁结构下体系导带区存在2.59 eV的自旋劈裂,在太阳光的紫外线区域有较宽的光吸收带(3.2 eV-45 eV)和较大的吸收系数(9.4×10^(5) cm^(-1))。这预示单层CrOCl在自旋电子器件和紫外探测器领域具有良好的应用前景。

物理课程的实验教学实践案例分析

以迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验为例,阐述物理课程的实验教学实践,提出物理实验中融入物理学史的教学实践方法,从而提升大学物理实验教学在工程技术卓越人才培养中的作用。