Mist CVD生长的雾滴迁移与早期沉积研究

第三代半导体材料α-Ga_(2)O_(3)因其超宽带隙(5.3 eV)和超高巴利加优值(6726)在制造高功率器件等电子器件方面更具优势。在α-Ga_(2)O_(3)的诸多生长方法中,Mist CVD简化了前体输运,是亚稳相薄膜较有前景的生长技术。针对早期雾滴分布会制约薄膜质量的问题,使用计算流体力学(CFD)对α-Ga_(2)O_(3)的水平热壁Mist CVD系统进行了多相流反应的瞬态数值仿真研究。基于雾滴迁移与气化模型,研究影响雾滴蒸发时间的因素,解释了雾滴迁移长度对初始外延质量和平均生长速率的作用。在影响α-Ga_(2)O_(3)薄膜生长分布的诸多变量中,对衬底温度、衬底位置及衬底角度等关键参数进行了优化。结果表明,26.5°的衬底角度、距离出口78 cm的衬底位置和550℃的衬底温度具有较好的雾滴迁移分布,是有利于薄膜成核生长的优化条件,为实际生长与制备提供生长参数。

应力调控下基于Skyrmion的晶体管特性

研究了不同应力、磁各向异性常数对电流驱动Skyrmion的动力学特性影响。随着施加应力增大,能够产生稳定Skyrmion的各向异性常数取值范围的上下限增大,即外加应力影响电流驱动时Skyrmion运行的稳定性。设计了一种宽-窄-宽型Skyrmion基晶体管,通过调控应力和各向异性常数来调控晶体管的开关特性。仿真结果表明,当极化电流密度、各向异性常数变化时,晶体管导通状态对应的应力范围也随之变化。研究结果为设计Skyrmion基晶体管及相关逻辑功能器件提供了新思路。

电流驱动RKKY耦合作用下Skyrmion的动力学特性研究

研究了不同RKKY铁磁耦合强度对Skyrmion振荡及进动特性的调控。研究结果表明,T层和B层的Skyrmion都可以在一定条件下达到稳定振荡,即Skyrmion进动呈现圆形轨迹;同一时刻,T层Skyrmion进动位置要超前B层,且耦合强度的大小会改变上下两层Skyrmion进动半径差值。此外,文章还研究了不同驱动电流对Skyrmion动力学特性的影响,研究结果表明驱动电流可以对起始振荡时间、稳定振荡半径等动力学特性进行有效调控。

Fe/GaN、Fe_3N/GaN的生长及其性能研究

应用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法,在c轴取向的GaN上生长出Fe颗粒薄膜以及Fe3N薄膜。应用XRD、AFM、XPS以及SQUID等技术对薄膜的结构、表面形貌以及磁学性能等性质进行了分析,结果表明六方结构的GaN上生长的Fe为立方结构,且以Fe(110)//GaN(0002)晶面以及Fe[001]//GaN[11■0]轴的方式存在,而生长的Fe3N为六方结构,且以Fe3N(0002)//GaN(0002)晶面以及Fe3N[11■0]//GaN[1ī00]轴的方式存在。同时,磁学分析表明,平行于薄膜方向为易磁化方向,垂直于薄膜方向为难磁化方向。

毕业设计(论文)开题阶段的学习方式探讨

本科毕业设计(论文)是大学本科教学工作的最后一个环节,这一环节持续时间常且极为重要。本文以磁性材料研究相关课题为例,探讨了在毕业设计(论文)开题阶段,如何引导学生进入该研究领域并进行自主学习,进而完成一份合格的开题报告等相关问题。

Fe掺杂GaN稀磁半导体材料研究

用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术生长出不同Fe掺杂浓度的GaN薄膜,并对其微观结构、表面形貌以及磁学性能进行了研究。对于低掺杂浓度的Fe掺杂GaN样品,X射线衍射和高分辨透射电镜均没有发现其他相物质存在;对于高浓度掺杂的样品,X射线衍射探测到了Fe单质和Fe3N存在。通过高分辨透射电镜图像,观察到了晶格中的Fe3N纳米团簇,并且发现团簇以Fe3N[0002]晶轴平行于GaN[0002]晶轴的方式存在于GaN晶格之中。同时,随着掺杂浓度的增高,薄膜表面粗糙度增加。磁学测量表明,不同掺杂浓度的样品都显现出明显的室温铁磁性。

关于实验研究类毕业设计(论文)的一些思考

本科毕业设计(论文)是大学教学阶段的一个重要环节,本文针对实验研究类毕业设计(论文)进行一些了思考,以具体问题为例,阐述了整个设计(论文)实施过程中对于不同阶段如何开展好具体工作。

Ag-N共掺杂ZnO电子结构的理论研究

采用基于DFT理论的第一性原理方法研究了Ag-N共掺杂纤锌矿ZnO的晶格结构和电子结构,计算了包括共掺杂体系的晶格常数、杂质形成能和电子态密度等性质。研究结果显示,共掺改善了杂质原子对体相晶格结构的扰动,提高了掺杂的稳定性。此外,电子结构的计算表明共掺形成的受主能级较单掺时更浅,且空穴态的局域性降低,从而改善了p型ZnO的传导特性,表明受主共掺可能是一种比较有潜力的p型ZnO掺杂方式。计算与实验结果符合,为受主共掺形成p型ZnO的机理提供了理论支持。

Mn掺杂GaN基稀磁半导体材料制备和特性研究

利用金属有机物化学气相沉积法在蓝宝石衬底上生长了Mn掺杂GaN基稀磁半导体材料。原子力显微镜研究表明,少量的Mn在样品表面起到活性作用。X射线衍射和喇曼散射研究表明,当Mn的掺杂浓度很低(<2.7%)时并没有观察到第二相的出现,当Mn的掺杂浓度达到3.9%时观察到了第二相。采用光学测试得到了由于Mn杂质引入杂质能级和缺陷而产生一个很宽的发射和吸收谱。

基于光学传输矩阵的太赫兹时域光谱分析

提出了基于光学传输矩阵的提取太赫兹时域光谱光学参数的理论方法。相比于传统的提取主脉冲方法,该方法在未来可以推广用以分析主脉冲与次脉冲无法分辨的太赫兹时域光谱。利用该方法得到了蓝宝石(α-Al2O3)样品在0.3~1.0太赫兹频段的复折射率。通过与利用提取主脉冲方法得到的复折射率的结果比较,验证了基于光学传输矩阵的理论分析方法的可靠性和精确性。所提出的方法为今后主次脉冲无法分辨的太赫兹时域光谱的准确分析提供了坚实的理论基础。

HVPE生长的高质量GaN纳米柱的光学性能

GaN纳米材料因具有优异的晶体质量和突出的光学性能及发射性能,日益受到关注。研究了一种利用氢化物气相外延(HVPE)系统生长高质量的Ga N纳米柱的方法。使用镍作为催化剂,在蓝宝石衬底上生长出了GaN纳米柱。在不同生长时间和不同HCl体积流量下制备了多组样品,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱对样品进行了分析表征。测试结果表明,在较低的HCl体积流量下,生长2 min的样品具有较高的晶体质量和较好的光学性质。讨论了不同生长阶段的GaN纳米结构发光特性的变化规律,认为纳米结构所产生的表面态密度大小差异会造成带边峰位的红移和展宽。

栅控电势磁性隧道结的隧穿磁阻研究

基于Slonczewski理论模型和矩阵方法研究了由栅控制中间层电势高度的磁性隧道结的隧穿磁阻效应。数值计算了中间层势垒为0~3 V以及中间层势阱为0~3 V的磁性隧道结的隧穿磁阻随着中间层厚度改变的变化曲线。计算结果表明，当中间层为势垒时，隧穿磁阻随着中间层厚度单调下降；当中间层为势阱时，隧穿磁阻随着中间层厚度振荡，并且相比于势垒情况时明显提高。这说明栅控中间层磁性隧道结相比于传统磁性隧道结具有更好的可控性和提高隧穿磁阻效应的潜力。

基于朗道二级相变理论的铁单晶磁结构分析

利用朗道二级相变理论以及磁点群理论对于4种单晶铁,也就是阿尔法-铁、德尔塔-铁、伽马-铁以及伊普西龙-铁的磁结构进行了分析。其中,着重利用朗道二级相变理论中实现二级相变的条件和Birman的群选择定则来分析一定晶体结构的铁单晶如果发生顺磁铁磁相变后可能具有的空间对称性,进而得到铁单晶可能具有的磁结构。同时,得到的结论与之前文献报道中的结果进行了比较,发现符合得很好。

电光与磁光调制实验中倍频法测量的剖析与改进

针对近代光学实验中两个常设实验—电光调制与磁光调制中的倍频方法作了深入计算,剖析了实验方法中倍频现象发生的本质,建立了两个实验的有机联系。通过在电光调制实验中加入倍频方法,并设计了李萨如图方法的改进思路,使实验精度进一步提高,现象更为直观。利用数值仿真对倍频法的波形与李萨如图测量作了半定量的精度计算。提出了实验安排的合理建议以优化课程结构,丰富课程内涵,加深学生对实验现象的理解。

铁磁性纳米片间相互作用对其微波磁性的影响

在铁磁性元素中,交换能、偶极能和各向异性能之间存在复杂的竞争,因此,这种结构化介质的静态和动态性能与构成材料的固有磁特性,各个元素的形状和尺寸等有着密切的关系.这些多个自由度提供了对于通常未构图的磁性薄膜不可达到的新性能.本文通过将所研究的系统划分成立方体网格的三维阵列来对其进行建模,研究具有不同相对位置、纳米片间距、磁各向异性方向的两矩形铁磁性纳米片的微波磁性能.研究发现:与单个矩形铁磁性纳米片相比,具有不同相对位置、纳米片间距的两矩形铁磁性纳米片共振峰频率分布发生变化;当两矩形纳米片磁各向异性方向所呈角度由0°增加到30°时,其磁性质没有明显变化,而从30°到90°时,其磁性质对磁各向异性方向变化比较敏感.通过调控纳米片的相对位置、纳米片间距以及磁各向异性方向可以制备具有良好性能的吸收材料.

MOCVD生长Mn掺杂GaN薄膜的结构与磁学性能研究

用MOCVD技术在[0001]取向的蓝宝石衬底上生长出Mn掺杂的GaN薄膜。测试结果表明,Mn掺杂浓度小于2.7%时没有第二相物质出现。Raman谱结果表明,由于Mn离子的介入,替换了Ga位的阳离子,从而使得A1(LO)模的振动峰向低频方向移动。ESR结果表明,二价的Mn离子替换了三价的Ga离子,尽管如此,薄膜还是仅仅表现出顺磁性。通过Brillouin函数拟合以及ESR结果综合考虑可得,Mn在GaN晶格中的存在状态是孤立的二价顺磁性离子。

浅谈高等数学教学与实际问题的结合

高等数学是理工科专业学生的基础课程,可以为实际问题的学习和研究提供帮助。本文针对高等数学的教学进行了思考,以具体问题为例,阐述了如何提高学生学习高等数学的兴趣,并将知识灵活运用到应用科学问题中。

“模拟电子线路”中结合数学物理内容的教学方法探索

"模拟电子线路"是电子信息类一门重要的专业基础课,是电子信息类专业整个知识和能力体系的重要支柱之一。本文针对"模拟电子线路"的教学进行了思考,以具体问题为例,阐述了如何强化数学物理内容,并为"模拟电子线路"的教学服务。

Tunable dispersion relations manipulated by strain in skyrmion-based magnonic crystals

We theoretically investigate the propagation characteristics of spin waves in skyrmion-based magnonic crystals. It is found that the dispersion relation can be manipulated by strains through magneto-elastic coupling. Especially, the allowed bands and forbidden bands in dispersion relations shift to higher frequency with strain changing from compressive to tensile,while shifting to lower frequency with strain changing from tensile to compressive. We also confirm that the spin wave with specific frequency can pass the magnonic crystal or be blocked by tuning the strains. The result provides an advanced platform for studying the tunable skyrmion-based spin wave devices.

由散射系数反演电磁参量的一种改进算法

传输/反射法中存在的多值性问题多年来颇受关注。本文考察了两套由散射系数反演电磁参量的公式,表明在满足折射率虚部不小于零、阻抗实部大于零和折射率正切角取值范围受阻抗正切角限制关系三条件时,两套公式均可确定阻抗和折射率虚部,并给出数量有限的、可能的折射率实部。在此基础上,利用相邻频率点电磁参量的连续性,可分别求出数个差异显著的电磁响应谱。依据对材料电磁性能的初步认识,不难选出合适的介电常数和磁导率。最后,通过实例检验了上述方法的有效性。