Ruddlesden-Popper层状钙钛矿Bi_(8)Ba_(4)Mn_(8)O_(28)的电子结构与磁性的第一性原理

采用基于密度泛函理论的投影平面波方法,对Ruddlesden-Popper(RP)层状钙钛矿结构Bi_(8)Ba_(4)Mn_(8)O_(28)的电子结构和磁学性质进行了自旋极化计算。由于A位Ba的替位掺杂,造成MnO6八面体发生显著旋转、倾斜等畸变,会对电子结构与磁性产生较大影响,对此进行了充分的讨论。考虑在位库伦作用修正的广义梯度近似(GGA+U)的计算表明,Bi_(8)Ba_(4)Mn_(8)O_(28)基态为铁磁半金属,其半金属能隙3.07 eV,晶胞总磁矩为31μB。Bi_(8)Ba_(4)Mn_(8)O_(28)的晶胞磁矩主要来自Mn原子磁矩的贡献,而Bi、Ba与O原子磁矩相对较小;而半金属性则主要源于Mn 3d自旋向上与自旋向下电子间存在较大的交换劈裂所致。使晶胞承受均匀变形,当其晶格常数在-10%~14%较大范围变化时,半金属性均可得到保持,且其晶胞总磁矩可始终稳定于31μB。

脉冲激光沉积法(PLD)生长Co掺杂ZnO薄膜及其磁学性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法在单晶Si(100)及石英衬底上生长Co掺杂ZnO薄膜,并且比较了不同生长条件下薄膜的性能。实验观察到了700℃、0.02Pa氧压气氛下生长的Co掺杂ZnO薄膜显示室温磁滞回线。采用XRD、SEM等手段对Co掺杂ZnO薄膜的晶体结构及微观形貌进行了分析,得到的ZnO薄膜具有高度的c轴择优取向,结构比较致密,表面平整度较高,并且没有发现Co的相关分相,初步表明Co有效地掺入了ZnO的晶格当中。霍尔测试表明Co掺杂ZnO薄膜样品保持了半导体的电学性能,电阻率为0.04Ω·cm左右,载流子浓度约为1018/cm3,迁移率都在18.7cm2/V·s以上。实验结果表明材料保持了ZnO半导体的性能,并具有室温铁磁性。

Ti,Cu和Zn掺杂AlN纳米片电磁性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的全势线性缀加平面波法(FP-LAPW)研究了过渡金属Ti,Cu,Zn掺杂Al N纳米片的电子结构、磁性和稳定性.结果表明,Ti,Cu,Zn单掺杂均表现出半金属铁磁性,磁性主要是由于杂质原子的3d态与近邻N原子的2p态的轨道杂化.形成能的计算结果表明Ti掺杂Al N体系相对Cu和Zn掺杂结构更稳定.因此,相比于Cu和Zn,Ti掺杂Al N纳米片更适合用来制作稀磁半导体.

Li,Co共掺杂ZnO纳米颗粒的结构和磁性研究

利用溶胶-凝胶法制备了不同组分的Zn0.95-xCo0.05LixO纳米颗粒,并通过透射电子显微镜、X射线衍射、紫外-可见吸收光谱和振动样品磁强计对其结构和磁性进行了系统的研究。结果表明,当Li掺杂比例在7%以下时,Zn0.95-xCo0.05LixO纳米颗粒仍具有很好的ZnO六角纤锌矿结构,但随着Li掺杂量的增加,晶格常数a和c值略有减小;Zn0.95-xCo0.05LixO的室温铁磁性随x的增大而显著增强。当Li掺杂量达到9%时,在Zn0.95-xCo0.05LixO纳米颗粒的XRD谱中检测出第二相的LiCoO2団簇,样品的铁磁磁化强度明显下降。表征结果显示Li掺入Zn0.95Co0.05O的反应过程可以分为3个阶段。前两个阶段分别在材料中引入了Li′Zn深能级缺陷和Li+填隙离子,第三个阶段则产生了LiCoO2第二相结构。样品铁磁性的变化与Li掺杂引入的这些缺陷和第二相有关,可由束缚磁极化子(BMP)模型解释。

Fe、Ni掺杂ZnO纳米棒的水热法制备与磁性能研究

采用水热法制备稀磁半导体材料,样品Zn0.95Fe0.05O和Zn0.95Fe0.03Ni0.02O的XRD图谱和TEM图谱发现,样品具有纤锌矿结构,形貌为纳米棒状结构。XEDS分析显示,掺杂的Fe和Ni元素进入到了ZnO晶体中。RAMAN光谱表明,Zn2+被Fe2+、Ni2+替换,晶体发生拉曼光谱红移。PL光谱分析发现,在室温条件下,随着Fe2+和Ni2+的掺杂,出现了猝灭现象。VSM测量显示,掺杂样品在室温条件下存在明显的铁磁性,且这种铁磁性属于稀磁半导体的内禀属性。实验结果表明在水热法条件下,获得了ZnO基稀磁半导体材料样品,且样品具有良好的光学和磁学特性,为进一步研究稀磁半导体材料提供了一定的参考。

SR-XRD和EXAFS研究Mn掺杂ZnO薄膜的微观结构

用射频磁控溅射技术在蓝宝石衬底上制备了一组不同衬底温度的Mn掺杂ZnO薄膜。质子激发X射线荧光(PIXE)测量表明,薄膜中仅有含量为5 at.%的Mn,未见其它磁性杂质元素(如Fe、Co、Ni等)。同步辐射X射线衍射(SR-XRD)表明,这些Mn掺杂ZnO薄膜具有纤锌矿ZnO结构。SR-XRD和扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)分析显示,薄膜中未发现Mn团簇或MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4等二次相,Mn原子是通过替代Zn原子而进入了ZnO晶格。

电子系统电磁兼容预测模型研究

建立了电子系统电磁兼容性预测分析必需的数学模型，包括干扰预测方程、天线、接收机和发射机的模型模拟，以及传输函数模型等。利用折线拟合模拟天线方向图，分析了干扰模型落入接收机模型的７种位五关系和发村机的辐射模式，传输通过考虑了自由空间，准平滑地形，不规则地形等。

硫钝化对Fe/GaAs(100)界面电子结构和磁性质的影响

利用同步辐射和铁磁共振研究了使用 CH3CSNH2 硫钝化的 Ga As( 1 0 0 )表面铁超薄膜的电子结构和磁性 .实验结果表明 ,硫钝化能阻止 As向铁薄膜层的扩散 ,减弱 As和 Fe的相互作用并增强了在 Ga As( 1 0 0 )表面生长的铁超薄膜的磁性 .

Co掺杂ZnO薄膜的结构和磁学性能(英文)

研究了用单束脉冲激光沉积法制备的Co掺杂ZnO薄膜的结构和磁学性能。XRD表征结果表明制备的薄膜是具有沿c轴择优取向的纤锌矿点阵结构。然而,进一步的高分辨电子显微镜结果显示整个样品上的晶体取向并不完全相同。很难说明形成了单晶。结果分析表明Co占据了部分Zn的格点,并对电子结构产生了影响。室温下观察到了磁滞回线,显示掺杂Co可以实现ZnO的磁性翻转,但磁性比较小。该薄膜与我们以前用双束脉冲激光沉积法制备的Co掺杂ZnO薄膜具有相似的性能,提示我们其内部的机制可能相似。

V,Cr掺杂CdSe铁磁半导体的电子能态密度和半金属性质研究

在共轭梯度近似(GGA)下,采用第一性原理平面波赝势方法,对V和Cr掺杂闪锌矿CdSe半导体的基态电子能态密度和磁性进行了研究.结果表明,掺入磁性过渡金属V和Cr后的CdSe明显具有铁磁性,每个超晶胞的总磁矩为3.0和4.0μB,而且呈现出显著的半金属特征.这对在半导体工业中实现自旋载流子注入具有一定的理论价值.

Fe掺杂ZnO稀磁半导体的结构与磁性

以Fe(NO3)3.9H2O与Zn(NO3)2.6H2O为原料,与适量的柠檬酸配制成溶液,采用溶胶-凝胶(sol-gel)法合成干凝胶前驱体,将前驱体在空气及氩气气氛中烧结得到Zn1-xFexO样品,并用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和振动样品磁强计(VSM)对所制备样品的结构和磁性进行研究.结果表明,在氩气中烧结时,Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数小于4%,在空气中烧结时,Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数约为10%,在两种气氛下制备相同掺杂摩尔分数样品的磁性不同,是由于Fe在样品中所处的价态不同,从而影响了样品的结构及磁性.

稀磁半导体材料居里温度的极值点

以Zener模型为基础,考虑反铁磁性交换作用对DMS材料居里温度的影响,理论计算得到了居里温度关于掺杂浓度和反铁磁性交换作用的二元函数,对GaAs∶TM(Ga,TM)As(TM=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)的居里温度做了详细分析得到:n型半导体居里温度有一个极大值,而p型掺杂是单调的递增。

Co掺杂SnO_2纳米粉的微结构和磁学性质

采用湿化学方法制备了Co掺杂的二氧化锡纳米粉(Sn1-xCoxO2),经研究发现,Co以离子形式存在,而不是以单质形式存在,样品中除了金红石型的SnO2相之外,没有发现其他杂质的相,随着Co掺杂含量的增加,晶粒尺寸减小,光吸收谱红移,禁带宽度线性下降。钴离子磁矩随掺杂含量的增加而减小,这可能是由于占据晶格上近邻阳离子位置的磁性离子数目增加使磁性离子成反铁磁性排列的结果。

基于磁流体的一维光子晶体磁场传感器的研究

基于磁流体的折射率对外加变化磁场的敏感特性,提出将磁流体作为缺陷层引入到一维光子晶体中实现磁场传感。由于缺陷的存在,使得光子晶体的透射谱中产生缺陷峰。该传感器可通过测量磁场变化时光子晶体缺陷模波长的移动对相应的磁场进行测量。利用传输矩阵法对不同结构参数下,缺陷模波长随在外加磁场的变化进行了模拟计算,为实际磁场传感器的设计提供了理论参考。

10Ni和18Ni马氏体时效钢时效过程的穆斯堡尔谱

利用10Ni和18Ni马氏体时效钢穆斯堡尔谱,研究10Ni和18Ni两种马氏体合金钢的时效机理.研究表明:10Ni和18Ni马氏体时效钢存在富Fe-Co区域和富Fe-Ni-Mo区域,在时效初期,Mo原子的偏聚速度较快;10Ni合金时效30min后析出金属间化合物,18Ni合金时效15min后析出金属间化合物.由超精细内磁场值变化可知,随着时效时间的增加,Co原子作为与Fe原子最近邻的配位几率增加.

一类新型半金属铁磁半导体的第一性原理研究(英文)

在共轭梯度近似下,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Mn、Fe掺杂尖晶石半导体GeSi2N4的电子结构和磁性进行了计算.结果表明Mn和Fe掺杂尖晶石半导体GeSi2N4都呈现出半金属铁磁性,晶胞的总磁矩分别为3.0和4.0μB.另外,在Mn搀杂GeSi2N4中,最近邻N原子被Mn原子反铁磁极化,而在Fe搀杂GeSi2N4中,最近邻N原子却被Fe原子铁磁极化.

(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜表面处缺陷的拉曼光谱研究

采用电感耦合等离子体增强物理气相沉积法制备了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜,超导量子干涉磁强计测试结果表明,薄膜具有室温的铁磁性。采用激光共聚焦拉曼(Raman)光谱研究了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的表面特性,以两种处理方式对薄膜进行了Raman光谱测试:共聚焦模式从薄膜表面开始至不同深度处进行测试;对薄膜样品进行预处理加工,采用面扫描模式在薄膜平面对(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的斜面进行测试。分析了Raman光谱A1(LO)峰的中心位置和强度变化,结果表明,界面处晶格应力和缺陷明显增强。这些晶格畸变和点缺陷的存在会对体系的铁磁性有促进作用。

用离子束技术研究稀磁半导体和纳米磁性材料

综述用离子束技术研究稀磁半导体和纳米磁性材料的构建、调控和改性的进展和现状。离子束注入是优选的构建和调控方法,测试结果表明在GaN和ZnO等新半导体光电材料中注入Mn、Ni和Co等过渡金属离子可得到低温和室温下的铁磁性。离子束分析技术给出这些新材料薄膜的微结构信息,透射电镜下观察到过饱和剂量Mn+注入GaN形成的纳米磁性颗粒。

巨磁电阻效应实验仪

自制了巨磁电阻效应实验仪,测量了不同外磁场和工作电压下巨磁阻传感器输出电压的变化.研究了巨磁阻传感器敏感轴与外磁场间夹角与传感器输出电压间关系,传感器输出电压的与偏离角度成余弦关系.

Nd_(60)Fe_(30-x)Zr_xAl_(10)(x=5,10,15,20)合金的制备及磁性能研究

分别采用电弧熔炼和机械合金化法制备Nd60Fe30-x Zrx Al10(x=5,10,15,20)晶态和纳米非晶态合金,并利用X射线衍射仪、振动样品磁强计等对制备的晶态合金和纳米非晶态合金的结构及其磁性能进行分析,研究Fe和Zr相对含量的变化对合金相的组成及磁性能的影响。结果表明:Nd60Fe30-x Zrx Al10(x=5,10,15,20)合金晶态及纳米非晶态合金均显示软磁性;对于晶态样品,随着Zr含量的增加,样品的磁化强度逐步降低;对于纳米非晶态合金,随着Zr含量的增加,合金的饱和磁化强度降低;相同成分的纳米非晶态合金的饱和磁化强度高于相应的晶态合金的饱和磁化强度。Nd60Fe20Zr10Al10混合粉末球磨100h后达到了完全非晶化,说明Nd60Fe20Zr10Al10有较好的非晶形成能力。