尖晶石结构材料的最新研究进展

从实验、理论和应用等方面对尖晶石结构材料的最新研究进展进行了总结,对有待进一步开展的研究进行了分析和展望。尖晶石结构材料是新型功能材料的重要组成,在介电、磁性、敏感、发光、超导等功能材料中占据重要地位,并极具应用潜力。尤其是尖晶石结构半金属材料因居里温度高、性能稳定、室温自旋极化率大等优点而被认为是最具应用潜力的自旋电子材料之一,它在计算机读写磁头、磁静态随机存储器、磁性传感器、自旋晶体管等自旋电子器件中极具应用潜力。

钛酸铅晶体中3种Cu^(2+)离子中心的电子顺磁共振研究

电子顺磁共振谱(EPR)参量对杂质离子局域结构极为敏感,对EPR参量的理论研究可以用来确定材料的离子占位和缺陷结构等。在晶体场理论基础上,采用高阶微扰方法,通过分析电子顺磁共振谱参量,确定了压电铁电材料PbTiO3晶体中3种Cu2+离子中心的局域结构。目前,对PbTiO3:Cu2+的EPR谱研究一般认为Cu2+离子在PbTiO3中只占据Ti4+位置。理论研究表明,除了传统认为的Cu2+离子占据Ti4+位置外,杂质Cu2+离子还可同时占据Pb2+位置,并给出了相应的缺陷结构。

KTaO_3:Cu^(2+)的电子顺磁共振参量与局域结构理论研究

用基团模型的3d9离子在四角对称下的高阶微扰公式计算了KTaO3晶体中Cu2+杂质中心的g因子g//,g⊥和超精细结构常数A∥和A⊥。通过对四角Cu2+中心的EPR结果分析,发现杂质Cu2+占据了八面体Ta5+的位置,同时在C4轴上的最近邻出现氧空位(Vo)。由于该空位引起的静电排斥作用,Cu2+将沿C4轴在远Vo方向上位移一段距离ΔZ≈0.029 nm。在考虑了上述的缺陷结构后,各向异性g因子和超精细结构常数A因子理论值的理论计算值与实验值符合得比较好。

Ni(100)表面吸附Sn的第一性原理研究

用第一性原理的密度泛函理论分析了Sn吸附在Ni(100)表面的几何结构和稳定相吸附前后的功函变化情况。能量计算表明最稳定相是0.5ML(monolayer)的Sn替代Ni(100)表面最外层原子形成c(2×2)结构的合金相,皱褶幅度为0.049nm,与通过低能碱金属离子散射法和低能电子衍射法(LEED)所得到的实验值(0.044±0.005nm)以及全矢量线性平面波法所得理论值(0.036nm)吻合得较好,但与三维电子全息图所得值(0.09nm)和Castep程序所得值(0.018nm)相差很大,Sn在Ni(100)表面吸附前后的功函变化值为0.31eV,表明电荷从底物移向吸附物。

基于FPGA的曼彻斯特编解码器研究

从DTI中曼彻斯特码的帧结构出发,使用VHDL硬件描述语言,采用自顶向下的设计方法设计了曼彻斯特编解码器。所编写VHDL源程序经Xilinx公司的ISE开发软件和Modelsim仿真工具进行调试优化和仿真,并在Xilinx公司的FPGA开发芯片XC3S1200E中进行了验证,结果表明,用FPGA可以很好的实现DTI中曼彻斯特编解码器。

Cr^(3+)离子在SrLaAlO_4中电子顺磁共振参量的理论研究

电子顺磁共振谱(electron paramagnetic resonance,EPR)参量对杂质离子局域结构极为敏感,对EPR参量的理论研究可以用来确定材料的离子占位和缺陷结构等。从晶体场理论出发,用高阶微扰公式和晶体结构数据和重叠模型获得晶场参量,计算出Cr3+离子在八面体晶体SrLaAlO4中的的自旋哈密顿参量g因子和零场分裂参量D,计算中所用到的参量由该晶体的光谱和结构数据获得,计算结果和实验数据较为符合,并对计算结果进行了分析。

无线应用CMOS低噪声放大器的设计

基于射频CMOS集成电路技术,设计出用于无线通信系统的CMOS低噪声放大器。对影响其增益、噪声系数的阻抗匹配进行了分析。采用TSMC的0.35μm射频工艺库,在ADS仿真平台上对低噪声放大器电路进行了仿真。其中,低噪声放大器设计成差分结构,提供了13 dB增益、-10 dBmIIP3、-13 dBmP1dB、1.9 dB的噪声系数和55 mW的功耗。

新半金属材料CrFe2O4的电子结构

基于第一性原理,优化了含Cr的高温相尖晶石结构材料(CrxFe1-x)A(CryFe2-y)BO4的几何结构,并对它们的磁电性能进行了计算.基于配位场理论分析了CrFe2O4的电子结构及其具有半金属性的微观机制.计算表明,仅当x=1.0、y=0.0时,(CrxFe1-x)A(CryFe2-y)BO4具有半金属性.CrFe2O4是典型的亚铁磁性耦合的IIB型半金属,其分子磁矩约为5.6μB,大于Fe3O4的4.0μB.在CrFe2O4的四面体晶体场中,中心离子的电子结构可近似写为Cr+t21g0↑t23g↓;八面体晶体场中,中心离子的电子结构可近似写为Fe2+t23g↑0eg2↑t21g↓.CrFe2O4具有半金属性的原因是在配合物ML4和ML6中,中心离子与周围O配体间存在强烈的共价键作用,该作用使中心离子与O配体间形成杂化轨道,导致自旋向上子带被撕裂,进一步使费米面正好处于自旋向上子带带隙中.

新半金属Fe_2LaO_4磁电性能的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法设计并优化了含稀土元素的新半金属Fe2LaO4。详细计算了其电荷分布,分子磁矩等磁电性能,并结合配位场理论分析了其电子结构。结果表明,Fe2LaO4是一种含稀土元素的铁磁性的新ⅡB型半金属;它的稳定相晶格常数约为0.623nm,分子磁矩约为1.0μB;Fe2LaO4属软铁磁性半金属;La较多的外层电子增强了Fe2LaO4内部的库仑斥力,导致了配合物ML4和ML6均受强场作用,从而使Fe2LaO4具有软铁磁性;考虑自旋分布后ML4和ML6的电子结构分别为a1g1↑a1g1↓t1u3↑t1u3↓eg2↑eg2↓t2g3↑t2g3↓和a1g1↑a1g1↓t1u3↑t1u3↓t2g3↑t2g3↓eg2↑eg2↓eg*1↑,这些电子属于分子轨道。

载当归羧甲基纤维素-海藻酸钠复合微球的制备和表征

采用W/O乳液法,在不同条件下,用Ca2+交联和戊二醛交联制备了羧甲基纤维素(CMC)-海藻酸钠(SA)复合微球。SEM结果显示,当m(CMC)∶m(SA)=1∶5、温度为60℃时,球形较好。采用FT-IR分析了复合微球的化学结构。对复合微球的溶胀率、药物包封率进行表征,结果显示复合微球在磷酸缓冲液中的溶胀率达到700%,且溶胀速度快。该复合微球对当归(ASD)具有较好的缓释作用。

系统参数不同的简并光学参量振荡器之间的混沌同步

简并光学参量振荡器系统在一定的参数下可出现混沌、周期或准周期状态,利用参数自适应控制和反馈控制技术实现了不同系统参数的两个简并光学参量振荡器混沌同步、周期或准周期同步,给出了参数自适应控制律和反馈控制函数的具体形式,并给出了同步的严格数学理论证明。

新稀土半金属材料MnLa_2O_4的电子结构

使用基于密度泛函理论的第一性原理计算,预言了具有立方尖晶石结构的ⅡA型新稀土半金属材料MnLa_2O_4.MnLa_2O_4的分子磁矩为5.0μB,高于Fe_3O_4.MnLa_2O_4的居里温度和半金属稳定性高于Fe_3O_4.MnLa_2O_4中A位过渡离子和B位稀土离子间存在弱铁磁性耦合.MnLa_2O_4中过渡离子的3d轨道因较强的晶体场作用发生分裂,导致一种自旋的3d子带处于费米面附近并与O配体形成杂化轨道,而另一种则高于费米面形成空带,从而导致了能带的自旋极化和半金属性的出现.La离子没有4f电子,虽然它与O配体也有杂化轨道,但La离子对材料的磁性没有任何贡献.

利用线性反馈控制分数阶Rǒssler混沌系统到达任意稳定状态

利用分数阶动力系统稳定性理论,通过线性反馈控制可以使分数阶Rǒssler混沌系统达到任意所需的稳定不动点,给出了获得稳定不动点输出的严格数学理论证明,给出了反馈控制的具体函数形式和控制参数的选择条件,并指出控制参数的选择与所需的稳定不动点的状态值无关。

空位缺陷对高自旋极化材料Fe_3F_4磁电性能的影响

Fe3F4是一种高自旋极化材料,在自旋电子器件中具有广阔的应用前景。采用第一性原理赝势法计算了3种Fe空位缺陷对Fe3F4磁电性能(能态密度、电荷分布、分子磁矩等)的影响,并利用配位场理论分析了3种空位缺陷影响Fe3F4磁电性能的微观机理。

乙烯-醋酸乙烯酯/羟基磷灰石/聚酰胺软骨及骨一体化修复材料的制备与表征

采用共混法和相分离法制备了纳米羟基磷灰石(nHA)和聚酰胺(PA66)复合支架材料。nHA在PA66基质中分布均匀。复合支架材料孔径50～500μm,孔隙率为80.9%。将乙烯-醋酸乙烯脂(EVA)通过热注塑方法在支架材料表面涂覆形成双层结构的软骨及骨一体化修复材料,EVA层用于软骨修复,下层nHA-PA66支架进行缺损骨修复和固定。EVA和nHA-PA66的力学性能测试显示,EVA的拉伸和压缩模量分别为(0.87±0.02)MPa和(9.44±0.46)MPa,多孔支架的压缩强度和模量分别为(0.9±0.02)MPa和(15.2±0.69)MPa。摩擦测试结果表明,EVA摩擦系数为0.23。

Cr含量对ZB型半金属铁磁体Cr_xZn_(1-x)Se磁电性能的影响

使用基于密度泛函理论的第一性原理方法,优化了闪锌矿结构的Cr_xZn_(1-x)Se(x=0.000,0.125,0.250和0.375)的2×2×2超胞的几何结构,计算了其自旋极化的态密度和能带结构、离子磁矩、电荷分布等磁电性能,详细分析了Cr含量对Cr_xZn_(1-x)Se磁电性能的影响.结果表明,Cr掺杂后ZB型ZnSe具有明显的半金属特性;当x=0.125,0.250和0.375时,Cr_xZn_(1-x)Se均有较宽的半金属带隙,从而可能具有较高的居里温度;当x=0.125时,Cr_xZn_(1-x)Se的半金属性最稳定;x=0.125,0.250和0.375时,Cr_xZn_(1-x)Se的超胞磁矩分别为整数磁矩4.0,8.0和12.0μ_B,而具有整数磁矩是半金属铁磁体非常重要的特征之一.Cr_xZn_(1-x)Se的半金属性和磁性主要来源于Cr离子的自旋极化,Cr离子的电子结构为Cr e_g^2↑e_g^1↓t_(2g)~3↑.

一类拓扑不等价三维系统的混沌同步

研究了一类拓扑不等价三维混沌系统的同步,通过设计一个合适标量控制器,可以实现不同混沌系统之间的混沌同步.得到了该标量控制器设计的一般方法,并得到了混沌同步的充分和必要条件.

一种基于先行DLMS的自适应滤波器的FPGA实现

本文阐述了自适应滤波器的基本原理,给出了先行DLMS算法的计算公式,该算法相对于DLMS而言只在系数更新计算路径上引入一个延迟,自适应滤波器仍能保持收敛,并在MATLAB平台上验证该算法在阶数小的自适应滤波器设计中的可行性。针对现今对高速数字信号处理的要求,提出了一种自适应滤波器的FPGA实现方法,在先行DLMS的基础上,加入流水线结构,采用VerilogHDL硬件描述语言编写底层代码,设计了一个两阶的自适应滤波器。最后在QuartusⅡ中进行仿真和时序分析,该设计可以显著地提高运算速率。

利用小反馈实现离散非线性混沌系统的反控制

讨论了混沌控制理论中的一个重要问题——混沌反控制.对于离散非线性混沌系统,在其混沌吸引子内可以设计一个实用小反馈控制律,在此反馈控制的作用下,离散非线性混沌系统可以产生新的周期解.对一类离散混沌系统,得到了此反馈控制律的具体形式,数值仿真实验表明了本控制律的正确性.

只有一个非线性项的超混沌系统

构造了只包含一个非线性项的四维超混沌系统,得到了系统的Lyapunov指数谱、周期轨道、拟周期轨道、混沌和超混沌吸引子.给出了此超混沌系统的电路实现原理图,利用EWB仿真得到了与数值仿真完全相符的动力学行为.同时给出了实现此超混沌系统同步的一种方法,并利用严格数学理论证明了该混沌同步方法.在同步过程中并未删除响应系统的非线性项,理论分析与仿真计算表明同步方法的有效性.