应力生长FeCoSiB非晶薄膜的磁各向异性研究

采用应力生长方法，制备出受压应力和张应力作用的FeCoSiB非晶磁弹性薄膜，研究了薄膜中的应变大小对FeCoSiB薄膜的磁滞回线、剩磁、应力诱导各向异性场等磁特性的影响．结果表明，无应变薄膜在薄膜面内呈现各向同性，而有应变的薄膜呈现出明显的各向异性。张应力诱导的各向异性与应力方向平行，而压应力形成垂直于应力方向的磁各向异性。各向异性场随应变的增大而线性增大。

溅射气压对FeCoSiB非晶薄膜表面形貌及磁特性的影响

利用磁控溅射的方法，在玻璃基片上制备了FeCoSiB非晶薄膜，研究了溅射心气压强对薄膜表面形貌及磁特性的影响。结果表明，薄膜的表面形貌显著依赖于心气压强，随着山Ar压强的增加，薄膜表面颗粒增大，粗糙度增加并形成柱状微结构。心气压强对薄膜磁特性有显著的影响，随血压强增加，薄膜的矫顽力增加，而剩磁则呈下降趋势。从薄膜的磁滞回线、矫顽力以及剩磁随溅射气压的变化规律可知，溅射气压较小时制备的薄膜软磁性能较好．

菱形NiFe薄膜单元的自发磁化及剩磁状态的研究

利用微磁学方法系统研究了纳米尺度的NiFe薄膜菱形单元的自发磁化状态及剩磁状态。研究结果表明,在不同的尺寸下,菱形单元将有不同的自发磁化状态及剩磁状态。在单元的长宽尺寸小于某个临界尺寸时,菱形单元结构呈现单畴态。同时还分析了菱形NiFe单元作为磁性随机存储器(MRAM)存储单元时的要求。

磁性随机存储器中的电流磁场分布模型

根据磁性随机存储器(MRAM)设计的实际需要,建立了MRAM中相互垂直的字线和位线电流所产生的磁场的解析分布模型。利用该模型讨论了存储单元与位线间距离(d1),字、位线宽度(w)及字、位线厚度(t)对存储单元自由层表面磁场分布的影响。结果表明,d1或w增大时,自由层表面磁场的强度及非均匀程度都减小。t增大时,自由层表面磁场的强度及非均匀程度都增大。其中d1对磁场分布的影响程序是最大的。该模型为MRAM更精确的器件模拟及器件结构的优化设计工作提供了必要的基础。

铸件成本预估和计算机辅助铸件报价系统

在考虑铸造厂的工时,原材料,投资和铸造工艺等因素的情况下,找出了适合我国铸造厂的成本预估计算方法。开发了铸件报价计算机系统。

Zn2+掺杂Sr3Co2Fe24O41六角铁氧体的磁性质研究

本文采用固相反应法制备了Z型六角铁氧体Sr3Co2-xZnxFe24O41(x = 0~1.6)材料,研究了不同Zn2+含量和不同温度下Sr3Co2-xZnxFe24O41的磁学性能。结果表明,不同Zn2+掺杂量的粉末样品颗粒都是层状生长,样品颗粒为类六角形状。不同Zn2+掺杂量的样品在不同温度时,都具有明显的软磁特征。随着Zn2+掺杂量x值的增加,样品的饱和磁化强度总体有先增大再减小的趋势,x = 1.2时,饱和磁化强度达到最大。在不同温度下,饱和磁化强度随组分变化有相似的变化规律。样品的矫顽力随组分变化而变化,但是没有明显的变化规律。当x = 0和1.2时,样品具有相对较低的矫顽力。当x 时,升高温度导致矫顽力降低。当x >1.2时,温度对样品的矫顽力的影响变的很小。综上所述,当x值为1.2时,Sr3Co2-xZnxFe24O41的饱和磁化强度最大,矫顽力相对最小,软磁性能最好。

SrCoOx薄膜中的氧空位效应研究

本文中我们采用脉冲激光沉积技术在SrTiO3(001)基底上制备出钙铁石结构的SrCoO2.5(BM-SCO)外延薄膜,在氧气氛围、不同温度下对样品进行后退火工艺处理,使薄膜发生由钙铁石相到钙钛矿相(P-SCO)的拓扑相变。研究结果表明薄膜的磁性和微结构在相变温度(250℃)附近发生很大的变化。当退火温度为250℃ ≤ T 3–δ。XPS拟合结果显示,退火后Co的价态发生变化,从Co3+转变为Co4+,即薄膜中的部分氧空位被填充。故退火后钙钛矿型SrCoO3–δ的氧含量(3–δ)约为2.75。

生长在类单晶硅片上的Ni81Fe19薄膜的微结构和磁性能研究

本文研究了生长在类单晶硅片上Ni81Fe19薄膜的微观结构和磁学性能。结果表明Ni81Fe19的表面形貌与类单晶硅片的表面形貌一致,具有高度的织构取向。Ni81Fe19的矫顽力与剩磁比随薄膜厚度的增加而增加。其厚度达到40 nm后,其矫顽力与剩磁比达到饱和。对薄膜进一步的真空退火的结果显示薄膜的磁性无显著变化,这表明其磁性主要由基板的表面微结构而不是制备条件决定。上述结果有助于在类单晶硅器件上更好地集成Ni81Fe19薄膜。

N型稀磁半导体Ge_(0.96–x) Bi_xFe_(0.04)Te薄膜的磁电性质研究

GeTe基稀磁半导体材料因具有可独立调控载流子浓度和磁性离子浓度的特性而受到广泛关注.本文利用脉冲激光沉积技术制备了该体系的单晶外延薄膜,并通过高价态Bi元素部分取代Ge元素的方法实现了材料中载流子类型从空穴向电子的转变,即制备出N型GeTe基稀磁半导体.测量结果表明,无论是室温还是低温下的Hall电阻曲线皆呈现负斜率,说明体系中载流子是电子;并且当Bi掺杂量达到32%时,电子浓度为10^(21)/cm^3.变温输运性质的测量证明体系的输运行为呈现半导体特征.通过测量低温10 K下的绝热磁化曲线,在高Bi掺杂体系中观测到了明显的铁磁行为,而低于32%Bi掺杂量的体系中未观察到.这一结果说明,高掺杂Bi的替代导致载流子浓度的增加,促进了载流子传递Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用,使得分散的Fe-Fe之间产生磁耦合作用,进而形成铁磁有序态.

生长在PLA基片上的Ni81Fe19薄膜的磁性能研究

随着电子器件微型化、集成化和柔性化技术的发展,NiFe薄膜器件与人体及其它器件集成化的过程对NiFe薄膜在不同基片,特别是几何弯曲基片上的异质生长提出了新的需求。本文研究了生长在聚乳酸(PLA)基片上Ni81Fe19薄膜的磁学性能,研究了基片的弯曲方向、弯曲程度和弯曲次数对薄膜磁性的影响。结果表明NiFe薄膜的磁性主要受基片弯曲带来的几何形状的影响。薄膜的矫顽力随弯曲半径的增加而增加,薄膜的弯曲半径可以小于1.5 mm。随着弯曲次数的增加,薄膜的矫顽力在略微增加后保持稳定,薄膜的最大弯曲次数可以达到2000次。

金属电学针尖杨氏模量高温特性研究

在航天航空等极端条件中部分电学器件需要在高温段工作,器件材料需要通过高温探针台进行性能测试,金属电学探针在高温下的物理性能变化对测试结果可能会有显著影响。因此,掌握金属探针的高温物理特性很重要。本文基于通过有限元法计算了金属探针的杨氏模量在高温情况下的变化特性。研究结果表明金属针尖的温度随时间变化呈非线性上升关系,并逐渐趋于饱和。针尖的杨氏模量随着温度的升高而近似线性下降。同时发现,杨氏模量的下降与针尖的位置有关系。杨氏模量下降代表金属探针越易发生形变。因此,在高温测试前期的准备中,需要对探针进行预加热来减少探针的伸长的影响,最终需寻找一个探针位置的平衡点以降低探针形变对实验结果的影响。

镍锌和锰锌铁氧体材料的声学谐振效应研究

部分铁氧体材料凭借其磁致伸缩效应,能有效地将电磁能转化为机械能和声能。针对这一现象,本文从实验上定量研究了商用镍锌和锰锌在交流磁场信号下的磁致伸缩现象,采集了相应的磁声信号,并系统研究了交流磁场频率、铁氧体棒的长度、材料类型、线圈电压等实验变量对磁声共振现象的影响。研究结果表明铁氧体的声学磁力谐振效应与交流磁场频率、铁氧体棒的几何形状、材料类型等参数精密相关,会对材料在具体应用时产生明显的影响。

On the origin of the anomalous sign reversal in the Hall effect in Nb thin films

We re-visit the anomalous sign reversal problem in the Hall effect of the sputtered Nb thin films. We find that the anomalous sign reversal in the Hall effect is extremely sensitive to a small tilting of the magnetic field and to the magnitude of the applied current. Large anomalous variations are also observed in the symmetric part of the transverse resistance R_(xy).We suggest that the surface current loops on superconducting grains at the edges of the superconducting thin films may be responsible for the Hall sign reversal and the accompanying anomalous effects in the symmetric part of R_(xy).

磁致伸缩铁氧体材料的声学磁力谐振效应研究

部分铁氧体材料凭借其优良的磁致伸缩效应,能有效地将电磁能转化为机械能和声能。针对这一现象,首先建立了磁力谐振力学模型,预测了磁声共振现象的特征。其次利用铁氧体棒磁声实验装置定量研究了镍锌和锰锌铁氧体棒在交流磁场信号下的磁致伸缩现象,基于前人的实验成果进一步采集了不同频率下的磁声信号,结合前文Jiles-Atherton磁滞模型系统研究了交流磁场频率、铁氧体棒的长度、材料类型、线圈电压等实验变量对铁氧体棒磁声共振现象的影响。研究结果表明理论模型与实验结果符合较好。目前强磁场下的磁性测量还有待进一步发展和完善,希望可以通过利用J-A磁滞与铁氧体磁致伸缩效应的结合给出新的思路。

后退火及NaClO氧化对外延SrCoOx薄膜性质的影响

本文采用固相反应法制备了SrCoO2.8块材,又利用脉冲激光沉积技术(PLD)在(001)取向的(LaAlO3)0.3-(SrAl0.5Ta0.5O3)0.7 (LSAT)上制备外延良好的SrCoO2.5薄膜。通过对薄膜微结构和形貌的表征,我们发现后退火和NaClO氧化都能有效地提高薄膜氧含量,但对薄膜的结构有着不同程度的影响。在性质方面,后退火的SrCoOx薄膜是半导体,磁场矫顽力较大;而NaClO氧化后的薄膜表现为金属性,饱和磁化强度明显提高。

Sc掺杂M型钡铁氧体烧结过程中的相变及磁性研究

本文采用固相反应法制备了掺杂M型钡铁氧体BaFe10.2Sc1.8O19,并对其在烧结过程中的相变及磁性质做了一定的研究。结果表明,当烧结温度低于1000℃时,尖晶石相BaFe2O4和铁离子缺失的M型铁氧体是主要的烧结产物。当烧结温度高于1050℃时,M型铁氧体BaFe10.2Sc1.8O19开始生成。直到当烧结温度达到1200℃时,BaFe10.2Sc1.8O19才以单相的形式存在于烧结产物中。随着烧结温度的升高,烧结产物的剩磁比和矫顽场逐步降低,并在烧结温度高于1200℃的时候降到接近于零。饱和磁化强度随着烧结温度的升高逐步升高,并在1050℃的时候达到最大值,随后逐渐降低。磁性质的变化过程与烧结产物的相变是一致的。以上结果表明,相对于Fe3+,Sc3+对M型铁氧体的掺杂需要更高的热能,并会导致M型铁氧体磁性质的较大变化。

嵌段共聚物PS-b-P4VP自组装法合成有序NiFe2O4纳米颗粒

本文利用嵌段共聚物poly(styrene-b-4-vinylpyridine) (PS-b-P4VP)自组装方法,在硅片上合成了准六角有序的镍铁氧(NiFe2O4)纳米颗粒阵列。X-ray光电子能谱证实了纳米颗粒具有NiFe2O4元素成份;原子力显微镜和扫描电子显微镜的图像显示NiFe2O4纳米颗粒具有10 nm的高度、33 nm的粒径和130 Gb/inch2的超高面密度;磁性质测试结果表明NiFe2O4纳米颗粒从低温(50 K)到室温范围都具有软磁特性。因此我们获得的这种磁性纳米颗粒阵列在微波电子器件领域具有潜在的应用价值。

脉冲激光沉积法制备SrMnO3薄膜

本文在采用固相反应法的基础上使用两步法制备出了较高纯度单相多晶SrMnO3靶材,并利用脉冲激光沉积法在SrTiO3(001)衬底上使用不同的实验条件尝试制备SrMnO3薄膜。结果表明在较高的衬底温度(≥700℃)和适当的氧压(5 Pa左右)条件下能够生长出结晶性较好的SrMnO3薄膜。本文通过X射线衍射和同步辐射X射线衍射手段确定了SrMnO3薄膜在SrTiO3(001)衬底上的外延生长,其取向关系为SrMnO3(001)//SrTiO3(001)。X射线光电子能谱分析显示薄膜中的Mn元素存在+3价和+4价两种价态,其中大部分为+4价,占所有Mn元素的90%左右。Mn元素+3的价态存在的原因可能是薄膜生长过程中的缺陷以及薄膜中氧空位的存在。薄膜中氧元素的XPS图谱表明氧元素主要以晶格氧的形式存在。XPS图谱中氧元素另一个峰有可能是由于缺陷、吸附氧或氧空位的存在引起的。SrMnO3单相薄膜的制备和测试为对其进一步研究奠定了基础。

从振动到波动过程的拟人化教学过渡

本文阐述了拟人化教学思路在从振动到波动教学过渡过程中的应用.我们可以将单个质点的振动比喻成一个人的原地周期性运动,多个质点的同时运动比喻成一排人手拉手地原地运动传递.学生可以通过对人手之间力量传递的生活经历和课堂上的实际模拟参与来更好地理解波传播路程中各质点之间的力学作用关系,从而使得我们的教学更形象化,学生也能够更好地掌握物理知识.

柔性FeCoSiB非晶磁弹性薄膜的应力阻抗效应

采用直流磁控溅射方法在柔性Kapton基片上沉积了FeCoSiB薄膜,研究了偏置磁场、溅射气压以及测试频率对薄膜应力阻抗效应的影响规律。结果表明,本文中优化的溅射气压为1.5 Pa,强的偏置磁场可形成强的横向各向异性,从而显著提高材料的应力阻抗效应。随着测试频率从0.1MHz升高到30 MHz,薄膜的应力阻抗效应显著增强。