γ射线辐照对MgO单晶的点缺陷组态及磁性的影响

对(100)取向的MgO单晶进行了不同剂量的60Coγ射线辐照,辐照剂量从30 kGy到1 750 kGy。利用同步辐射漫散射技术以及紫外-可见吸收光谱研究了辐照样品的点缺陷情况,并将实验测量的漫散射结果与理论计算结果进行比对,以获得点缺陷组态的信息。利用超导量子干涉仪(Superconducting Quantum Interference Device,SQUID)测量了样品在不同温度下的磁性质。漫散射和吸收光谱的实验结果表明,经γ射线辐照的MgO单晶产生了阴离子弗伦克尔缺陷,并在室温下没有表现出铁磁性,只是在低温下观察到了顺磁信号,且辐照前后样品在零场冷却和加场冷却下的M-T曲线没有变化,说明阴离子空位没有导致MgO的d0铁磁性。

用MgO单晶和Nd123粉体制备单畴SmBCO超导块材的新方法

为了研究如何充分利用MgO和NdBCO籽晶的优势制备单畴SmBCO超导块材,采用顶部籽晶熔渗生长法(TSMIG),分别研究了MgO单晶、Nd123粉体、以及MgO与Nd123的2-2复合体三种籽晶对SmBCO晶体生长的诱导效果。结果表明,采用MgO与Nd123的2-2复合籽晶能够成功制备出单畴SmBCO超导块材。同时,通过对样品的生长特性和微观结构的研究,阐明了不同籽晶对SmBCO晶体生长形貌的影响机制。

MgO单晶势垒磁性隧道结的第一性原理计算和实验研究

在MgO单晶势垒磁性隧道结中发现的室温高隧穿磁电阻现象,是近些年自旋电子学以及磁性隧道结磁电阻材料研究中的又一重大突破。本文主要评述和介绍2001年以来MgO单晶势垒磁性隧道结第一性原理计算和实验上的重要进展,以及介绍利用Layer-KKR第一性原理计算方法研究的Fe(001)/MgO/Fe、Fe(001)/FeO/MgO/Fe、Fe(001)/Mg/MgO/Fe、Fe(001)/Co/MgO/Co/Fe和Fe(001)/MgO/Fe/MgO/Fe等基于单晶MgO(001)单势垒及双势垒磁性隧道结材料的电子结构和自旋相关输运性质研究的最新进展。这些第一性原理定量计算的结果,不仅从物理上增强了对MgO单晶势垒磁性隧道结的电子结构和自旋相关输运特性的了解,而且对于研究新型室温磁电阻隧道结材料及其在自旋电子学器件中的广泛应用,具有一定的参考价值。

点缺陷引起中子辐照MgO(110)单晶的铁磁性（英文）

对Mg O(110)单晶进行中子辐照,辐照剂量从1.0×10^(16)到1.0×10^(20) cm^(-2)。基于黄昆漫散射理论,我们计算了Mg O晶体中的立方缺陷和偶极力缺陷引起的X射线漫散射强度分布图。通过X射线漫散射及紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱实验表征了晶体的点缺陷组态,并利用超导量子干涉仪(SQUID)测量了样品的磁性。ω–2θ和摇摆曲线说明Mg O单晶经中子辐照后产生了晶格畸变,晶体中存在一定浓度的点缺陷。倒易空间图(RSM)显示中子辐照的Mg O单晶存在漫散射现象。与计算得到的漫散射分布图对比分析可知,中子辐照的Mg O(110)单晶中产生了弗仑克尔缺陷。UV-Vis吸收光谱表明所有辐照晶体中存在阴离子单空位缺陷。辐照剂量较高(1.0×10^(19)和1.0×10^(20) cm^(-2))的样品中存在O空位的聚集。磁性测量显示中子辐照后的Mg O(110)单晶在室温下依然是抗磁性,但在低温下具有铁磁性,最大饱和磁化强度达到0.058 emu·g^(-1)。通过中子辐照的方法,可以使Mg O(110)单晶产生点缺陷引起的低温铁磁性。利用F色心交换机制可以解释中子辐照Mg O晶体中的O空位缺陷与铁磁性之间的关系。

单晶MgO基片超精密加工技术研究

单晶MgO具有良好的物理化学性能及光学性能,是性能优异的薄膜基片及光学零件材料,广泛应用于高温超导、航空航天、光电技术等领域。用作薄膜生长的基片必须具有高精度超光滑无损伤的表面,而单晶MgO是典型的硬脆难加工材料,这对MgO晶体的超精密加工技术提出了很高的要求。本文介绍了单晶MgO的特性及其应用领域,针对高温超导薄膜制备对MgO基片的要求,讨论了现有的MgO基片加工工艺存在的问题,分析了几种可用于MgO基片超精密加工的先进工艺技术的特点和应用研究现状。

MgO单晶冲击变形产生点缺陷吸收谱的实时测量

为研究冲击塑性变形产生的缺陷对MgO单晶透明性的影响,采用40通道(波长)纳秒时间分辨高温计和冲击波原位光源技术,对在一维应变冲击加载下MgO单晶的透射谱进行了实验测量。冲击波加载方向垂直于样品(100)晶面,测谱范围为400~800nm,得到了2个压力点(约50GPa和约70GPa)的吸收系数随波长的变化曲线,从实测曲线发现了6个明显的特征吸收峰,其中心波长分别为410、460、490、520、580和660nm。通过对比分析,确定出410、460、490和580nm处的吸收峰为F聚心吸收,520nm处的吸收峰为V-心吸收,而660nm处的吸收峰则可能为与填隙原子相关的吸收。这是在冲击压缩条件下,首次实时观测到的MgO单晶样品冲击塑性变形产生的点缺陷色心吸收现象。

纳米分辨STEM-EELS研究单晶MgO辐照缺陷振动谱

本文通过离子辐照技术在单晶MgO中引入辐照缺陷,利用X射线衍射(XRD)结合透射电子显微镜(TEM)表征辐照引入的缺陷,使用6 meV能量分辨率和纳米空间分辨的扫描透射电子显微镜电子能量损失谱技术(STEM-EELS)测量辐照前后单晶MgO声子谱。论文研究离子辐照引入点缺陷对单晶MgO声子结构的影响,结果表明辐照点缺陷会引起单晶MgO声子能量的改变。本论文对于发展离子辐照缺陷调控材料声子结构这一技术路线具有重要启发意义。

抛光液中磨料和化学成分对单晶MgO基片化学机械抛光的影响

采用扫描电子显微镜和高分辨粒径分析仪对不同抛光液中磨料形貌、平均粒径大小和粒径分布范围进行观测分析,研究了SiO2磨料特性及各种无机酸对单晶MgO基片抛光材料去除率和表面粗糙度的影响。试验结果表明,使用粒径分布较窄的球形磨料和磷酸反应剂配制成抛光液,可以得到较高的材料去除率和较低的基片表面粗糙度。通过对抛光参数的进一步优化,采用抛光压力42kPa,抛光转数100r/min和抛光液流量30mL/min,对单晶MgO基片进行化学机械抛光加工,单晶MgO基片抛光材料去除率可达到400nm/min,抛光后的基片表面粗糙度Ra降低至0.4nm。该抛光工艺已具有一定的实用价值。

单晶MgO抛光基片表面吸湿潮解变化研究

将制备好的单晶氧化镁(MgO)抛光基片分别置于空气、干燥箱和真空环境中,采用光学显微镜、3D表面轮廓仪及X射线光电子能谱仪研究基片表面的吸湿潮解变化。通过研究发现,单晶氧化镁(MgO)抛光基片的吸湿潮解行为会严重破坏晶体结构,影响表面质量。在不同的环境下,吸湿潮解行为对表面的破坏程度是不一样的。

高质量2英寸双面YBCO/MgO薄膜的批量化制备

开展了2英寸(5.08cm)MgO单晶基片上YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜的制备及工艺稳定性研究。通过对基片表面状态的研究,提出了高温退火处理基片的方法,改善了基片的表平整度,大幅度提高了薄膜的取向性以及结晶质量,制备得到的YBCO薄膜具有优越的超导电性,薄膜临界电流密度J(c77K,0T)≈2.5MA/cm2,微波表面电阻R(s10GHz,77K)≈0.16mΩ,能够满足超导滤波器的设计要求。另外,还就工艺的稳定性和可重复性进行了研究,表明电子科技大学已具有小批量化提供大面积双面YBCO样品的能力。

MgO/α-Al_2O_3单晶衬底上磁控溅射Pt外延薄膜微结构观测分析

采用射频磁控溅射方法在Mg O和α-Al_2O_3单晶基片上沉积制备Pt外延薄膜,研究了衬底晶格结构和沉积氛围对薄膜外延生长晶向和表面形貌的影响.实验研究表明,Pt薄膜外延生长晶向主要受衬底表面晶格结构的影响,沉积氛围主要影响薄膜表面形貌.X射线衍射分析证明了Pt(100)//Mg O(100),Pt(111)//Mg O(111),Pt(111)//α-Al_2O_3(0001)和Pt(111)//α-Al_2O_3(01 12)的晶面外延关系.扫描电子显微镜观测发现15%氧分压氛围沉积在Mg O(111)和α-Al_2O_3(01 12)衬底上的Pt(111)外延薄膜以三角形晶粒密排堆叠形成平整致密的膜面,但膜内存在旋转畴缺陷;而15%氧分压氛围沉积在Mg O(100)衬底上的Pt(100)外延薄膜无旋转畴缺陷,但薄膜表面出现大小不一的微孔.

氧化镁等离激元与价电子激发纳米分辨STEM⁃EELS研究

本文针对单晶面心立方氧化镁样品在low⁃loss电子能量损失谱中等离激元峰和价电子激发峰重合这一问题,利用高能量分辨和空间分辨扫描透射电镜-电子能量损失谱(STEM⁃EELS)技术探索和研究了通过改变样品厚度和利用动量分辨电子能量损失谱技术用来区分单晶氧化镁电子能量损失谱中等离激元和价电子激发信号的可行性。结果表明,对于氧化镁样品,可以通过测量厚度连续变化的电子能量损失谱以分别研究其等离激元和价电子激发。对于样品较厚的情况,由于两种信号的局域性不同,通过测量动量分辨电子能量损失谱,可以有效区分单晶氧化镁价电子激发和等离激元信号。论文研究结果可能适用于在纳米尺度上测量材料的激子、带隙和等离激元等电子能量损失谱研究。