外延生长的SrTiO_3/DyScO_3薄膜的微结构研究

利用激光分子束外延技术在DyScO3（DSO）衬底上异质外延生长了SrTiO3（STO）薄膜.采用原位X射线衍射方法在20~300 K范围内测量了低温下薄膜的热膨胀系数;讨论了应变与晶格失配之间的关系.薄膜的晶格参数在80 K的异常变化可能预示着结构相变的存在.高分辨X射线衍射用来分析样品中存在的两种位错：剪切位错和螺旋位错.结果显示,总的螺旋位错密度要比剪切位错密度大得多.我们认为螺旋位错是样品生长过程中的主要缺陷;剪切位错密度随着样品厚度的增加而增加.这两种位错密度之间的比例关系决定了薄膜的生长模式.

C轴压力下ZnO晶体结构及电子性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法对ZnO晶体在c轴取向压力作用下的晶体结构、电子结构的变化进行了研究.结果表明,当压力在0～6 GPa区间时,晶格参数呈线性变化,带隙随压力增大而增大,显示弹性应变特征;当压力从6 GPa增大到10 GPa的过程中,晶体结构有了较大变化,出现了介于常压下纤锌矿结构和等静压高压下NaCl结构之间的类石墨结构(Graphitelike structure).伴随着这一结构相变,ZnO的晶格参数,能隙和态密度等电子结构出现了较大跃变.

纳米复相锌铁氧体的隧道结构与相变动力学分析

采用sol-gel方法制备了ZnFe2O4/Fe2O3纳米复相铁氧体.利用X射线衍射,高分辨电镜(HREM)对样品的结构进行了分析.结果表明,复相锌铁氧体是形成隧道结构的必要条件;伏安曲线和磁电阻效应等从性能上说明复相锌铁氧体具有隧道磁电阻的特性;HREM直接观测到复相锌铁氧体形成隧道结构,其中绝缘层α-Fe2O3位于晶界处,从相变动力学分析中,也证实了α-Fe2O3是由ZnFe2O4晶界或表面控制的析晶,位于晶界处.

Cu离子掺杂对Ni-Zn铁氧体结构和介电性能的影响（英文）

通过传统的陶瓷制备工艺制备了一系列Cu掺杂的Ni_(0.5-x)Cu_xZn_(0.5)Fe_2O_4(x=0.12,0.16,0.20,0.24,0.28)尖晶石铁氧体,研究Cu离子掺杂对其结构和介电性质的影响。XRD结果表明所有样品均生成了单一的立方尖晶石结构,并且晶格常数随着Cu掺入量的增加而增加。通过扫描电镜观察到位于晶界处的白色颗粒为富Cu相。介电常数随频率变化曲线显示出尖晶石铁氧体典型的介电行为。但介电损耗随频率变化曲线则表现异常,所有的Cu掺杂Ni-Zn铁氧体样品在某一频率下都表现出损耗峰。由于单位体积内Fe^(2+)/Fe^(3+)之间跃迁的电子数目减少,x=0.2的样品电阻率最大,而介电常数和介电损耗则最小。

Fe_2O_3对锌铁氧体隧道结构和磁性能的影响

利用X射线衍射和高分辨透射电镜(HRTEM)分析和观测了ZnFe2O4/Fe2O3纳米复相铁氧体的结构,研究了Fe2O3对ZnFe2O4/Fe2O3纳米复相铁氧体的结构和磁性能的影响.结果表明:过量的Fe2O3是在复相锌铁氧体内形成隧道结构和隧道磁电阻(TMR)的必要条件;在复相锌铁氧体中α-Fe2O3位于晶界处,形成隧道结构的绝缘层;复相锌铁氧体具有非线性的伏安曲线和TMR效应;单相锌铁氧体具有线性伏安曲线和一般铁氧体磁电阻效应;复相锌铁氧体的相变动力学表明α-Fe2O3是由晶界或表面控制的析晶.

声表面波声子晶体中的能带结构及带隙类型

声表面波声子晶体对于实现声表面波的精确操控有着非常重要的应用价值.针对两大类最为主要的声表面波声子晶体的结构类型,即:"凹陷"孔洞阵列型和"凸起"柱体阵列型,采用三维有限元方法,数值计算并获得了基于压电铌酸锂基底的声表面波声子晶体的能带结构,同时验证了声子晶体中所具有的声表面波带隙,并进一步分析了这两大类声表面波声子晶体中的各种本征模式所呈现的特征.结果表明,在这两大类声表面波声子晶体中,均可以存在由于带边布拉格散射导致的声表面波的部分(方向)带隙甚至全(方向)带隙;在"凸起"型声表面波声子晶体中,更是存在由于"凸起"结构中的局域共振而导致的局域共振带隙.局域共振带隙的频率可以远小于布拉格带隙所具有的频率,同时,其频率范围仅由局域共振体本身的几何形貌及声学参数决定,而与声子晶体整体的晶格常数或对称性无关.

高压下NaBH4和NaBH6的电子能带和声子结构的第一性原理计算研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法和基于进化算法的晶体结构搜索,研究了配位型储氢材料NaBH4和NaBH6在高压下的结构相变,讨论了高压稳定相的电子能带结构和晶格动力学性质。高压下的NaBH4表现出绝缘特征,其带隙约为5 eV,与金刚石的带隙宽度接近,为超宽带隙(UWBG)材料。随着H比例的提高,高压下的NaBH6显示出金属性,表明高压下的NaBHn材料可通过H含量来调制绝缘-金属转变。声子谱的计算还表明,该系列材料具有高达约1000 cm−1 (约30 THz)的声子带隙,可作为潜在的声子晶体材料用于调制太赫兹频段弹性波的传播。

平衡调制集成DFB激光器的理论和实验研究

非线性失真严重制约了直接调制DFB激光器的应用,平衡调制技术能够有效抑制非线性失真。理论分析了平衡调制技术抑制非线性失真的原理。将平衡调制的两个DFB激光器集成在同一个芯片上,并封装在同一个管壳内实现了平衡调制集成(IDPM)DFB激光器,基于IDPM DFB激光器设计了光载微波(Ro F)链路。实验证明该方法能够明显抑制激光器的非线性失真。该方案减小了平衡调制激光器的体积,降低了制作成本,提高了稳定性,进一步拓展了直接调制DFB激光器的应用范围。

CuWO_(4-x)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)梯型异质结增强PMS活化性能用于高效抗生素去除

利用光催化剂中产生的光生电荷活化过一硫酸盐(PMS)用于抗生素等污染物的去除,由于结合了光催化反应和PMS活化的独特优势,近年来引起了广泛的关注。然而,对于单一光催化剂,严重的光生电子空穴对的复合限制了其活化PMS的效率。于此,本文构建了CuWO_(4-x)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)光催化剂,通过梯型异质结促进电荷分离,实现高效PMS活化。通过X射线衍射仪技术(XRD)、高分辨透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外-可见漫反射光谱(UVVis)等分析手段对所制备催化剂的形貌和结构进行了详细的表征。另外,通过在可见光照射下降解四环素(TC),系统地研究了CuWO_(4-x)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)的催化活性。结果发现,与CuWO_(4-x)和Bi_(12)O_(17)Cl_(2)相比,CuWO_(4-x)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)表现出了明显增强的四环素降解活性:在加入微量的PMS及可见光照射30分钟后,对四环素的降解效率达到了94.74%。X射线光电子能谱以及捕获实验结果表明,CuWO_(4-x)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合材料遵循梯型异质结电荷迁移机制。得益于梯型异质结的构建,CuWO_(4-x)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)光催化剂中电子和空穴的传输与分离效率得到显著提高,同时还能保持复合材料最佳的氧化还原能力。此外,对比反应前后样品的X射线光电子能谱结果,发现铜离子和氧空位也参与PMS活化,这将促进反应中活性自由基的产生,从而进一步提高了TC的降解效率。本研究为合成可高效活化PMS和降解抗生素的梯型异质结光催化剂提供了新的思路。

半金属磁性材料

半金属材料的一个重要特征为具有高达100%的传导电子自旋极化率。半金属磁性材料是一种具有极大的应用潜能的自旋电子学材料。本文从半金属性的来源、材料的晶体结构、半金属的电子态和电磁特性等不同角度对半金属材料进行了系统分类。对现已发现的几种半金属材料的基本性质和原子结构特征进行了综述。分别对5种传导电子自旋极化率的测量方法进行了分析和讨论。

Cu－Al－Zn－Ni合金中与界面运动有关的内耗

用静电激励法和压电组合振子法测量了Ｃｕ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｎｉ合金中与界面粘滞运动有关的内耗行为，导出了与界面粘滞运动有关的内耗公式．得到了形状记忆合金中对记忆效应起重要作用的参数（加粘滞系数、钉扎力常数等）

新型纳米TiO2基光催化材料的修饰和改性

纳米TiO2作为典型的光催化材料一直受到人们的广泛关注,实现TiO2可见光响应的方法包括贵金属沉积、半导体氧化物复合、过渡金属或非金属掺杂以及表面染料敏化等,这些改性方法分别通过阻止光生电子-空穴的复合、窄化带隙、合理的价带匹配等措施提高光催化效率,其中掺杂是改善TiO2催化性能较简便且有效的方法。对有机-无机杂化材料的进一步器件化以及在生命科学领域内的应用探索将是有机功能化表面修饰研究方向的未来热点。

晶态过渡金属氧化物介孔材料的合成进展

过渡金属氧化物介孔材料是继介孔氧化硅之后引起广泛关注的研究热点,而晶态对过渡金属氧化物介孔材料的性质及广泛应用起着决定性的作用。从合成角度综述了硬模板和软模板法制备有序晶态过渡金属氧化物介孔材料的研究进展,并且展望了介孔材料的发展趋势。硬模板法制备的介孔材料比软模板法有更好的有序性,而软模板法合成过程简便,有更好的工业应用前景,但需解决材料的有序介孔结构热稳定性差的难题。

Ⅱ类超导体制冷效应的热力学分析

以超导热力学唯象理论为基础 ,讨论了Ⅱ类超导体样品当外场从 0增加到临界场Hc2 (T)过程中的制泠效应 .结果表明 :样品从Meissner态到低场混合态和从高场混合态到正常态相变为二级相变 ,无制冷效应 ,但是样品处在混合态区域时因外场增加有可能产生制冷效应 ,因而该区域是超导制冷实验研究的重点 .

5d过渡金属氧化物—Weyl半金属奇异量子物性研究

绝缘体系统的拓扑量子行为是当前物理学领域的焦点。那么没有能隙的金属体系是否也有拓扑非平庸行为呢?答案是肯定的,5d过渡金属元素既有着大的自旋轨道耦合,又有着不可忽略的电子关联作用,由其构成的材料体系因而具有奇异的量子物性。本文先简介人们最近关注的几类5d材料,着重讨论烧绿石结构铱(Ir)氧化物(A2Ir2O7,其中A=Y或稀土元素)。我们通过第一性原理计算结合有效模型成功地预言了这一大类磁阻挫材料的基态磁构型,并预言A2Ir2O7是Weyl半金属。我们发现和拓扑绝缘体一样,作为一种新型拓扑量子态,Weyl半金属态也具有其拓扑性质:Weyl点是受拓扑保护稳定的;Weyl半金属有着受拓扑保护的表面态,即非闭合的费米面(Fermi arc);它对外场的响应也由其拓扑性质决定(只与Weyl点的位置有关,和能带的细节无关)。我们进一步预言尖晶石结构锇(Os)氧化物(AOs2O4,其中A=Ca或Sr)是有着特别磁电响应的Axion绝缘体。最后我们讨论了电子关联、自旋轨道耦合、磁序结构对钙态矿结构锇氧化物的影响,进一步确定NaOsO3是由磁序导致金属–绝缘体相变的Slater绝缘体。

超导磁通量子比特中的光子辅助隧穿

在极低温的条件下(T=20mK),对Nb/Al0x/Nb构建的超导磁通量子比特进行微波辐照,观察到了光子辅助隧穿。光子辅助隧穿的现象和共振隧穿有着很好的对应关系,证实了超导磁通量子比特中的量子化能级。改变微波功率,进一步得到了多光子作用下的光子辅助隧穿。

电子型掺杂铜氧化物超导体准粒子激发谱研究

文中工作采用t-t-′t″-J模型研究了电子型掺杂铜氧化物超导体在超导序和反铁磁序共存情况下的准粒子激发谱,分别计算了在欠掺杂区、最佳掺杂区和过掺杂区的谱权重,计算结果与角分辨光电子谱实验结果符合较好。