多元高k氧化物材料的研究进展

近年来,多元高k氧化物材料一直是高k材料研究的热点。从材料结构以及物理性能研究方面对多元高k氧化物如多元稀土氧化物、多元过渡金属氧化物、稀土氧化物-过渡金属化合物的最新研究进行了总结。并对高k材料中最有应用潜力的氮氧化物和叠层栅的物理性能和研究状况进行了评述。

ZnO纳米粉末激光方向特性的研究

从ZnO纳米粉末激光实验现象出发,将激光泵浦下的ZnO纳米粉末介质相互作用系统作为一个整体,建立相应的物理模型,用传输矩阵法模拟了该激光不同方向本征模谱和发射谱,研究该模型所模拟的ZnO纳米粉末激光输出特性与实验数据的吻合性。

受驱胶体的脱钉特性研究

利用Langevin方程数值模拟钉扎中心随机分布的受驱二维胶体的脱钉特性,发现胶体的相互作用强度对胶体脱钉有重要影响。随着胶体相互作用强度的降低,胶体的脱钉存在从弹性到塑性的渡越。临界钉扎力在渡越区陡然增加。当胶体进入塑性流动区,速度-驱动力曲线上开始出现台阶,并伴随速度-驱动力曲线的交叠。

BaFe_(12-x)(Ni_(0.5)Cu_(0.5)Zr)_(x/2)O_(19)/聚苯胺复合材料的吸波性能

采用溶胶凝胶法制备了Ni-Cu-Zr替代的M型钡铁氧体BaFe12-x(Ni0.5Cu0.5Zr)x/2O19(x=0,1,2,3)。采用原位聚合法制备了BaFe9(Ni0.5Cu0.5Zr)3/2O19/聚苯胺复合材料。用X射线衍射分析技术(XRD)进行了物相与结构分析,在2-18GHz频率范围内用矢量网络分析仪测量了样品的复电磁参数,分析它们的吸波性能。实验表明:用石蜡作为粘合剂,BaFe9(Ni0.5Cu0.5Zr)3/2O19/聚苯胺复合材料在BaFe9(Ni0.5Cu0.5Zr)3/2O19与聚苯胺质量比为1∶1,厚度为2mm时微波吸收能力最强,在11.8GHz时反射率为-21.7dB。在保持最大反射率基本不变的情况下,可以通过改变吸波材料的厚度,调节其共振频率。

Na_xCo_2O_4基复合材料的制备及其热电性能

采用固相反应法制备出NaxCo2O4(x=0.9,1.1,1.3)多晶氧化物,采用水热法制备出(Bi0.1Sb0.9)2Te3单相粉末材料,再用球磨法将二者均匀混合获得了复合材料(Bi0.1Sb0.9)2Te3/NaxCo2O4。在5～300K的温度范围内,利用综合物性测试系统(PPMS)对热压复合材料的热电性能进行测量与评价。实验结果表明复合材料的热导率显著降低,同时电导率增大,与NaxCo2O4相比,复合材料的热电性能获得了显著提高。在室温下,复合材料的热电优值ZT约为3.5×10-4。热电性能的改善源于复合材料界面的声子散射的增强。

Co_(0.7)Fe_(0.3)/CoFe_2O_4纳米复合材料的水热法一步合成与磁性

采用水热法一步合成了Co0.7Fe0.3/CoFe2O4纳米复合材料。利用粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)观察了纳米复合材料的结构及形貌。室温穆斯堡尔谱(MS)明显地由对应于尖晶石型钴铁氧体(CoFe2O4)和体心立方钴铁合金(Co0.7Fe0.3)的两组六线谱叠加而成。在室温下,利用振动样品磁强计(VSM)测量材料的磁滞回线,表明Co0.7Fe0.3/CoFe2O4纳米复合材料具有较高的比饱和磁化强度(Ms=84.82A·m2/kg)和矫顽力(μ0Hc=0.15T)。

六方氮化硼原子层薄膜的制备研究

化学气相沉积法制备六方氮化硼原子层薄膜一直是研究的热点和难点,薄膜结晶质量会直接影响到石墨烯晶体管中石墨烯电子迁移率的高低。为提高六方氮化硼原子层薄膜的结晶质量,采用低压化学气相沉积法,以硼烷氨作为前驱物,铜箔作为基底,研究了氢气流量和前驱物温度对六方氮化硼原子层薄膜生长的影响。研究结果发现,较低的氢气流量有助于薄膜的连续生长,而前驱物温度对薄膜生长影响较小。

层状化合物Bi_4Te_3的第一性原理研究

热电器件为热能与电能的双向转换提供了一种简单、安静、环境友好的方式,在小规模发电和制冷上有广泛应用.为了获得高的能量转换效率,需要高性能的热电材料.采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了层状化合物Bi4Te3电子结构和输运特性,研究其热电性能.利用PBE和m-BJ两种交换关联势计算得到的禁带宽度分别为39meV和81meV,表明其为窄禁带直接半导体.热电输运特性计算结果与实验结果定性一致.通过适当掺杂,有望获得好的热电性能.

h-BN薄膜表面PMMA残留去除研究

化学气相沉积法(CVD)制备的六方氮化硼薄膜(h-BN)的清洁转移一直备受关注,h-BN从生长基底向其它目标基底转移过程中会引入PMMA残留物,影响h-BN薄膜的性质和应用.为研究PMMA残留物的去除,首先采用低压化学气相淀积法制备了h-BN薄膜并转移至基底表面,然后分别采用丙酮溶解、还原热处理、氧化热处理的方法去除h-BN薄膜转移过程中PMMA残留物.研究结果发现,丙酮溶解和还原热处理都不能有效去除PMMA残留,长时间的氧化热处理可以彻底去除PMMA残留.

一维双量子点系统的电子隧穿及电导

研究了在量子点系统中的共振隧穿,光子辅助隧穿和自旋极化隧穿现象。根据紧束缚近似理论,给出了在稳态下双量子点系统的哈密顿量,并获得在库仑阻塞体系下双量子点系统电导率的表达式。在小功率微波体系下,得到了在单光子辅助隧穿情况的电子传输特性。双量子点的门电压将影响对应频率的光的吸收,系统的电导率将出现对频率的线性依赖性。在外加磁场条件下,发现了在库仑阻塞体系下的自旋极化现象。

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。

一维Mn^(2+)掺杂CdS纳米晶体的水热合成及其发光性能

用水热方法合成了一维Mn2+掺杂CdS纳米晶体。产品分别用SEM,EDS,XRD,TEM,HRTEM和PL等技术进行了表征。结果表明,掺杂Mn2+完全替代了CdS晶格中Cd2+的位置,产品具有较好的结晶性。荧光光谱中,CdS纳米晶体表面缺陷态的发射峰被完全抑制,只能观察到单一的Mn2+的发射峰。

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。

溶剂溶胀对聚丙烯熔喷非织造布过滤性能的影响

通过跟踪测试表面电位和过滤效率,研究了聚丙烯熔喷非织造布驻极体空气过滤材料经不同溶剂浸泡后过滤性能的变化及其与驻极体电场的相关性.结果表明:聚丙烯熔喷非织造布的高过滤效率主要源于驻极体电场产生的静电效应,而过滤阻力的大小则由其本身的结构所决定;驻极体电场的稳定性依赖于溶剂的溶胀作用.根据Flory-Huggins的溶剂溶胀理论探讨了溶剂浸泡对材料电荷存储能力和过滤效率的影响规律.

硼和铟掺杂对Fe_(81)Ga_(19)快淬薄带的微结构、磁致伸缩性能及磁性的影响

通过甩带快淬法制备三元合金(Fe_(0.81)Ga_(0.19))_(100-xBx)(Fe-Ga-B)和(Fe_(0.81)Ga_(0.19))_(100-x)In_x(Fe-Ga-In)薄带样品,并对Fe-Ga-B合金样品进行热处理。通过高分辨X射线衍射(HRXRD)和扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)技术表征薄带的微观结构,利用振动样品磁强计和标准电阻应变仪测量了样品的磁性及饱和磁致伸缩系数。研究表明,有序的L1_2相降低了(Fe_(0.81)Ga_(0.19))_(98)B_2样品的磁致伸缩系数。B原子添加形成的Fe_2B相和modifiedDO_3相有利于提高Fe-Ga合金的磁致伸缩系数。但Fe_2B相的饱和磁化强度小于A_2相,饱和磁场却远大于A_2相,因此随着B含量的增加,Fe-Ga-B薄带的饱和磁化强度逐渐减小,矫顽力逐渐增加。合金中形成的非磁性富In相使得In掺杂Fe-Ga-In合金的磁致伸缩系数和饱和磁化强度均减小。非磁性富In相使晶格产生畸变,减弱了磁弹性效应,并且抑制了磁畴的运动,从而明显地减小了Fe-Ga带材样品的磁致伸缩系数以及饱和磁化强度,提高了Fe-Ga合金的矫顽力。

多臂CdS纳米晶体的水热控制合成

以络合剂为辅助剂,用水热方法合成了多臂CdS纳米晶体,用TEM、ED、SEM、RAMAN、PL等技术对产物进行了表征．研究了不同络合剂对水热合成多臂CdS纳米晶体的影响,以乙二胺、甲胺、乙胺为辅助剂水热合成所得三臂CdS的产率分别为2％、35％、85％,而以氨为辅助剂时,仅能得到颗粒状CdS纳米晶体．此外,对水热合成多臂CdS纳米晶体的形成机制作了初步探讨．

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。

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。

导电纳米氧化锌颗粒的制备与表征

氧化锌由于氧空位等本征缺陷的存在表现出n型半导体的性质，该性质使得氧化锌纳米颗粒可以用作导电材料。为了提高纳米氧化锌颗粒的电导率，通过简单、经济、新颖的液相反应法和喷雾热解技术对纳米氧化锌进行Al掺杂，并分析了掺杂工艺、电导测试方法对纳米氧化锌导电颗粒电阻率的影响。

空心微珠表面BaFe_9(Ni_(0.5)Cu_(0.5)Zr)_(3/2)O_(19)包覆层的制备及电磁性能

采用溶胶-凝胶法在空心微珠表面制备出BaFe9(Ni0.5Cu0.5Zr)3/2O19铁氧体颗粒包覆层。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行分析表征。将这种复合材料与石蜡均匀混合,压制成内径3mm、外径7mm的圆环形试样。用矢量网络分析仪测其复电磁参数,计算并分析了它的电磁性能。结果表明:与溶胶-凝胶法制备的BaFe9(Ni0.5Cu0.5Zr)3/2O19单相材料相比,它们的介电损耗角正切、磁损耗角正切在不同的频段有不同的表现形式。吸波材料厚度为3mm时,空心微珠表面包覆BaFe9(Ni0.5Cu0.5Zr)3/2O19样品在10.8～18GHz频率范围内吸波性能要优于BaFe9(Ni0.5Cu0.5Zr)3/2O19的吸波性能。