用X射线衍射法测定非晶态金属的结构

自从1960年前后 Pol Duwez[1]发展了由液态快速冷却金属的技术之后,非晶态金属和合金的研究引起国内外的广泛重视.目前已有近百种金属和合金可以具有非晶态的结构[2].非晶态合金的许多物理性质与晶体有显著差别.有些非晶态合金具有优异的力学性能、磁性或其他特性,这就为研制新材料提供了新的途径.非晶态材料的多种物理性质是与它的微观结构密切相关的,因此非晶态的结构研究是研究这类材料的重要方面. 非晶态结构的实验研究和测定,主要是用衍射分析法,即使用波长与原子间距相近的X射线、电子或中子来照射样品,考察其相干散射的空间分布.得…     

非晶态超导性

一、引 言 Buckel 和 Hilsch于1954年发表了他们对非晶态超导性所作的系统的研究工作[1].最近十几年不断发现许多非晶态材料超导临界温度比相应的结晶态材料有很大提高.其超导性也有一些新的特点,因此受到应用和基础研究方面的重视。至今已经发表了不少理论和实验研究工作,同时也提出不少问题,有待进一步从固体和超导性的理论以及实验方面进行研究。 本文中先介绍非晶态简单金属超导性的特点.超导性起因于电子声子相互作用,因此为了理解非晶态超导性的特点,在第三部分分析非晶态电声子相互作用,在第四节部分综述非晶态过渡金属超导性的特点…     

金属固体的离子束非晶化

我们熟悉的固体物质大多数是以晶态形式存在的,特别是金属。因此,传统的固体物理的研究是以三维的长程有序和平移对称的晶体为基础的。长期以来,材料科学的发展也都是通过改变晶体的结构和缺陷来获得具有更为优越性能的材料,在某种程度上忽视了它的对立面-非晶态材料的研究。直到五十年代中期,这种状况才开始改变。非晶态材料的研究开始于半导体的电子特性。然而,人们对非晶态材料作为新型材料的认识可以说是从1960年美国加州理工学院.....     

关于非晶态合金的结构相变问题

近年来对非晶态合金的研究,无论从基础研究的角度,还是从应用的角度发展都很迅速.非晶态合金的力学、半导体、磁学、超导性、声学、抗腐蚀和抗辐射等性能都很优异,而且常常综合了几方面的优点,是很有希望的新材料. 制备非晶态材料,无论是以原子团形式的淀积(蒸发、溅射或电镀等),还是从液态的固化,很高的冷却速率都是重要条件之一.图1是过冷液态中晶体成核、生长速率的温度关系.山图可见,当液态金属冷却到熔点Tm以下时,首先出现生长速率的极大值,但这时的成核率还很小,当然谈不上生长;而当温度下降到成核率极大时,由于材料的粘度已相当大,…     

自旋玻璃的实验和理论综述

材料的磁性可以许多形式(如铁磁性、顺磁性、反铁磁性、逆磁性等)存在.至今,还没有一个统一的理论能解释物质的各种磁性,也不能认为人们对磁性的各种形式都已了解清楚.人们对磁性的认识仍在不断发展之中. 1972年,V.Cannella和J.A.Mydosh[1]首先在Au1-xFex(x<15%)中观察到自旋玻     

科学研究融入固体物理教学的探索与实践

前沿科学技术融入教学是实现专业知识从学习、应用到创新的重要途径.本文将热电材料科学研究融入到固体物理教学中,利用热电材料研究前沿促进固体物理中晶体结构、晶体的结合、晶格振动与晶体的热学性质、自由电子论和能带理论等基础知识的教学和思考,加强学生对固体物理基础知识的理解、激发学习兴趣,拓展知识层次,培养学生将基础知识用于解决实际问题的科学思维和能力,提高了教学质量.     

非晶态材料磁各向异性不均匀性对其技术磁化的重要影响

许多非晶态材料具有优异的磁性.大量的研究表明,非晶态材料的技术磁化行为有自己的特点.H.Kronmuller等人曾利用微磁学理论对非晶态金属的技术磁性进行过较详细的讨论[1-3].本文将集中讨论微结构磁各向异性的不均匀性对非晶态材料磁性的重要影响. 非晶态材料中原子排布的长程无     

非晶态合金与氢相互作用的研究进展

非晶态合金在力学性能、耐磨耐蚀性、磁性等方面比传统晶态合金具有显著优势,是一类有优良应用前景的新型结构与功能材料.非晶态合金与氢相互作用可以产生很多有趣的物理化学现象和应用.本文从物理基础和材料应用两个方面评述非晶态合金和氢相互作用的研究进展,在物理基础研究方面,从氢在非晶态合金中的存在状态出发,讨论氢在非晶态合金中的溶解、分布、占位和扩散等相关物理问题,进而分析氢对非晶态合金的热稳定性、磁性、内耗、氢脆等的影响.在材料应用研究方面,对非晶态储氢合金、非晶态合金氢功能膜、吸氢改善非晶态合金的塑性和玻璃形成能力、氢致非晶化、利用非晶态合金制备纳米储氢材料等方面的研究进展进行评述.最后总结并展望有关非晶态合金与氢相互作用的研究和应用.     

Co掺杂的ZnO室温铁磁半导体材料制备与磁性和光学特性研究

采用溶胶-凝胶法制备出具有室温铁磁性的Co掺杂的ZnO稀磁半导体材料. 通过对样品的结构、磁性和发光特性的研究发现,样品具有室温铁磁性,并发现其铁磁性源于磁性离子对ZnO中Zn离子的取代. 对不同温度制备的样品的磁性以及其发光特性的变化研究发现,样品的铁磁性与样品中锌间隙位（Zn_i）缺陷的密度有关. 关键词： ZnO 稀磁半导体 铁磁性     

非晶物质中的临界现象

非晶态材料有着复杂的原子结构(短程有序、长程无序)和特殊的物理性质,其临界现象和相变问题一直受到学术界关注.非晶合金,又称为金属玻璃,是一种新型的非晶态材料,具有很高的强度和优异的弹性.从微观的角度来看,非晶合金可以看作是一个多粒子系统.临界现象的研究对认识和理解多粒子系统之间的相互作用有深刻的意义.本文主要讨论非晶合金中的临界现象,包括非晶合金从制备过程、微观结构到宏观的力学性能以及磁性方面存在的临界现象,并分析这些临界现象之间的内在联系,进而深入理解非晶合金的微观结构对其宏观性质的影响.这为认识非晶合金的形成本质,提高服役可靠性,探索具有实际应用价值的非晶合金提供理论依据.     

混晶的晶格动力学

混晶晶格振动谱的研究,一直受到人们的重视.这一方面是由于半导体混晶在固体器件中日益广泛地被应用,使得对混晶的晶格振动行为及其对各种物理性质的影响的研究愈加显得必要.另一方面,混晶为固体物理的研究开辟了一个新的重要领域.它是理想晶体到无序晶体的一种重要过渡形式.通过组分的连续变化,我们可以研究两个相关的主晶格的本征模及杂质模之间的相互演变和转化等物理问题. 混晶是一种替位式固溶体,它既具有与其组分晶体相应的晶格结构,又具有替位原子无序的分布方式.这种拓扑有序而分布无序的结构特点,使其具有不同于纯晶和非晶的晶格振…     

非晶态物理讲座 第一讲 非晶态材料的结构

1960年 Pcl Duwez等用喷枪法获得非晶态Au-Si合金以来,金属玻璃的研究取得了显著的成绩.近几年来,非晶硅太阳能电池等方面取得的进展,引起了许多科学工作者对非晶态材料注意.本来自然界中就存在天然的非晶态材料,如火山熔岩冷却中形成的某些玻璃态物质.人类制造和使用氧化物玻璃已有悠久的历史.约四十年前,人们用真空蒸发、溅射、电解等方法也得到过某些金属的非晶态薄膜.塑料等材料问世后更大大增加了人们使用的非晶态材料的品种.可是从科学发展的过程看,以前人们对固态材料的研究主要集中在晶体,从理想晶体开始逐渐发展到对各种晶体缺陷…     

应变作用下EuTiO_3材料磁性的格林函数理论研究

基于自旋波和格林函数理论,研究了低温下二维应变诱导的EuTiO_3在铁电四方相下的磁性性质,主要讨论了在铁电四方相下Eu离子在铁磁性和反铁磁性有序时系统沿不同高对称性方向的自旋波散射和磁化.我们发现施加外加应变不仅可改变晶格结构的对称性,还可以通过改变电子自旋之间的交换耦合作用,进而改变该材料的磁性散射和磁化等.     

有限晶体中的电子态

传统的固体物理中的电子态的理论实质上是无限晶体中的电子态的理论。但是任何真实晶体的尺寸都是有限的。文章简单介绍了作者最近提出的有限晶体中的电子态的理论的一些背景材料和主要的新结果。其中一些结果和固体物理界的传统看法很不一样。     

用双光束调制光电导谱研究本征非晶硅的带隙态

一、引 言 非晶硅(氢)是一种既有应用价值又有基础研究价值的材料.研究非晶硅(氢)的光电导谱可以为改进材料工艺及器件性能提供指导,也是研究其能带结构的一种手段.在本世纪六十年代,对于共价晶体的光电导研究已建立起一套较完整的理论,可以解释观察到的各种基本实验现象[1,2].七十年代以来研究的重点偏重分子晶体、液态、非晶态等材料[3].在非晶态材料中由于载流子平均自由程下降,其迁移率明显低于晶体材料.另一方面,无序性造成大量的带隙态,使载流子寿命降低了几个数量级.自1975年W.E.Spear和 P.G.LeComber[4]用辉光放电等离子体淀积工…     

非晶态物质原子局域连接度与弛豫动力学

非晶态物质的本质及形成过程是凝聚态物理领域最困难也是最有趣的问题之一.非晶形成过程在原子结构上不会衍生出人们在传统晶体结构里所熟悉的长程有序性,因此对于此类在自然界中广泛存在的物质形态,至今还没有有效的实验表征手段和理论研究方法.非晶态物质的原子结构及其构效关系的研究是凝聚态物理和材料科学等众多研究领域所关注的热点问题之一.随着对非晶态物质物性研究的深入,人们逐渐意识到非晶态物质中原子中程序对系统性质的重要影响,建立以中程序为基础的结构-动力学关系对于理解玻璃及玻璃转变的本质起着重要的作用.本文简要综述了基于图论提出的原子局域连接度这一新的结构序参量在液体和玻璃的结构及构效关系研究中的应用.新的结构序参量从过去侧重于关注局域原子团簇的种类和分布,转移到更加关注某一类具有特殊对称性的原子的空间连接情况,即更多地尝试从原子中程序的角度来建立非晶态物质中的构效关系.新的研究结果表明,局域连接度可与非晶态物质中原子的短时或长时动力学行为、输运方式、以及振动模态等一系列物理性质建立联系.     

非晶态金属的结构模型

非晶态金属与合金具有许多有别于晶体的优异性能和效应.非晶态合金的性能,它的形成条件、稳定性以及结构相变等无不涉及它的微观结构.因此非晶态结构的研究是非晶态物理中的重要课题,在晶态固体的研究中,通常用X光、电子、中子衍射分析来获得原子排列的知识,这些都是基于晶体的结构的周期性.非晶态固体中的原子排列没有这种规则的周期性,因而通常的结构分析方法不易确定原子的组态.衍射分析所提供的只是原子的平均环境的知识,这种平均环境可以用所谓径向分布函数[RDF(r)]来描述.由实验得到的RDF(r)反映了非晶态固体的原子排列具有某种短…     

非晶中结构遗传性及描述

非晶态物质广泛存在于人们的日常生活和工业生产活动中,但人们对其原子结构及其结构与性能关系的认识还远不如对晶体材料那样充分.非晶态物质的原子结构不具备空间平移对称性,这使得传统针对晶体材料的实验技术和手段无法直接有效地应用到非晶态物质的结构分析中.用常规的衍射实验数据分析方法并不能直接地观察到非晶态物质的本征结构特征,但这些实验衍射数据往往隐含有极其重要的微观结构信息.本文简要综述了这些衍射数据背后所隐含的与金属玻璃中程序相关的结构信息.研究发现,非晶态物质中的一类隐含序与晶体结构中的球周期序紧密相关,意味着非晶态物质与晶体材料之间在原子结构上存在着非凡的同源性.进一步的研究结果还表明,不同隐含拓扑序之间纠缠的强弱与体系本身的玻璃形成能力存在明显的对应关系,这为衡量金属合金玻璃形成能力强弱的经验规律——混乱原理提供了微观结构上的理解,同时为进一步深入认识和理解非晶态材料衍射数据所隐含的微观结构信息提供了新的分析思路和方法.     

准晶体的磁性

在对准晶体结构和物性作简要介绍的基础上，回顾了目前准晶磁性的理论和实验研究现状，介绍了磁性比热、磁结构相变、自旋波谱．自旋玻璃态冻结及穆斯堡尔谱等实验结果及其解释．同时讨论了准晶体磁性材料的各向异性及可能出现的磁化特点、磁畴结构等，从而预估了铁磁性准晶体作为新材料的可能应用前景．     

非晶态硅与太阳能电池

一、引 言 五十年代末,人们就开始研究非晶态固体的微观结构和电子状态,开创了以非晶态为研究对象的固体物理的新领域.非晶态固体是凝聚态物质的一种.这个领域同国民经济以及科学技术的发展极为密切.如非晶态半导体,它的研究成果将在固体电子理论、存储器、现代无线电装置、复印机、光通讯、太阳能转换等方面产生重大影响.目前非晶态半导体还是一门年轻的学科,还处于晶态半导体四十至五十年代时的发展状况[1],在许多方面还是刚刚开始,还需要进一步地探讨和研究.本文着重介绍近几年来在研究非晶态硅方面所取得的新成果,并且已用这种新材料作…