Ca~(2+)和Mn~(4+)掺杂对烧绿石铱化物Bi_2Ir_2O_7电输运性质的影响（英文）

近年来,烧绿石铱化物在凝聚态物理方面引起了越来越多的关注,原因是人们意识到铱化物在实现新型拓扑态方面具有很大的潜力.在本文中,我们详细介绍了Ca~(2+)和Mn~(4+)离子掺杂对Bi_2Ir_2O_7的晶格结构,电输运以及磁性质的影响,研究发现Ca~(2+),Mn~(4+)掺杂增强了体系的反铁磁性,并使电阻率发生了金属绝缘体转变.     

Slater绝缘体的磁性和能带计算研究

Slater相变是一种由于反铁磁序形成而导致的金属—绝缘体相变.本文采用第一性原理密度泛函计算方法研究了两种Slater绝缘体材料NaOsO_3和Cd_2Os_2O_7的电子结构,进而研究了反铁磁序排列、自旋轨道耦合和电子关联对其电子结构以及相变性质的影响.研究结果表明,非磁相的NaOsO_3具有金属性;而G型线性反铁磁结构是驱动NaOsO_3发生Slater相变的磁基态.此外,研究结果表明,非磁相的焦绿石Cd_2Os_2O_7的能带结构在费米能级处是连续的,表现为金属性;并且带有磁阻挫的Cd_2Os_2O_7发生Slater相变的条件十分苛刻,只有在自旋轨道耦合和1.8 eV电子关联的共同作用下一种全进—全出非线性反铁磁结构才能使其发生Slater相变.说明全进—全出非线性反铁磁结构是使Cd_2Os_2O_7发生Slater相变的磁基态,而自旋轨道耦合和1.8 eV的电子关联在消除磁阻挫上起到了关键作用.     

铀在Nd_2Zr_2O_7烧绿石中的固溶量及重离子辐照效应

Nd_2Zr_2O_7烧绿石因其稳定的物理化学性质和辐照稳定性可以作为高放废物中锕系核素的固化基材.通过溶胶凝胶—喷雾热解—高温烧结方法制备了含铀的Nd_2Zr_2O_7烧绿石固化体;开展了Nd_2Zr_2O_7和Nd_(1.9)U_(0.1)Zr_2O_7固化体的重离子辐照实验,辐照剂量为1 dpa和3 dpa;利用X射线衍射和Raman光谱对固化体结构进行了分析.研究发现铀在Nd_2Zr_2O_7烧绿石体系的固溶量仅为10 at%,高价态铀掺杂导致固化体结构向无序化转变.重离子辐照实验表明, Nd_2Zr_2O_7烧绿石基材具有较高的抗辐照稳定性;而Nd_(1.9)U_(0.1)Zr_2O_7在较低辐照剂量下,固化体烧绿石体系结构破坏,重离子辐照诱导固化体结构转变为更加无序化的萤石结构.低固溶量和抗辐照能力减弱主要是由于锕系核素烧绿石固化体的结构无序化所致.     

烧绿石Bi_(2-x)Fe_xIr_2O_7的金属-绝缘体转变与增强的反铁磁性研究（英文）北大核心CSCD

通过晶体结构、电学和磁学测量,我们系统地研究了Fe掺杂的烧绿石Bi_(2-x)Fe_xIr_2o_7(x=0.1,0.2,0.3,0.4)样品.X射线衍射证实了高结晶的Bi_(2-x)Fe_xIr_2o_7保持立方结构.样品体系显示出金属-绝缘体转变:当x=0.1,转变温度为63.870K.随着Fe含量的增加,转变温度呈上升趋势.掺杂样品显示出增强的反铁磁性,并随着Fe掺杂增加,反铁磁性增强.当掺杂量增加到0.3时,样品发生类自旋玻璃态转变.     

轨道序和巡游性对尖晶石结构钒氧化物AV2O4 (A = Mn,Fe, Co) 物性影响的研究

在尖晶石钒基氧化物AV_2O_4中,因为自旋阻挫、轨道序、巡游性等独特的内禀属性间存在着相互合作和竞争,所以该体系常常表现出复杂而有趣的物理现象。通过对A位磁性离子的调控,我们详细研究该体系中不同物性的起源,比如磁相变与结构相变的不同起因,局域和巡游电子的交叉行为等等。我们以Mn_(1-x)Co_x V_2O_4和Fe_(1-x)Co_x V_2O_4体系为研究对象,通过变温X射线衍射、磁化率、比热和中子散射等测试手段,结合第一性原理计算,对其物性起源进行了详细的研究。我们发现:(i)在低Co2+离子掺杂时,体系受到局域V~(3+)离子以及A位Fe~(2+)离子的轨道序作用,往往会在磁有序附近伴随着结构相变的出现,以至于弱化体系中钒离子独立形成的四面体造成的几何阻挫。这也说明Co~(2+)离子低掺杂下,该体系有着强的自旋–晶格耦合;(ii)在高Co~(2+)离子掺杂时,由于巡游性的增强,轨道序的弱化,JAB交换相互作用增强,体系也表现出明显的磁各向同性。因此磁相变温度向更高的温度移动,而结构相变温度向低温移动甚至消失。     

烧绿石Bi_(2-x)Fe_xIr_2O_7的金属-绝缘体转变与增强的反铁磁性研究（英文）

通过晶体结构、电学和磁学测量,我们系统地研究了Fe掺杂的烧绿石Bi_(2-x)Fe_xIr_2o_7(x=0.1,0.2,0.3,0.4)样品.X射线衍射证实了高结晶的Bi_(2-x)Fe_xIr_2o_7保持立方结构.样品体系显示出金属-绝缘体转变:当x=0.1,转变温度为63.870K.随着Fe含量的增加,转变温度呈上升趋势.掺杂样品显示出增强的反铁磁性,并随着Fe掺杂增加,反铁磁性增强.当掺杂量增加到0.3时,样品发生类自旋玻璃态转变.     

La1/3Sr2/3Fe1-xCoxO3体系中的Co替代效应研究

本文通过对La1/3Sr2/3Fe1-xCoxO3系列样品进行X射线衍射(XRD)和变温电阻率(p～T)、比热(C～T)、磁化率(M～T)等测试,研究了Co掺杂对该系列样品的晶体结构和电热磁性质的影响.结果表明,随着Co掺杂量的增加,晶胞体积单调减小;电阻中电荷有序(charge ordering,CO)的特征逐渐消失.Co含量低的样品随着温度降低发生顺磁-反铁磁(PM-AFM)转变和金属-绝缘体(M-I)转变;Co含量高的样品则在磁转变温度以下表现出团簇玻璃型短程铁磁有序行为,并且在整个测量温区内具有金属导电特性.这些证明Co掺杂引起电子的局域化效应是导致体系电磁和输运行为发生变化的主要原因.     

Eu2-xPbxRu2O7中的金属-绝缘体相变和自旋玻璃态行为

通过对Eu2-xPbxRu2O7(x=0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0和1.8)系列样品的结构、电阻和磁化率的观测,结果发现,随着Pb替代浓度x值的增加,样品的电阻率逐渐减小,系统在x=0.8附近发生了金属-绝缘体(M-I)相变;Ru4+的局域磁矩及其自旋玻璃冻结温度TG也随之降低. 在该体系中,Pb2+对Eu3+的部分替代使样品中载流子浓度增加,Pb的6p能带与Ru 4d电子的T2g能带混合,能带得以拓宽,Ru 4d电子的巡游性增强,导致该体系物性的系列变化.     

磁控溅射制备Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂TiO_2薄膜的上转换发光特性

采用射频磁控溅射法制备得到Er~(3+)/Yb~(3+)TiO_2薄膜,980 nm的抽运源作用下上转换可以得到490 nm的绿光和670 nm的红光,上转换红、绿光发光强度受到烧绿石Er_xYb_(2-x)Ti_2O_7晶体的生成以及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂浓度的影响,实验表明,适量共掺杂Er~(3+)/Yb~(3+)可明显增强上转换发光,Er~(3+)在上转换发光中起主要作用,而引入敏化离子Yb~(3+)可以大大提高上转换发光效率,磁控溅射法制备的TiO_2薄膜声子态密度较小,从而抑制了无辐射跃迁过程,导致490nm绿光形成以及红光强度大于绿光强度。     

Bi_2Sr_2CuO_y晶体中电子局域化

测量了不同Bi_2Sr_2CuO_y晶体ab平面内的电阻率-温度变化关系.发现在体系从金属到绝缘体的变化过程中,电子导电首先表现出低温下的二维弱局域化行为,然后逐渐过渡到强局域化的变程跳跃传导行为.依据实验结果对氧化物超导材料在低载流子浓度下的金属—绝缘体转变进行了讨论. 关键词：     

Al~(3+)/Mo~(6+)双离子取代ZrV_2O_7中Zr~(4+)/V~(5+)实现近零膨胀

采用固相烧结法制备了Zri_(1-x)Al_(2-x)V_(2-x)Mo_xO_7(0≤x≤0.9),并通过调整Al~(3+)/Mo~(6+)对ZrV_2O_7中的Zr~(4+)/V~(5+)离子替代量来实现近零膨胀,对于较小的x值(x≤0.3),材料保持了与ZrV_2O_7相同的立方相结构.随着Al~(3+)/Mo~(6+)替代量的增加,(Al/Zr)~-和(Mo/V)~+之间的库仑相互作用逐渐加强,这种库仑相互作用导致材料中未发生畸变的立方相晶体结构逐渐减少.当x≥0.7时,材料中立方相晶体结构完全消失.在425-750 K温度区间内,Zr_(0.5)Al_(0.5)M_(0.6)O_7展示出近零膨胀性质(-0.39×l0~(-6)K~(-1)).Zr_(0.5)Al_(1.5)V_(1.5)Mo_(0.5)O_7的低热膨胀性能可能与Al~(3+)/Mo~(6+)对ZrV_2O_7中Zr~(4+)/V~(5+)部分替代引起部分晶体结构发生的畸变及其对未替代部分的晶格结构的影响有关.     

红色荧光粉La2Mo2O9:Eu3+,W6+的制备及发光性能

采用高温固相法合成出La₂Mo₂O₉:Eu³⁺,W⁶⁺系列红色荧光粉,其结构为立方晶系的β- La₂Mo₂O₉。在395 nm光激发下,样品La_1.40Mo₂O₉:0.60Eu³⁺发射出很强的红光,最强发射峰位于616 nm处。适量地掺杂W⁶⁺离子可以提高样品的激发和发射强度,在395 nm光激发下,La_1.40Mo_1.84O₉:0.60Eu³⁺,0.16W⁶⁺荧光粉的Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁发射强度最大,是样品La_1.40Mo₂O₉:0.60Eu³⁺的1.23倍。最后,将La_1.40Eu_0.60Mo_1.84O₉:0.16W⁶⁺荧光粉与~395 nm发射的InGaN芯片一起制作成红光发光二极管(LED),该LED发射出很强的红光。     

Double exchange model for RuSr2(Eu,Gd)Cu2O8

We propose a double exchange model to describe the RuO₂ planes of RuSr₂(Eu,Gd)Cu₂O₈. The Ru⁺⁵ ions are described by localized spins, and additional electrons provided by the superconducting CuO₂ planes are coupled ferromagnetically to them by Hund rules coupling. We calculate the spin structure factor, magnetic susceptibility and magnetization as a function of magnetic field and temperature, using a Monte Carlo algorithm in which the Ru⁺⁵ spins are treated as classical. Several experiments which seemed in contradiction with one another are explained by the theory.     

助熔剂BaF2在制备BaSi2O5:Pb2+过程中的机理

采用高温固相合成法制备出BaSi₂O₅:Pb²⁺荧光体。考察了BaF₂的加入量对产物紫外发射强度的影响。用差示扫描量热分析,X射线衍射,光致发光光谱研究了掺入助熔剂BaF₂后BaSi₂O₅:Pb²⁺紫外发射强度显著增强的机理,并从热力学角度对实验结果作了分析。研究表明少量BaF₂的掺入加快了反应速度;降低了BaSi₂O₅:Pb²⁺形成温度,在高温下与SiO₂反应生成SiF₄气体,生成的SiF₄再与BaCO₃反应形成结晶良好的BaSi₂O₅:Pb²⁺荧光体。     

(1-x)Sr_3Sn_2O_7+xCa_3Mn_2O_7陶瓷合成及其光电性能

为了寻求新的非常规多铁性材料,采用固相合成方法制备具有Ruddlesden-Popper结构的(1-x)Sr_3Sn_2O_7+x Ca_3Mn_2O_7(SSO+CMO)(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)系列陶瓷.通过X射线衍射、紫外可见光谱和磁性测量,发现SSO+CMO陶瓷为单一正交相结构,空间群为A21am.随着掺杂量x的增加,样品的晶胞参数和体积相应地减小;在室温不同频率下,样品的介电常数和介电损耗随着频率增加而减小,且在x=0.1时有弱的铁磁性.     

Luminescence in LaCaAl3O7 prepared by combustion synthesis

LaCaAl₃O₇ phosphors activated by several ns² impurities like Pb²⁺ and Bi³⁺, and rare-earth dopants were prepared by combustion synthesis. X-ray diffraction (XRD) results confirmed the formation of single-phase compounds. Variety of activators exhibited interesting photoluminescence in LaCaAl₃O₇ host. Combustion synthesis furnishes a quick method for preparing these phosphors. It is suggested that LaCaAl₃O₇-based materials can be developed as low-cost phosphors.     

Eu3+激活K2CaP2O7荧光粉的制备和发光性质

采用高温固相法制备了系列不同浓度Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇红色荧光粉。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱和荧光寿命曲线等手段对荧光粉的物相结构、形貌以及发光性质进行了研究。结果表明所制备的荧光粉均属于单斜结构,Eu³⁺离子掺杂没有引起晶体结构明显变化,荧光粉形貌不规则,颗粒为微米量级且部分发生团聚。在393 nm紫外光激发下,荧光粉显示出红光发射,最强发射峰位于613 nm。Eu³⁺离子掺杂浓度对发光强度有显著影响,最佳掺杂摩尔分数为0.08,由此计算能量传递临界距离为1.61 nm。荧光寿命受掺杂浓度影响较小,当Eu³⁺掺杂摩尔分数为0.005~0.10时,荧光寿命在2.45~2.58 ms范围内。变温发射光谱显示,测试温度为150℃时,荧光粉的发光强度为室温的73%。研究表明,Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇是性能较好的红色荧光粉。     

Magnetic pair making and breaking effect of Ru in La0.7Sr0.3Mn0.9Ru0.1O3 and La0.5Sr0.5Co0.9Ru0.1O3

The substitutional effect of Ru on the magnetic and transport properties of double exchange ferromagnets, La_0.7Sr_0.3MnO₃ and La_0.5Sr_0.5CoO₃ has been investigated. It is found that substitution of 10% Ru at the Mn site of La_0.7Sr_0.3MnO₃ decreases the Curie temperature by 20 K than that of the parent compound. However, a large decrease in the Curie temperature, ΔT_c80 K and the system undergoes a transition from metallic state to insulating state is observed when 10% Ru is doped in La_0.5Sr_0.5CoO₃. The marginal effect of Ru in the Mn–O–Mn sublattice in comparison to the Co–O–Co sublattice could be due to the magnetic exchange interaction between Mn and Ru by virtue of the fact that Ru exhibits variable valence states, Ru⁺⁴/Ru⁺⁵. The e_g and t_2g parentage of Ru⁺⁵ is similar to Mn⁺⁴ and therefore, Ru⁺⁵ ion appears to participate in the double exchange mediated ferromagnetic (FM) interaction. On the other hand, Ruthenium (IV) ion disrupts an intermediate spin state of cobalt (Co⁺³: t_2g⁵e_g¹), forcing a double exchange FM state to anti-FM state.     

Superconductivity due to charge transfer to the CuO2 sheet from the (Tl,Pb) O layer in Tl0.5Pb0.5Sr2−xNdxCuO5−δ

The superconductivity of Tl_0.5Pb_0.5Sr_2−xNd_xCuO_5−δ was observed for x ≥ 0.3, although the calculated Cu valence assuming Tl³⁺ and Pb⁴⁺ is slightly above or below 2.0. The binding energy of the Tl and Pb 4f core levels measured by XPS shifted to higher energy than those of Tl³⁺ and Pb⁴⁺ in the reference materials, showing that the Tl and Pb valences are lower than 3 + and 4 +, respectively. These observations strongly suggest that holes in the CuO₂ sheet are created by charge transfer from the (Tl,Pb)O layer, similar to the double-layered Tl---Ba cuprates.

In contrast, the temperature variation of electrical conductivity of Tl_0.5Pb_0.5Sr₂CuO_5−δ changed from metallic to semiconducting with increasing oxygen deficiency, δ, and no superconductivity was observed through any control of δ. Although XPS measurement also suggested that Tl and Pb valences lowered with increasing oxygen deficiency, δ, the reason why the system did not show superconductivity can be understood by the depletion of oxygen from the CuO₂ plane during deoxygenation.