钙钛矿钴氧化物La_(0.5-x)Nd_xSr_(0.5)CoO_3(x=0,0.1,0.15)的磁性和电输运性质

本文采用传统固相反应法制备多晶La_(0.5-x)Nd_xSr_(0.5)CoO_3(x=0,0.1,0.15)系列样品,通过测量其磁化强度与温度变化曲线(M~T)、磁化强度与外场变化曲线(M~H)、电子自旋共振谱(ESR)和电阻率与温度变化曲线(ρ~T)对样品的磁性和电输运性质进行了研究.结果表明:由于Nd~(3+)离子掺杂,使得系统中Co~(3+)和Co~(4+)离子之间的铁磁耦合增大,自旋与晶格的耦合作用增强,从而导致掺杂前后样品的磁性方面发生了改变:样品的铁磁转变温度TC和磁熵变值|ΔSM|均随掺杂量x的增加而增大,三个样品的TC分别为:190K、205K和233K,x=0.0样品在TC附近的相变为二级相变,x=0.1和x=0.15样品在TC附近的相变为一级相变.同样的,Nd~(3+)离子掺杂使得样品在电输运性质方面也发生了改变:由于Nd~(3+)离子掺杂,体系内Co离子的自旋态和无序性等均发生改变,从而使x=0.1样品中铁磁导电区域增大,尽管x=0.0和x=0.1样品均表现出绝缘体行为,但是随着掺杂量x的增加,电阻率大幅降低.     

3英寸氧化镁基底上沉积DyBCO高温超导薄膜

采用多源共蒸发技术在3英寸氧化镁基底上沉积了具有优异性能的DyBCO高温超导薄膜。用台阶仪对薄膜的厚度进行测量,结果显示超导薄膜厚度在650 nm左右。在77 K的液氮中,对薄膜的临界电流密度J_c进行测量,薄膜表面的临界电流密度J_c都大于2.4 MA/cm~2,且均匀性良好。     

钙钛矿锰氧化物Lao.8-x Eux Sro.2MnO3(x=0,0.05)的磁性和磁熵变研究

本篇文章主要研究钙钛矿氧化物La_(0.8-x)Eu_xSr_(0.2)MnO_3(x=0,0.05)中A位掺杂铕(Eu)后对样品的磁性和磁熵变的影响.采用传统的固相反应法制备多晶样品,根据数据拟合得到XRD图像和晶格参数,通过对两样品的M-T曲线和M-H曲线研究发现:x=0和x=0.05两样品在高温区均表现出顺磁性,居里温度T_c分别为283 K(x=0)和284 K(x=0.05),且在居里温度附近表现出铁磁性.随着掺杂量增加,样品的居里外斯温度降低(θ_(x=0)=322 K、θ_(x=0.05)=304 K),表明Eu~(3+)掺杂改变了系统内的铁磁耦合.在7 T磁场下磁熵变的最大值分别为2.73 J/kg·K和4.19 J/kg·K,表明Eu~(3+)掺杂使得最大磁熵变值增大.对比制冷效率,发现该系列样品具有作为磁制冷材料的潜质.     

离子束溅射沉积制备高JcYBa2Cu3O7—δ超导薄膜

本文报道应用离子束溅射沉积制备高 T_c 高 J_c YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜.较详细地考察了影响薄膜组份比和晶粒取向的主要因素.实验表明采用本文提出的组合溅射靶可方便而又精确地调节薄膜 Y、Ba、Cu 组份比.详细描述了获得高度取向薄膜的工艺条件,获得了零电阻温度 T_(c0)=88～90.5K 和临界电流密度 J_c=1.5×10~3A/cm~2(77K)的 YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜.     

Bi系块材中的热激活引起的磁通蠕动

实验上测量了具有较高输运 J_c(77K 和零场下,J_c=1750A/cm~2)的 Bi_(1.80)Pb_(0.34)Sr((1.86)Ca_2Cu_3O_y,块材的输运 J_c 和温度及磁场的关系,实验结果在磁通蠕动模型的基础上得以解释,并得到了零场下 T_c 附近和77K 外加磁场下样品的激活能分别为:U(T,0)=87.4(meV)(1—T/T_c)~(1/2)和 U(77K,H)=64+2.82lnH(meV),H 的单位为特斯拉.     

离子束溅射原位沉积制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

利用离子束溅射技术在ZrO_2衬底上原位制备出YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导薄膜。薄膜的零电阻温度T_(co)=88K,临界电流密度J_c(77K)=5.2×10~5A/cm~2用X射线衍射和扫描电镜分析了薄膜特性。本文结果表明用离子束溅射法可原位沉积制备出高质量的超导薄膜。     

铬掺杂氧化锌薄膜的超声喷雾法制备及其光学与磁学性质

用注射超声喷雾法将前驱体由针管直接送入超声喷头内,在石英基板上制备Zn_(1-x)Cr_xO(x=0.0,0.01,0.03,0.05)薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪、紫外-可见分光光度计、振动样品磁强计(VSM)等对薄膜的结构、光学和磁学性质进行测量。实验结果表明,未掺杂的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,沿着c轴(002)择优取向,而Cr掺杂抑制了薄膜的c轴择优取向性;掺杂后的薄膜平均晶粒尺寸均增大,且当x=3%时,晶粒尺寸最大,达31.4nm。扫描电镜(SEM)下薄膜呈球形颗粒状,并且在x=5%下,薄膜出现了长条状的微观形貌。Cr掺杂使样品的光致发光谱(PL)发生了很大的变化:未掺杂的样品的PL谱在378nm处存在一个紫外发射峰,对应于550nm附近还存在一个由于缺陷态引起的绿光发射峰;掺Cr样品只有在350~550nm的很宽的范围内存在一个发射峰,对其进行高斯拟合后,发现掺Cr量为x=1%,3%,5%下样品均存在V_(Zn)(锌空位)、Zn_i(Zn间隙位)、V_(Zn)~-(带一个电子的锌空位)内部缺陷态,且当x=3%时,V_(Zn)最多。Cr的掺杂使得薄膜的带隙增大,并且x=3%时,禁带宽度最大,达到3.374eV。掺Cr的三个样品均具有室温铁磁性,且x=3%样品的磁化强度最大,其与V_(Zn)(锌空位)最大相对应,验证了Cr~(3+)和V_(Zn)的缺陷复合体是ZnO∶Cr样品具有稳定的铁磁有序的最有利条件的理论预测。     

多铁材料Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(1-x)Co_xO_3的介电和铁磁特性研究

采用溶胶凝胶法制备BiFeO_3和Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(1-x)Co_xO_3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)样品.X衍射图谱表明所有样品的主衍射峰均与纯相BiFeO_3相吻合且具有良好的晶体结构,La和Co共掺杂的结果导致BiFeO_3的晶胞体积增大.SEM形貌分析可知,晶粒尺寸随着掺杂量的增加而逐渐减小,晶粒由原来的10um逐渐减小到1um,且其晶粒形状有不规则状逐渐呈现四方状.Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(1-x)Co_xO_3样品介电常数和介电损耗随着掺杂量的增加先增大而后减小.当f=1kHz,Bi_(0.95)La_(0.05)FeO_3的介电常数是BiFeO_3的5.96倍.其介电特性是由偶极子的取向极化和空间电荷限制电流两种极化机制共同作用的结果.La~(3+)和Co~(3+)掺杂使BiFeO_3晶胞体积增大、晶格结构发生扭曲形变,导致BiFeO_3的Fe-O-Fe健的健角增大,改变Fe-O健健长,进一步提高了BiFeO_2样品的铁磁性.     

Bi（2223）／Ag复合带材的研制

采用粉末套管法制备了单芯,7芯,49芯和343芯Bi_(1.8)Pb_(0.4)Sr_2Ca_(2.2)Cu_3,O_x/Ag 复合带材,并研究了热处理条件,加工方式和弯曲应变对带材超导性能和组织结构的影响.研究表明,带材 J_c 对烧结温度十分敏感,在845℃附近作200h 烧结热处理,其 J_c 都有最大值.采用反复压制和烧结的工艺,可有效地改善带材的 J_c,其中49芯带材 J_c(77K,0T)=1.5×10~4A/Cm~2和 J_c(77K,1T)=1.20×10~3A/cm~2.在弯曲应变状态下,带材的 J_c 与其芯数密切相关,随着芯数增加,带材抗应变性能改善,其中343芯带材,当弯曲应变为～1%时,J_c 仍达无弯曲应变时的～70%,为单芯带材的5倍多.     

半熔融烧结靶直流磁控溅射外延生长YBCO超导薄膜

直流磁控溅射使用半熔融大直径平面烧结靶,在(100)SrTiO_3衬底上原位生长 YBa_2Cu_3·O_(7-δ)超导薄膜,可以很方便地和重复地获得临界电流密度高(J_c=3.4×10~6A/cm~2在77KB=0时)、微波表面电阻 R_s 较低(在77K,50.9GHz 时,R_s≤37mΩ)和均匀区较大的超导薄膜.X 光衍射,X 光双晶衍射摇摆曲线测量和透射电子显微镜分析结果表明,所得的 YBCO 薄膜为高度 c 取向的单晶外延膜.     

Ca~(2+)掺杂对SmFeO_3的介电、铁磁特性及磁相变温度的影响

采用固相反应法制备Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0,0.1,0.2,0.3)样品,研究Ca~(2+)掺杂对SmFeO_3介电性能、铁磁性及磁相变温度的影响.X射线衍射图谱分析表明:所有样品的主衍射峰与SmFe03相符合且具有良好的晶体结构.随着x的增加,SmFeO_3样品的晶粒尺寸由原来的0.5μm逐渐增大到2μm.当f=1 kHz时,Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0.1,0.2,0.3)样品的ε_r分别是SmFe03的5倍、3倍和2.6倍,而tgσ增大一个数量级.在3T磁场作用下,SmFe03样品的M-H呈线性,随着x的增加,M-H逐渐趋向饱和,Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0.1,0.2,0.3)样品的M_r分别是SmFeO_3的20倍、31倍和68倍.X射线光电子能谱分析表明:Fe~(2+)和Fe3+共存于Sm_(1-x)Ca_xFeO_3样品中,Fe~(2+)/Fe~(3+)比例随着x的增加而增大,证明Ca~(2+)掺杂增加了Fe~(2+)的含量,形成Fe~(2+)—O~(2-)—Fe~(3+)超交换作用,增强SmFe03的铁磁特性.测量了Sm_(1-x)Ca_xFeO_3样品在外加磁场为1000 Oe(1 Oe=79.5775 A/m)的M-T变化关系,观测到其自旋重组温度(T_(SR))和尼尔温度(T_N)分别为438 K和687 K,发现SmFe03样品的T_(SR)和T_N均随着x的增加向低温方向移动,当x=0.3时,自旋重组现象消失.这主要是SmFeO_3样品磁结构的稳定性和Fe~(3+)—O~(2-)—Fe~(3+)及Sm~(3+)—O~(2-)—Fe~(3+)超交换三者共同作用的结果.     

YBCO-SrTiO_3-YBCO多层薄膜超导线圈

采用射频磁控溅射在(100)SrTiO_3衬底上生长了 YBCO-SrTiO_3-YBCO 多层薄膜,并结合氩离子束刻蚀技术加工了线条宽10μm 共9匝的多层结构超导线圈,研究了总长约9.4mm宽10μm YBCO 线条的超导连通及超导连接和超导线条绝缘跨接的情况.线圈超导连通 T_c为82K,在77K 的 J_c 为5.4×10~4Acm~(-2),SrTiO_3绝缘层在77K 的电阻率为3.9×10~3Ωcm,基本可以满足薄膜磁通变换器中多匝输入线圈的工艺要求.     

Er~(3+)、Pr~(3+)共掺杂AlN薄膜的发光特性和能量传递机理

采用离子注入的方法在氮化铝(AlN)薄膜中实现Er~(3+)和Pr~(3+)的共掺杂,以阴极荧光光谱仪为主要表征手段,对其发光特性进行研究.对于Er~(3+)单掺杂的AlN薄膜,在410nm和480nm可以观察到Er~(3+)较强的发光峰,在537nm、560nm、771nm和819nm可观察到Er~(3+)的较弱的发光峰;对于Pr~(3+)单掺杂的AlN薄膜,Pr~(3+)的最强发光峰位于528nm,在657nm和675nm可以观察到Pr~(3+)的较弱的发光峰;而对于Er~(3+)和Pr~(3+)共掺杂的AlN薄膜,在494nm观察到与Pr~(3+)相关的新跃迁峰.根据实验现象,对AlN薄膜中Er~(3+)和Pr~(3+)之间的能量传递机制进行了深入分析,结果表明Er~(3+)的4F7/2→4I15/2能级跃迁与Pr~(3+)的3P0→3H4能级跃迁之间发生了共振能量传递,从而使Pr~(3+)产生了494nm新的发光峰.     

铒掺杂富硅热氧化SiO2/Si发光薄膜的显微结构

利用金属蒸气真空弧 (MEVVA)离子源将稀土元素Er离子掺杂到富硅热氧化SiO2 /Si薄膜中。卢瑟福背散射 (RBS)和X 射线电子能谱仪 (XPS)分析表明 ,Er浓度可达原子百分数 (x)～ 10 ,即Er的原子体浓度为～ 10 2 1·cm-3 。XPS研究发现 ,随着Si注量增大 ,退火态样品表面硅含量增多 ,热氧化硅含量减少。反射式高能电子衍射 (RHEED)和原子灵敏度因子法 (AFM)研究表明 ,样品表面没有大量Er析出或铒硅化物形成 ,退火后表层中Si外延再生长、有针状微晶硅颗粒形成。在 77K及室温下 ,研究了Er掺杂富硅热氧化SiO2 /Si薄膜的近红外区 1 5 4μm附近光致发光光谱     

硅掺杂MgB_2超导薄膜的制备及研究

本文报道了基于混合物理化学气相沉积法(Hybrid physical-chemical vapordeposition,简称为HPCVD),以硅烷热解出的Si原子作硅源,在SiC衬底上原位生长了一系列硅掺杂MgB_2超导薄膜样品.样品中最大硅掺杂量是9%.与纯净的MgB_2薄膜相比较,掺杂样品的超导临界转变温度T_c没有大幅下降,超导临界电流J_c得到了一定提升.在温度为5K,外加垂直磁场为3T的条件下,样品的临界电流密度最大达到2.7×10~5Acm~(-2).同时上临界场H_(c2)在超导转变温度附近对于温度的变化曲线斜率—dH/dT也有一定的提高.     

Er~(3+)和Eu~(3+)共注入GaN的光学特性和能量传递机制

采用离子注入法在GaN薄膜中实现了Er~(3+)和Eu~(3+)离子的共掺杂.以阴极荧光光谱仪为主要表征手段,研究样品的光学特性和能量传递机理.在300K温度下,Er~(3+)和Eu~(3+)共掺杂GaN薄膜能够实现绿光和红光的同时发射.随着Er~(3+)离子掺杂剂量的增加,Eu~(3+)离子相关发光峰的强度减弱,Er~(3+)离子对应的两个相关发光峰强度比值减小,表明Er~(3+)和Eu~(3+)离子之间发生了能量传递,能量传递的方向为Eu~(3+)→Er~(3+).变温阴极荧光光谱显示,Er~(3+)离子的2H11/2和4S3/2两个能态相关的跃迁峰相对强度比值随着温度升高而降低,主要是由两个能级之间的热耦合导致.改变Er~(3+)离子的掺杂剂量,能够调控GaN:Er~(3+)/Eu~(3+)样品的光学色度坐标和色温,表明此材料可用于发光器件.     

Mn掺杂对热蒸发制备Mg_(2-x)Mn_xSi薄膜结构和电学特性的影响

采用热蒸发镀膜方法制备Mg_(2-x)Mn_xSi(原子比x=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08)半导体薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微(AFM)对Mg_(2-xMn_xSi薄膜样品的晶体结构和表面形貌进行表征,用四探针仪测试样品的电阻率,研究Mn掺杂量对Mg2Si薄膜结构和电阻率的影响.结果表明,在Si(111)衬底上制备Mg_(2-xMn_xSi多晶薄膜,其衍射峰(220)、(200)和(111)随Mn含量的增加逐渐增强.当x=0.02-0.06时,制备的Mg_(2-xMn_xSi薄膜具有较低的平均粗糙度和RMS(Root Mean Square)粗糙度.Mn掺杂降低了Mg2Si薄膜的电阻率,且电阻率随着掺杂量的增加呈现下降趋势.     

La_(2)ATiO_(6)(A=Mg,Zn)∶Er^(3+)荧光材料的上转换发光特性及温度传感特性调控EI北大核心CSCD

Er^(3+)的上转换性能强烈依赖局部位置对称畸变。在本研究中,采用高温固相法制备了La_(2)Mg_(1-w)Zn_(w)TiO_(6)∶xEr^(3+)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10;w=0,0.3,0.5,0.7,1.0)系列荧光粉。基于XRD精修,Zn^(2+)的掺杂改变了La_(2)Mg⁃TiO_(6)晶体的配位环境,晶相由Pbnm转变为P2_(1/n)。在980 nm激光激发下,样品上转换荧光强度随Er^(3+)离子浓度改变,当Er^(3+)离子浓度为x=0.06时样品的上转换荧光强度最强。基于荧光强度比技术研究了样品La_(2)Mg_(1-w)ZnwTiO_(6)∶xEr^(3+)(x=0.06;w=0,0.3,0.5,0.7,1.0)在303~583 K温度范围内的上转换荧光温度传感特性。实验结果表明,灵敏度随着Mg^(2+)和Zn^(2+)掺杂浓度比例的改变而改变,在w=1.0时达到最大绝对灵敏度0.90%·K^(-1),说明Zn^(2+)的掺杂提高了La_(2)MgTiO_(6)的灵敏度。     

氩离子束减薄TlBaCaCuO多晶膜微桥

使用化学湿法刻蚀和氩离子束减薄技术制作了 TlBaCaCuO 薄膜的厚差桥,研究了桥区膜厚和临界电流的变化,发现离子束减薄对薄膜的 J_c 没有明显影响.使用这种技术调整 DCSQUID 的临界电流,在77K 观察到了量子干涉现象.     

微量Ni~(2+)掺杂MOD-YBCO薄膜性能的研究

采用无氟高分子辅助金属有机物沉积法(PA-MOD)在La Al O3(LAO)单晶衬底上制备了一系列YBa2Cu3-xNixO7-z(x=0、0.0005、0.001、0.0015、0.002)超导薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及综合物性测量系统(PPMS)分别研究了微量Ni2+掺杂YBCO薄膜的晶体结构、表面形貌及超导性能。结果表明,微量Ni2+掺杂明显提高YBCO薄膜在外加磁场下的临界电流密度,说明微量Ni2+掺杂增强了YBCO薄膜的磁通钉扎性能。