磁性和非磁性元素掺杂的自旋梯状化合物Sr_(14)(Cu_(0.97)M_(0.03))_(24)O_(41)(M=Zn,Ni,Co)的结构和电输运性质

利用固相反应法制备了Sr14Cu24O41及其系列B位掺杂Sr14(Cu0.97M0.03)24O41(M=Zn,Ni,Co)的样品.X射线衍射分析显示,所有样品均为纯相,晶格常数a与c没有明显的变化;Zn掺杂样品晶格常数b没有明显变化,而Ni,Co掺杂样品晶格常数b分别稍有增加.选区电子衍射研究揭示:磁性元素Ni,Co及非磁性元素Zn掺杂,可能主要替代了Sr14Cu24O41结构中自旋链上的Cu原子,从而影响了自旋链上的dimer排列,破坏电荷有序超结构.电输运测量显示:Zn2+,Ni2+,Co3+离子掺杂样品的电阻率降低,但仍体现半导体行为,所有的掺杂样品都存在一个渡越温度Tρ,当TTρ时,其导电机理是以单空穴热激发导电占主要地位,在TTρ时,配对的局域化空穴的一维变程跳跃导电占主要优势;在相同的掺杂量下,非磁性元素Zn掺杂对电阻率值的影响大于磁性元素Ni,Co掺杂的影响,而磁性元素Ni,Co掺杂对渡越温度Tρ的影响大于非磁性元素Zn掺杂的影响.     

Eu_(0.9)M_(0.1)TiO_3(M=Ca,Sr,Ba,La,Ce,Sm)的磁性和磁热效应

EuTi0_3是直接带隙半导体材料,在液氦温度附近呈现反铁磁性,且具有较大的磁熵变,但是当其转变为铁磁性时,可以有效提高低磁场下的磁熵变.本文通过元素替代,研究晶格常数的变化和电子掺杂对磁性和磁热效应的影响.实验采用溶胶凝胶法制备EuTiO_3和Eu_(0.9)M_(0.1)TiO_3 (M=Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm)系列样品.结果表明:大离子半径的碱土金属离子替代提高了铁磁性耦合,有利于提高低磁场下的磁热效应.电子掺杂可以抑制其反铁磁性耦合从而使其表现为铁磁性.当大离子半径的稀土La和Ce离子替代Eu离子时,既增大了晶格常数也实现了电子掺杂,表现出较强的铁磁性.在1 T的磁场变化下,Eu_(0.9)La_(0.1)TiO_3和Eu_(0.9)Ce_(0.1)TiO_3的最大磁熵变分别为10.8和11 J/(kg·K),均大于EuTi0_3的9.8 J/(kg·K);制冷能力分别为39.3和51.8 J/kg,相对于EuTi0_3也有所提高.     

铋层状氧化物单晶薄膜多铁性研究进展

室温单相多铁材料非常稀缺,磁性元素掺杂的铋层状钙钛矿结构Aurivillius相氧化物是一类重要的单相室温多铁材料,但由于缺少单晶类样品,这一类多铁材料研究主要是围绕多晶类块体或者多晶薄膜展开,它们的磁、电等性能研究大都采用宏观探测方式,因此这类多铁材料的多铁性机理研究进行得非常困难.近年来在高质量单晶薄膜的基础上,研究了多种磁性元素掺杂和不同周期结构的铋层状氧化物多铁单晶薄膜.这些单晶薄膜在室温下大都具有层状面面内方向的铁电极化,以及比较小的室温磁化强度,低温区存在第二个磁性相变.通过X射线共振非弹性散射实验发现元素掺杂会改变金属和氧原子之间的氧八面体晶体场的劈裂,能够增强铁磁性.另一方面,通过极化中子反射实验发现薄膜主体的磁化强度远小于通常探测的宏观磁化强度,说明单晶薄膜中磁的来源及其磁电耦合机理和多晶块体很可能是不同的.铋层状单晶薄膜的多铁性对未来继续改善这类材料的多铁性能有很好的指导作用.     

La0.7-xDyxSr0.3MnO3(0.00≤x≤0.30)体系低温磁行为和电阻率的反常

通过测量样品的磁化强度-温度曲线、电阻率-温度曲线及磁电阻-温度曲线.研究了 Dy 掺杂(0.00≤x≤0.30)对 La_(0.7-x)Dy_xSr_(0.3)MnO_3 体系磁电性质的影响.实验发现,随 Dy 掺杂量的增加,体系磁结构从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态、反铁磁状态转变；x=0.20、0.30时的低温磁行为发生异常,电行为存在低温电阻率极小值现象.这些奇特现象不仅来源于掺杂引起的晶格效应,也来源于掺杂引起的额外磁性耦合.     

Mn掺杂ZnO稀磁半导体材料的制备和磁性研究

采用共沉淀方法制备了名义组分为Zn_1-xMn_xO(x=0.001,0.005,0.007,0.01)的Mn掺杂的ZnO基稀磁半导体材料,并研究了在大气气氛下经过不同温度退火后样品的结构和磁性的变化.结果表明：样品在600℃的大气条件下退火后, 仍为单一的六方纤锌矿结构的ZnO颗粒材料;当样品经过800℃退火后,Mn掺杂量为0.007,0.01的样品中除了ZnO纤锌矿结构外还观察到ZnMnO₃第二相的存在.磁性测量表明,大气条件下600℃退火后的样品,呈现出室温铁磁性;而800℃退火后的样品,其室温铁磁性显著减弱,并表现为明显的顺磁性.结合对样品的光致发光谱的分析,认为合成样品的室温铁磁性是由于Mn离子对ZnO中的Zn离子的替代形成的. 关键词： ZnO 掺杂 稀磁半导体 铁磁性     

溶胶凝胶法制备Zn1-xFexO稀磁半导体

使用溶胶-凝胶法,制备了Fe掺杂的ZnO粉末衡磁半导体材料。通过X射线衍射对样品的晶格结构进行了分析,发现衍射峰的峰位随着Fe掺杂量出现偏移。当掺杂浓度低于6.66%时,Fe较好地替代了Zn的晶格位置,当掺杂浓度达到6.66%时出现杂相峰。使用超导量子干涉仪对所制备的磁性材料进行表征,得到了材料磁化率随温度变化关系曲线,并观察到明显的低温磁滞现象。对其磁性来源进行了分析。     

结构相变对Fe掺杂TiO2薄膜室温铁磁性的影响

采用直流磁控溅射方法在玻璃基底上制备了不同Fe掺杂浓度的TiO₂薄膜, 并对其晶体结构和磁特性进行了研究.在所有掺杂样品中,均观察到了室温铁磁性, 磁性源于Fe离子与其近邻空间分布的空穴相互作用. 在掺杂量为7%的锐钛矿相薄膜中观察到了最大的磁化强度. 随着Fe掺杂浓度的进一步增加, TiO₂的晶体结构逐渐由锐钛矿相向金红石相转变,并且磁性减弱. 不同结构的TiO₂中Ti–O键长不同,导致替代的磁性Fe离子与空穴的作用强度发生改变, 进而使其磁性发生变化. 关键词： 稀磁半导体 结构相变 铁磁性     

镨离子掺杂对SrFe12O19结构和磁性的影响

通过机械球磨和后续热处理工艺,制备了镨离子掺杂的各向同性Pr_1-xSr_xFe₁₂O₁₉磁性粉末.研究了离子掺杂浓度和退火条件对样品结构和磁性的影响.结果表明,镨离子掺杂导致单相硬磁化合物的形成温度升高.成分的改变不会影响样品的居里温度,而退火温度的升高导致居里温度略有下降.一定含量的镨掺杂可适当增加样品的矫顽力,但导致磁化强度降低.不同成分样品的磁性受退火温度影响规律不同. 关键词：     

Co掺杂对高能球磨辅助烧结法FeSe超导材料性能的影响（英文）

本文通过高能球磨辅助烧结工艺制备了具有不同含量Co过量取代的FeCoxSe块体,其中x=0.02,0.05,0.10.系统分析了Co过量取代对于体系晶格常数、相组成、微结构以及超导性能和磁性能的影响.研究表明,Co掺杂后,体系的晶格常数单调降低,这表明Co进入到了四方相b-FeSe的Fe的间隙位置,并取代了部分间隙Fe,并且没有Co进入到六方相d-FeSe中,因此六方相的晶格常数没有变化.但由于Co进入到b-FeSe晶格中导致体系的热稳定性降低,因此随着Co含量增加,样品中四方相分解生成的六方相d-FeSe含量增加.同时,Co掺杂还导致了样品平均晶粒尺寸的降低和块体密度的减小,这表明Co对于体系的热力学性能产生影响.此外,由于Co掺杂改变了体系的费米面拓扑结构和磁有序钛,因此Co掺杂后,FeSe超导性能消失,即Co过量取代不利于FeSe超导性能的改善.     

Mg和Ni共掺杂的ZnO稀释磁性半导体在磁性和光催化的应用

随着引入磁性元素，氧化锌最近被广泛用作磁性半导体. 本文报告了Mg和Ni共掺杂的ZnO的纯相合成，并研究其结构、光学、磁性和光催化特性. X射线衍射分析显示其六方纤锌矿型结构具有P63mc构型且不含任何杂质. 紫外可见分光光度法表明，随着ZnO中掺杂的Mg和Ni含量增加，带隙发生变化. 磁性测量实验显示Ni和Mg共掺杂的ZnO磁性加强，带隙的稳定进一步证实其结构的稳定性，实现了其在现代自旋电子设备的磁调谐性能. 对甲基绿的光催化降解实验结果表明，Mg和Ni共掺杂ZnO的活性增强.     

量子顺电EuTiO_3材料基态磁性的第一性原理研究

EuTiO_3是钙钛矿结构的量子顺电体,实验发现其基态具有平面各向异性G类反铁磁结构,本文运用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了EuTiO_3处于量子顺电相和应力作用下处于铁电四方相时可能的自旋取向和自旋交换耦合作用,分析了自旋耦合作用的路径,探讨了应力对磁性交换路径的作用,结果发现:当体系自由时,EuTiO_3具有自旋沿[110]方向平面内单轴各向异性的G类反铁磁结构,该结构下Eu离子4f电子自旋通过处于面心位置的O 2p实现自旋反铁磁性的超交换耦合,而在外加应力诱导的铁电四方结构下,由于自旋交换路径中Eu—O—Eu键角改变,Eu 4f电子自旋实现了[110]方向的铁磁交换耦合。     

强磁场对金属离子掺杂CaTiO$lt;sub$gt;3$lt;/sub$gt;结构和光学性能的影响

研究了800 ℃条件下不同制备磁场强度(最高12 T)对CaTiO₃ 及其浸渍掺杂样品在结构和光学性能方面的影响. 研究表明：样品吸光性能随浸渍掺杂的离子浓度的增大而提升,且发生红移现象;相同掺杂浓度下,磁场下制备样品的吸光性能均较非磁场下制备的样品有所提高,但不同磁场强度下所制备样品的吸光曲线彼此差异不大;此外,磁制备纯CaTiO₃晶体粉末的X-射线衍射曲线峰左移,紫外-可见漫反射光谱吸收截止波长增长,这表明强磁场可使CaTiO₃晶面间距和晶格常数增大、禁带宽度减小. 关键词： 3')" href="#">CaTiO₃ 强磁场 掺杂     

Pressure induced magnetic and semiconductor–metal phase transitions in Cr_2MoO_6

We investigate magnetic ordering and electronic structures of Cr_2MoO_6under hydrostatic pressure. To overcome the band gap problem, the modified Becke and Johnson exchange potential is used to investigate the electronic structures of Cr_2MoO_6. The insulating nature at the experimental crystal structure is produced, with a band gap of 1.04 eV, and the magnetic moment of the Cr atom is 2.50 μB, compared to an experimental value of about 2.47 μB. The calculated results show that an antiferromagnetic inter-bilayer coupling–ferromagnetic intra-bilayer coupling to a ferromagnetic inter-bilayer coupling–antiferromagnetic intra-bilayer coupling phase transition is produced with the pressure increasing. The magnetic phase transition is simultaneously accompanied by a semiconductor–metal phase transition. The magnetic phase transition can be explained by the Mo–O hybridization strength, and ferromagnetic coupling between two Cr atoms can be understood by empty Mo-d bands perturbing the nearest O-p orbital.     

含空位二维六角氮化硼电子和磁性质的密度泛函研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算, 研究了含B原子空位(V_B), N原子空位(V_N), 以及含B–N键空位 (V_B+N)缺陷的二维氮化硼(h-BN)的电子和磁性质. 在微观结构上, V_B体系表现为在空位附近的N原子重构成等腰三角形, V_N体系靠近空穴的B 原子形成等边三角形, V_B+N体系靠近空穴处的B和N原子在h-BN平面上重构为梯形. 三种空位缺陷都使h-BN的带隙类型从直接带隙转变为间接带隙. V_B体系的总磁矩为1.0 μ_B, 磁矩全部由N原子贡献. 其中空穴周围的三个N原子磁矩方向不完全一致, 存在着铁磁性和反铁磁性两种耦合方式. 对于V_N 体系, 整个晶胞内的总磁矩也为1.0 μ_B, 磁矩在空穴周围区域呈现一定的分布. 关键词： 二维h-BN 空位 电子结构 磁性     

Doping effect on the structure and physical properties of quasi-one-dimensional compounds Ba_9Co_3(Se_(1-x)S_x)15(x=0–0.2)

A series of samples of Ba_9Co_3(Se_(1-x)S_x)15 (x=0,0.05,0.1,0.15,0.2) with quasi-one-dimensional (1D) structure were successfully synthesized under high-temperature and high-pressure conditions.The influence of partial substitution of S for Se on the structure,electronic transport,and magnetic properties of Ba_9Co_3(Se_(1-x)S_x)15 has been investigated in detail.The x-ray diffraction data shows that the lattice constant decreases linearly with increasing S-doping level,which follows the Vegrad’s law.The doped S atoms preferentially occupy the site of Se atoms in CoSe_6 octahedron.Physical properties measurements indicate that all the samples of Ba_9Co_3(Se_(1-x)S_x)15 are semiconducting and display spin glass behavior.As the replacement of Se by smaller size S,although the inter-chain distance decreases,the electronic hopping between CoSe/S_6 chains is weakened and leads to an increase of band gap from 0.75 e V to 0.86 e V,since the S-3p electrons are more localized than Se-4p ones.Ba_9Co_3(Se_(1-x)S_x)15 exhibits 1D conducting chain characteristic.     

多铁材料Bi1-xCaxFeO3的介电、铁磁特性和高温磁相变

采用溶胶凝胶法制备Bi_1-xCa_xFeO₃ (x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)陶瓷样品. X衍射图谱表明所有样品的主衍射峰均与纯相BiFeO₃相符合且具有良好的晶体结构. 随着x的增大, Bi_1-xCa_xFeO₃样品的主衍射峰由双峰(104)与(110) 逐渐重叠为单峰(110), 当x ≥0.15时, 样品呈现正方晶系结构; 扫描电镜形貌分析可知, 晶粒由原来的0.5 μm逐渐增大到2 μm. Bi_1-xCa_xFeO₃样品介电常数和介电损耗随着x 的增加先增大而后减小. 当f=1 kHz, Bi_0.9Ca_0.1FeO₃ 的介电常数达到最大值, 是BiFeO₃的7.5倍, 而Bi_0.8Ca_0.2FeO₃的介电常数达到最小值, 仅仅是BiFeO₃的十分之一. Bi_1-xCa_xFeO₃样品所呈现的介电特性是由偶极子取向极化和空间电荷限制电流两种极化机理共同作用的结果. 随着Ca²⁺ 的引入, BiFeO₃ 样品的铁磁性显著提高. X射线光电子能谱图表明Fe²⁺和Fe³⁺ 共存于Bi_1-xCa_xFeO₃ 样品中, Fe²⁺/Fe³⁺比例随着Ca²⁺ 掺杂量的增加而增大, 证明Ca²⁺掺杂增加了Fe²⁺的含量, 增强BiFeO₃的铁磁特性. 从M-T曲线观察到BiFeO₃样品在878 K附近发生铁磁相变, 示差扫描量热法测试再次证明BiFeO₃ 在878 K发生相变. Ca²⁺掺杂使BiFeO₃样品的T_N略有变化而T_M基本不变, 其主要原因是Fe-O-Fe反铁磁超交换作用的强弱和磁结构相对稳定.     

γ-Fe_2O_3/NiO核-壳纳米花的合成、微结构与磁性

利用溶剂热/热分解的方法合成出微结构可控的γ-Fe_2O_3/NiO核-壳结构纳米花.分析表明NiO壳层是由单晶结构的纳米片构成,这些纳米片不规则地镶嵌在γ-Fe_2O_3核心的表面.Fe3O4/Ni(OH)_2前驱体的煅烧时间对γ-Fe_2O_3/NiO核-壳体系的晶粒生长、NiO相含量和壳层致密度均有很大的影响.振动样品磁强计和超导量子干涉仪的测试分析表明,尺寸效应、NiO相含量和铁磁-反铁磁界面耦合效应是决定γ-Fe_2O_3/NiO核-壳纳米花磁性能的重要因素.随着NiO相含量的增加,磁化强度减小,矫顽力增大.在5 K下,γ-Fe_2O_3/NiO核-壳纳米花表现出一定的交换偏置效应(H_E=46 Oe),这来自于(亚)铁磁性γ-Fe_2O_3和反铁磁性NiO之间的耦合相互作用.与此同时,这种交换耦合效应也进一步提高了样品的矫顽力(H_C=288 Oe).     

A Comparative Study of the Electronic and Magnetic Properties of Gd5Ge4 and Gd5Si4 Compounds

We present a comparative study of electronic structure and magnetic properties of Gd₅Si₄ and Gd₅Ge₄ compounds using first principles full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method based on density functional theory (DFT) using the WIEN2k code. The local-spin density approximation with correlation energy (LSDA+U) method has been used as the exchange-correlation potential. The optimized lattice constants are in good agreement with the experimental data. The total and partial density of states (DOS) of Gd₅Si₄ and Gd₅Ge₄ show the difference in Si 3p-Gd 5d and Ge 4p-Gd 5d hybridization, which have an effective role in indirect exchange interaction. In addition, the magnetic moments of Gd, Si, and Ge atoms and the compounds are calculated to clarify the differences in the magnetic properties of these compounds.     

Evolution of structure and physical properties in Al-substituted Ba-hexaferrites

The investigations of the crystal and magnetic structures of the Ba Fe12-xAlx O19(x = 0.1–1.2) solid solutions have been performed with powder neutron diffractometry. Magnetic properties of the Ba Fe12-xAlx O19(x = 0.1–1.2) solid solutions have been measured by vibration sample magnetometry at different temperatures under different magnetic fields.The atomic coordinates and lattice parameters have been Rietveld refined. The invar effect is observed in low temperature range(from 4.2 K to 150 K). It is explained by the thermal oscillation anharmonicity of atoms. The increase of microstress with decreasing temperature is found from Rietveld refinement. The Curie temperature and the change of total magnetic moment per formula unit are found for all compositions of the Ba Fe12-xAlx O19(x = 0.1–1.2) solid solutions. The magnetic structure model is proposed. The most likely reasons and the mechanism of magnetic structure formation are discussed.