近藤(Kondo)效应介绍

在稀磁合金中,由于杂质与传导电子的交换作用,使这类系统的低温电子特性表现出一系列的反常.最早观测到的是在电阻随温度变化的曲线上出现极小;其次是磁化率偏离居里定律,有效磁矩随温度降低连续减小,以及比热和热功率在低温下出现宽峰等一系列反常现象.日本物理学家近藤(J.Kondo)首先对电阻极小现象作出了正确的理论解释,并提出了深入研究的基本问题,大大活跃了这一研究领域,从此人们将稀磁合金中低温反常现象的研究通称为Kondo效应. 一、电阻极小现象 早在1930年Meissner和Voight[1]就观测到金(Au)的电阻温度曲线在10K附近出现了一个浅…     

RCo_5的矫顽力

稀土元素(以R表示)和Co可构成一系列金属间化合物。所有富Co化合物的晶体结构都是由RCo_5结构派生而来的。RCo_5属于CaCu_5型六角结构。这种结构的磁晶各向异性很强,易磁化方向与c轴平行。在RCo_5结构的基础上,若其中三分之一的R原子都被一对Co原子有序地替代,就形成R_2Co_(17)结构。R_2Co_(17)的磁晶各向异性比RCo_5低,而且对于     

YTi（Fe1—xNix）11的晶体结构和内禀磁性

当x<0.7时,YTi(Fe_(1-x)Ni_x)_(11)可形成单相的ThMn_(12)型四方结构,空间群14/mmm。本文研究了以Ni原子代换Fe原子时,对饱和磁矩、磁晶各向异性和居里温度的影响。通过代换研究,并讨论了Fe原子和Ni原子在稀土化合物中所表现的两种不同的特性。稀土-铁(R-Fe)金属间化合物的磁性依赖于Fe-Fe近邻原子的间距和数目;而R-Ni金属间化合物的磁性取决于稀土金属传导电子对Ni的3d能带的影响。为进一步确证这两种原子在稀土化合物中的不同特点,对YTi(Fe_(1-x)Ni_x)_(11)的热膨胀反常行为进行了研究,并用交换作用与原子间距的依赖关系解释了所观测到的反常热膨胀。     

纳米单原子链的热膨胀性质

根据戴逊方程,推导了纳米单原子链的位移-位移Green函数,并得到了声子占有数表象中原子位移与哈密顿的表达式.在这些结果的基础上,应用微扰理论,推导了热膨胀和热膨胀系数的计算公式,并进行了数值计算.研究结果表明,在有限温度下,纳米单原子链中靠近两端的原子间距的热膨胀大于内部的原子间距的热膨胀,而原子链中靠近两端的原子间距的热膨胀系数小于内部的原子间距热膨胀系数.原子链的长度越短,则所有原子间距热膨胀的平均值越大,而原子链的热膨胀系数越小.     

非晶态(Fe_(1-x)Nb_x)_(84.5)B_(15.5)合金低温下的磁性和自旋波激发

非晶态(Fe_(1-x)Nb_x)_(34.5)B_(15.5)(0≤x≤0.1)合金是用单辊急冷技术制备的。用提拉法和磁天平测量了磁化强度与温度以及磁场的关系。推出OK时的自发磁化强度σ(0)随Nb含量的增加近似线性下降,计算出每个Fe原子和每个Nb原子的平均磁矩分别为2.05μB和-2.57μB。在室温以下,磁化强度的温度关系较好地与自旋波激发公式σ(T)/σ(0)=1—BT~(3/2)-CT~(5/2)-…相符,得到自旋波劲度系数D从x=0时的71.3 mev·A~2下降到x=0.1时的59.8 mev·A~2,而D与居里温度的比值D/Tc随成分变化很小。当x从0增加到0.1时,交换相互作用范围的平方平均值〈r~2〉在11.8A~2—13.6A~2之间。     

Fe、Co、Ni混合团簇磁性的密度泛函研究

基于13原子二十面体结构,采用密度泛函方法系统计算研究了Fe、Co及Ni单质及二元混合团簇的磁性.发现有限温度下团簇磁性随结构畸变的敏感性随Fe、Co、Ni顺序逐渐减弱,同时发现二十面体结构Fe_(13)及Co_(13)均具有不同磁矩的近简并低能态.对FeNi及CoNi混合团簇、其磁矩随组分的变化不存在反常现象,但对于FeCo混合团簇、其磁矩随组分的演化行为存在个别反常现象.我们认为:这种反常现象能够对FeCo非晶合金中的实验观测结果提供一种可能的理论解释.     

非晶态(Fe_(1-x)V_x)_(84)B_(16)合金的磁性和电性

用单辊急冷法制备了非晶态(Fe_(1-x)V_x)_(84)B_(16)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.10)合金的薄带,分别用磁天平和四端引线法测量了饱和磁化强度和高温电阻率的温度关系。得到平均每个磁性原子的磁矩随V含量的增加近似线性下降,计算出每个Fe原子和每个V原子的平均磁矩分别为2.08μ_B和-5.08μ_B。居里温度T_c从x=0时的622K下降到x=0.10时的478K。利用自旋波激发公式:σ(T)=σ(0)(1-BT~(3/2)-CT~(5/2))得到,自旋波劲度系数D在75.4-81.8(meV·)之间(x=0-0.10),交换相互作用范围的平方平均值〈r~2〉从x=0.02时的4.4增加到x=0.10时的6.5。电阻率的测量得到,室温电阻率在155-127(μQ·cm)之间,晶化过程中电阻率的下降幅度随V含量增加而线性减小,其原因与晶化过程中的相变有关。     

纳米固体Ag在高温下的热膨胀行为

在室温至217℃的温度范围内对纳米固体Ag的热膨胀行为进行了实验研究.结果表明:制备态的纳米Ag(平均粒度25nm)的膨胀在温度低于100℃时主要是真实热(由原子的非简诣热振动引起的)膨胀,高于100℃时,出现与热焓释放过程相关的不可逆膨胀,随温度的升高此不可逆膨胀的贡献逐渐增大.经(以5K·min~(-1)升温至217℃)退大处理后的纳米Ag(平均粒度28nm)在实验温度范围(50关键词：     

(Pr,Nd)_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3体系中的低温比热反常现象

主要研究了(Pr1-yNdy)2/3Sr1/3MnO3体系多晶样品在低温下的比热反常现象.Pr2/3Sr1/3MnO3在低温下没有比热反常现象,但随着Nd替代Pr,比热反常开始出现,峰值逐渐增加,峰值出现温度逐渐减小;在磁场的作用下,峰值减小,峰值出现温度逐渐增加;经分析,该低温比热反常现象与Schottky效应相关.     

~(16)O ~(24)Mg和~(20)Ne (24)Mg弹性散射的机制

本文考虑了两碰撞核间核子结团的转移机制,解释了象~(16)O ~(24)Mg和~(20)Ne ~(24)Mg这样一些4N核间的弹性散射微分截面后角振荡上升的反常现象.在原子核分子轨道模型的理论框架下,将交换势的强度作为唯一的可调参数,数值计算较自然地拟合实验结果.     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_xGa_(27 )(x=1, 2, 3, 4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

传感器电解质材料热膨胀性能和热稳定性变化规律研究

以ZrO2固体电解质材料为例,研究氧传感器电解质材料原子振动特点和热膨胀系数及其热稳定性随温度和时间的变化规律,探讨原子非简谐振动的影响。结果表明：原子振动的频率、阻尼系数,在简谐近似下为常数,在考虑到非简谐效应后随温度升高而增大;原子平均位移和热膨胀系数在简谐近似下为零,在考虑到非简谐效应后随温度升高而增大,随的时间的增长而减小;热膨胀性能稳定性温度系数随温度的升高而减小,随时间的增长而增大,即使用时间越长,材料的热膨胀性能稳定性越低;温度越高,热膨胀性能越稳定;非简谐情况下的原子振动的频率、阻尼系数和热膨胀系数与简谐近似下的差值随温度的升高而增大,即温度越高,非简谐效应越显著。     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

Mn2NiSn掺杂Ni、Co体系的结构与磁性研究

本文通过在Heusler合金Mn2NiSn中掺杂Ni、Co元素对其结构与磁性交换作用变化进行了研究。结果表明,在Mn2-xNi1+xSn体系中,随着Ni逐渐替代Mn,合金结构会由立方XA逐渐向L21结构转变。由于Ni原子相对于Mn原子具有较小的原子半径,Ni2MnSn相对于Mn2NiSn体积大概收缩1.2%。Mn含量的减少使得最近邻的Mn(A)-Mn(B)间反铁磁交换作用减弱,导致居里温度由x = 0时的519 K接近线性的降低到x=1时的340 K。当用Co元素替换部分Mn元素时,即Mn2-yCoyNiSn中,复杂的原子占位使得Mn(A)-Mn(B)交换作用降低的同时伴随着Co-Mn之间铁磁交换作用的增强,两者交换作用的竞争导致居里温度先降低后升高,临界点出现在y = 0.3处。在Mn2Ni1-zCozSn体系中,当Co替代部分Ni时,由于Ni-Mn之间的交换作用小于Co-Mn之间的交换作用,交换作用的增强导致居里温度随着Co含量的增加逐渐升高。室温下的饱和磁化强度也随着掺杂量的增大逐渐增大。     

Cd_(0.96)Zn_(0.04)S/Cd_(0.97)Mn_(0.03)S/Cd_(0.96)Zn_(0.04)S多层纳米线中s-d交换作用的研究

以氧化铝纳米孔为模板,采用直流电化学沉积的方法制备了Cd_(0.96)Zn_(0.04)S/Cd_(0.97)Mn_(0.03)S/Cd_(0.96)Zn_(0.04)S量子阱纳米线阵列,并系统研究了该纳米线阵列在不同温度和不同磁场下的电学输运特性.随着外磁场的变化,样品表现出共振传输特性.通过量子阱理论对实验现象进行了分析,直接得到了稀磁层Cd_(0.97)Mn_(0.03)S中s-d交换作用常数N_0α的定量结果.研究发现该交换作用常数随温度具有e~(-1/T)的变化趋势.     

钙钛矿锰氧化物La_(1.3-x)Dy_xSr_(1.7)Mn_2O_7(x=0.025)的磁性和电性研究

采用固相反应法制备双层钙钛矿La_(1.3-x)Dy_xSr_(1.7)Mn_2O_7(x=0.025)多晶样品,通过测量样品的磁化强度与温度变化曲线(M-T)、不同磁场下的磁化率乘温度与温度的变化曲线(χT-T)以及不同温度下磁化强度与外加磁场的变化曲线(M-H)对样品的磁性进行了研究.结果表明,样品的三维磁有序温度(T=350K)对应铁磁团簇的居里温度.FM-AFM转变温度(T=208K),出现了相分离,样品在低温部分出现了团簇玻璃行为.从磁化率随温度的变化图和磁化强度随温度的变化图中可以明显看出,在100K~TN(奈尔温度)之间,样品磁化率和磁化强度随温度降低而减小,因此FM减弱,AFM增强。在不同磁场下,TN以下(100K~TN)的χT值随温度的降低而减小,χT值在TN以上(208K~380K)随温度的降低而增加.通过对样品的电性分析发现,样品在0T与1T时的电阻率随温度的变化曲线(ρ-T),随温度的降低,无论是否施加外场,样品的电阻率都出现了一个峰值,这表明样品存在金属绝缘转变,不同的是施加外场后(1T),样品的电阻率降低.对该样品高温部分的ρ-T曲线进行拟合后发现,样品在高温部分的导电方式遵循热激活模型的导电方式.     

La(Fe,Si)_(13)化合物的居里温度机制

NaZn13型La(Fe,Si)13化合物随Si含量增加,相变性质由一级过渡为二级,化合物晶胞体积收缩,饱和磁化强度降低,居里温度升高.其居里温度与晶胞体积之间的关系不能用Bethe-Slater曲线给出合理的解释.本文利用添加间隙原子碳调节La(Fe,Si)13化合物晶胞体积和居里温度的方法,系统研究了该化合物居里温度与晶胞体积之间的关系.结果发现二者之间的变化规律遵循Jaccarino-Walker模型,即仅有5%甚至更少的3d电子被认为是真正的巡游电子,其余的3d电子仍是局域的.以极化的巡游电子为媒介,局域电子之间产生类似于Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida的长程相互作用,相互作用的符号和大小与距离呈周期性震荡.随Si含量的增加,La(Fe,Si)13化合物巡游电子数目增加,化合物的居里温度由晶胞体积和巡游电子的浓度共同决定.     

赝二元化合物Dy(Fe_(0.9)M_(0.1))_2(M=B,Al,Ga)的磁性研究

研究了赝二元化合物Dy(Fe_(0.9)M(0.1))_2(M=B,Al,Ga)的磁性。M对Fe的置换,使居里温度下降,Fe原子的磁矩改变。矫顽力随温度的降低,增加很快,增加的幅度与M有关。磁化强度的温度关系,在磁场小于临界值时,出现反常和热磁效应。用Fe原子局域环境的变迁和低温下内禀磁硬度的急剧增加,解释了上述现象。     

硅纳米晶体薄膜热膨胀性质的分子动力学研究

基于Stillinger-Weber势对硅纳米晶体薄膜的热膨胀性质进行了分子动力学模拟.研究表明,硅纳米晶体薄膜表面层原子的二聚现象引起薄膜收缩,而原子之间的非和谐势能引起薄膜膨胀;在约400K以下的低温段,由于硅纳米晶体薄膜表面层原子发生二聚的原子数目随温度的升高而明显增多,而原子间非和谐势能很小,故此时二聚主导热膨胀性质,热膨胀系数为负;在高温段(约400K以上),由于发生二聚的原子数目随温度升高不再显著地增加并渐趋于稳定,而原子间非和谐势能逐渐显著并主导热膨胀性质,故热膨胀系数为正.