密度泛函理论研究混合团簇Al12X(X=Sc、Ti、V、Gr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)的结构和磁性

以四种13原子高对称性(Ih、Oh、D5h、D3h)密堆积结构为初始构型,通过不等价位原子替换,利用密度泛函理论系统研究了Al12 X(X=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)掺杂团簇的结构及磁性.结果表明:除Al12 Cr和Al12Fe以外,其它Al12X团簇的基态结构均以Ih替换结构为主,其中前3d元素(X=Sc、Ti、V、Mn)倾向于表面位置替换,而后3d元素(X=Co、Ni、Cu、Zn)则倾向于中心位置替换;Al12 Cr和Al12Fe团簇以Oh结构的表面替换为基态结构;对多数3d元素(X=Ti、V、Cr、Fe、Co、Zn)其掺杂团簇均出现明显的近能同分异构现象;相较纯Al13团簇掺杂团簇普遍体现出磁性增强效应.     

密度泛函理论研究混合团簇Al12X(X=Sc、Ti、V、Gr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)的结构和磁性

以四种13原子高对称性（Ih、Oh、D5h、D3h）密堆积结构为初始构型,通过不等价位原子替换,利用密度泛函理论系统研究了Al12X(X=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn）掺杂团簇的结构及磁性．结果表明：除Al12Cr和Al12Fe以外,其它Al12X团簇的基态结构均以Ih替换结构为主,其中前3d元素(X=Sc、Ti、V、Mn)倾向于表面位置替换,而后3d元素(X=Co、Ni、Cu、Zn)则倾向于中心位置替换;Al12Cr和Al12Fe团簇以Oh结构的表面替换为基态结构;对多数3d元素(X=Ti、V、Cr、Fe、Co、Zn)其掺杂团簇均出现明显的近能同分异构现象;相较纯Al13团簇掺杂团簇普遍体现出磁性增强效应．     

TM掺杂的Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体电磁性质的第一原理计算

使用基于自旋局域密度泛函理论的第一性原理方法对3d过渡金属(TM=V，Cr，Mn，Fe，Co和Ni)掺杂的Ⅲ-Ⅴ族半导体(GaAs和GaP)的电磁性质进行了计算.结果发现：用V，Cr和Mn掺杂时体系将出现铁磁状态，而Fe掺杂时将出现反铁磁状态，Co和Ni掺杂时，其磁性则不稳定.其中，Cr掺杂的GaAs和GaP将可能是具有较高居里温度的稀磁半导体(DMS).在这些DMS系统中，V离子的磁矩大于理论期待值，Fe，Co和Ni离子的磁矩小于理论期待值，Cr和Mn离子的磁矩与期待值的差距取决于晶体的对称性以及磁性离子的能带分布.此外，使用Si和Mn共同对Ⅲ-Ⅴ族半导体进行掺杂，将有利于DMS表现为铁磁状态，并可以使体系的T_C进一步提高. 关键词： 稀磁半导体 过渡金属 掺杂 共掺杂     

3d过渡金属元素掺杂Al12N12纳米线几何结构和电子性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地研究了不同3d过渡金属元素(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)掺杂Al₁₂N₁₂纳米线的几何结构、稳定性和电子结构.结果表明：所有掺杂体系均是热力学稳定的;掺杂Ni时体系保留了原有的非磁性间接带隙半导体特性;当掺杂其它原子(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co)时体系仍然保持为半导体,但带隙明显减小.掺杂过渡金属原子对于Al₁₂N₁₂纳米线的电子结构具有明显的调控作用,在能带调控和光电方面有潜在的应用前景.     

原子替位掺杂对单层Janus WSeTe电子结构的影响

基于第一性原理计算系统地研究了氮族、卤族和3d过渡金属元素(Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co)替位掺杂对单层Janus过渡金属硫族化合物WSeTe电子结构的影响.通过对能带结构、电荷转移以及磁性的分析,发现氮(卤)族原子替位掺杂单层WSeTe会发生本征半导体-p (n)型半导体的转变, Ti, V原子替位掺杂单层WSeTe会发生半导体-金属的转变.由于电荷转移以及氮族原子掺杂时价带顶的能带杂化现象,卤族和氮族非金属元素掺杂时价带顶G点附近的Rashba自旋劈裂强度在同一主族随着掺杂原子原子序数的增大而增大. 3d过渡金属元素掺杂会产生能谷极化和磁性,其中Cr, Mn原子替位掺杂会产生高于100 meV的能谷极化,并且Cr,Mn, Fe元素掺杂在禁带中引入了电子自旋完全极化的杂质能级.研究结果对系统地理解单层WSeTe掺杂模型的性质具有重要意义,可以为基于单层WSeTe的电子器件设计提供理论参考.     

亚热带自然林与人工林土壤重金属含量的研究

重金属是危害森林生态健康主要污染物之一.采用电感耦合等离子体发射光谱法与石墨炉原子吸收光谱法,首次比较了亚热带人工林和自然林土壤中13种重金属元素(Fe,Al,Ti,Cr,Cu,Mn,V,Zn,Ni,Co,Pb,Se,Cd)的含量.结果表明自然林土壤中Fe,Al,Ti,Cu,Mn,V,Zn,Ni,Co,Pb,Se,Cd...     

Mg12O12纳米线掺杂3过渡金属元素的第一性原理计算研究

基于密度泛函第一性原理计算,系统研究了Mg12O12笼状团簇组装一维纳米线及其掺杂3d族元素体系的几何结构与电子结构。结果表明：Mg12O12团簇组装一维纳米线为非磁性半导体,带隙值为3.16 eV;掺杂Sc和V后,体系由半导体转变为金属;掺杂Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后体系仍然保持半导体特性、但带隙值明显减小,而掺杂Zn时带隙值变化不大;掺杂V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后纳米线具有磁性。     

Mg12O12纳米线掺杂3d过渡金属元素的第一性原理计算研究

基于密度泛函第一性原理计算,系统研究了Mg₁₂O₁₂笼状团簇组装一维纳米线及其掺杂3d族元素体系的几何结构与电子结构.结果表明：Mg₁₂O₁₂团簇组装一维纳米线为非磁性半导体,带隙值为3.16 eV;掺杂Sc和V后,体系由半导体转变为金属;掺杂Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后体系仍然保持半导体特性、但带隙值明显减小,而掺杂Zn时带隙值变化不大;掺杂V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后纳米线具有磁性.     

Tb0.3 Dy0.7(Fe0.9 T0.1)1.95合金的结构、自旋重取向和穆斯堡尔谱

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1195(过渡金属元素T=Mn,Fe,Co,B,Al,Ga)合金中ⅢA族金属和过渡金属元素T替代Fe对结构、自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响.结果发现,不同金属T替代Fe,Tb0.3Dy0.7(Fe009T0.11.95,合金具有相同的MgCu2型立方Laves相结构;Al,Ga替代使Tb0.3Dy0.7(Fe09T0.11.95合金的易磁化方向在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向,B,Mn,Co替代未使易磁化轴发生明显转动;Al,Ga元素替代使超精细场Hhf略有下降,B,Mn替代对超精细场Hhf的影响不大,而Co元素替代使超精细场Hhf有较大增加;所有元素替代使同质异能移IS有所增加;B,Al,Ga和Mn替代使四极劈裂Qs增加,而Co替代使四极劈裂Qs下降.     

过渡金属离子掺杂对La1.2Ca1.8Mn2O7输运性质的影响

研究了过渡金属元素掺杂对层状钙钛矿结构锰氧化物La1.2Ca1.8Mn2O7体系输运性质的影响.实验结果表明不同过渡金属离子掺杂均导致体系的金属-绝缘转变温度降低,电阻率与最大磁电阻值(Cr除外)增加.当掺杂量较高时,磁性Cr、Fe、Co、Ni离子对体系性质的影响与其磁性相互作用密切相关.     

Chen’s lattice inversion embedded-atom method for Ni-Al alloy

The structural properties,the enthalpies of formation,and the mechanical properties of some Ni-Al intermetallic compounds(NiAl,Ni3Al,NiAl3,Ni5Al3,Ni3Al4) are studied by using Chen’s lattice inversion embedded-atom method(CLI-EAM).Our calculated lattice parameters and cohesive energies of Ni-Al compounds are consistent with the experimental and the other EAM results.The results of enthalpy of formation indicate a strong chemical interaction between Ni and Al in the intermetallic compounds.Through analyzing the alloy elastic constants,we find that all the Ni-Al intermetallic compounds discussed are mechanically stable.The bulk moduli of the compounds increase with the increasing Ni concentration.Our results also suggest that NiAl,Ni3Al,NiAl3,and Ni5Al3 are ductile materials with lower ratios of shear modulus to bulk modulus;while Ni3Al4 is brittle with a higher ratio.     

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.     

GREAT MAGNETIC ENTROPY CHANGE IN La(Fe, M)13 (M=Si, Al) WITH Co DOPING

Very large magnetic entropy change Δ S_M, which originates from a fully reversible second-order transition at Curie temperature T_C, has been discovered in compounds La(Fe, Si)₁₃, La(Fe, Al)₁₃ and those with Co doping. The maximum change ΔS_M\approx19 J·kg^-1·K^-1, achieved in LaFe_11.4Si_1.6 at 209K upon a 5T magnetic field change, exceeds that of Gd by more than a factor of 2. The T_C of the Co-doped compounds shifts to higher temperatures. ΔS_M still has a considerable large magnitude near room temperature. The phenomena of very large ΔS_M, convenience of adjustment of T_C, and also thesuperiority of low cost, strongly suggest that the compounds La(Fe, M)₁₃ (M=Si, Al) with Co doping are suitable candidates for magnetic refrigerants at high temperatures.     

La1.85-xSr0.15+xCu1-xMxO4(M = Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Al)体系的输运性质研究

利用Ｘ－光衍射,电阻率和电势等实验手段,系统地研究了Ｌａ１．８５－ｘＳｒ０．１５＋ｘＣｕ１－ｘＭｘＯ４（Ｍ＝Ｃｒ,Ｍｎ,Ｆｅ,Ｃｏ,Ｇａ ａｎｄ Ａｌ）体系的结构和输运性质。结果表明;所有的三阶离子掺杂都能在较低的掺杂浓度下抑制超导电性,并且引起金属到绝缘体的转变。磁性离子和非磁性离子掺杂引起显著不同的热电势变化,并用ｄ－ｐ杂化态的变化和局域自旋散射来进行分析讨论。     

Feature of solid–liquid metals reaction revealed by conversion electron Mössbauer spectrometry

Selective electrolytic dissolution of the η-zinc layer of continuous galvanized steel sheet has been utilized to uncover the Fe–Al intermetallic layer which inhibits the formation of other binary Fe–Zn intermetallic compounds. The characterization of the Fe–Al–Zn compounds by scanning electron microscopy, Mössbauer spectrometry and semi-grazing X-ray diffraction brings new enlightment about the conditions which control nucleation and growth as well as collapse of the inhibition layer and the resulting morphology of the coating.     

亚铁磁Heusler合金Mn2CoGa和Mn2CoAl掺杂Cr,Fe和Co的局域铁磁结构

通过实验和计算的方法研究了Mn₂CoM_xGa_1-x 和Mn₂CoM_xAl_1-x (M=Cr, Fe, Co)掺杂系列合金样品. 研究发现, 在共价作用的影响下, Fe和Co原子占A位, 使被取代的MnA (-2.1 μ_B)变成MnD (3.2 μ_B), 在最近邻的强交换作用下亚铁磁基体中形成了MnB-CoC-MnD局域铁磁性结构, 使分子磁矩的增量最高可达6.18 μ_B. Fe, Co 掺杂后建立同样的局域铁磁结构, 居里温度的变化趋势却不同. 实验观察到Mn₂Co_1+xAl_1-x中掺杂容忍度高达x=0.64, 远高于在Mn₂CoGa中(x=0.36)的结果; 以及随着Al的减少, 合金由B2有序向A2混乱转变等现象, 为共价作用对合金结构稳定的影响提供了证据. 磁测量中发现Cr掺杂后磁矩增量高达3.65 μ_B以及居里温度快速上升的反常现象, 意味着对占位规则的违背.     

高压密封微波消解-ICP-AES法测定五种蒙药中无机元素

采用HNO3-HClO4消解体系分别对额日敦-乌日勒、德都红花七味丸、通拉嘎-5、乌珠目-7、给旺-9等五种蒙药样品进行高压微波消解制样,利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)同时测定了镁、铝、钙、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、锶、钼、银、镉和铅等17种无机元素的含量。通过添加标准回收实验,回收率均在97.25%~106.35%之间,验证了分析数据的可靠性。所有元素测定结果的相对标准偏差均小于3.3%,具有良好的准确度和精密度。实验结果表明,其中常量元素Ca,Mg和Fe,Mn,Zn,Cu的含量较高,测定结果可为开发研制蒙药新制剂、研制蒙药的质量控制标准和提高蒙药药效提供理论依据。     

铝基非晶合金微观结构的特点与演变

选择Al90Fe5Ce5和Al83Zn7Ce10非晶合金来研究铝基非晶合金的微观结构的特点和微观结构的演变.在Al90Fe5Ce5非晶合金中,发现亚稳Al6Fe相与被铝相包裹的二十面体准晶相共存.在Al83Zn7Ce10非晶合金中,金属间化合物Al2ZnCe2为凝固过程中的初生相.金属间化合物Al2ZnCe2可以伴随纳米晶粒铝的晶化而析出.抑制在冷却过程中所形成的各种晶核的成长是铝基合金具有很强的非晶形成能力的主要原因.多种相的竞争形核和有限生长导致了铝基合金具有复杂的结构特点 关键词： 铝基非晶合金 二十面体准晶 预峰 化学短程序     

Positron annihilation study of the influence of doping on the 3<Emphasis Type="Italic">d</Emphasis> electron states in the Ni<Subscript>3</Subscript>Al intermetallic compound

The 3d electron states in Ni₃Al single crystals doped with Fe, Co, and Nb have been investigated using angular correlation of annihilation radiation (ACAR). The ACAR spectra contain information on the momentum distribution of valence electrons and strongly bound 3d electrons of the intermetallic compound. It has been established that the positrons in the Ni₃Al crystals predominantly annihilate in the nickel sublattice from delocalized states. The doping of the compound by the third element leads to a variation in the momentum distribution of Ni 3d electrons due to the change in the character of interatomic bonds. An analysis of the momentum distribution has demonstrated that the niobium atoms increase the covalent component of the chemical bond as compared to the binary compound due to the d _Nb-d _Ni hybridization. The doping with cobalt atoms also enhances the tendency toward the formation of the covalent bond. At the same time, iron atoms have a weak effect on the electronic structure of the intermetallic compound.     

Positron annihilation spectroscopy characterization of effect of intermetallic nanoparticles on accumulation and annealing of vacancy defects in electron-irradiated Fe–Ni–Al alloy

The effect of intermetallic nanoparticles like Ni₃Al and nanoparticles of an Fe-rich bcc phase on the evolution of vacancy defects in an fcc Fe–34.2 wt% Ni–5.4 wt% Al model alloy under electron irradiation at elevated temperatures (423 and 573 K) was investigated using positron annihilation spectroscopy. Nanosized (1–8 nm) particles, which are homogeneously distributed in the alloy matrix, cause a several-fold decrease in the accumulation of vacancies as compared to their accumulation in a quenched alloy. This effect depends on the size and the type of nanoparticles. The effect of the nanoparticles increases when the irradiation temperature increases. The irradiation-induced nucleation and the growth of intermetallic nanoparticles were also observed in an alloy pre-aged at 1023 K under irradiation at 573 K. Thus, a quantum-dot-like positron state within ultrafine intermetallic particles, which we revealed earlier, allows control of the evolution of coherent precipitates like Ni₃Al, along with vacancy defects, during irradiation and subsequent annealing. Possible mechanisms of the absorption of point defects by nanoparticles are discussed.