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.     

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.     

(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.     

退火对Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )体系的结构与磁性的影响

利用溶胶凝胶法制备不同掺杂浓度的Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )(α=0,0.07,0.3,0.5)系列样品,探究了不同退火时间对样品的结构、形貌、磁学性质的影响.X射线衍射分析表明,随着掺杂浓度的提高,样品从单斜相逐渐转变为立方相.掺杂浓度为=0.07的样品为单斜和立方的混合相,且随着退火时间的延长,单斜相的比例逐渐增加.扫描电子显微镜结果表明,样品为几十微米大小的不规则颗粒,不同退火时间对样品形貌无显著影响.磁性测量结果表明,掺杂样品在室温下具有铁磁特性,而且可以利用掺杂浓度和退火时长进行调控.我们认为Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )体系的室温铁磁性可能与Y掺杂导致的样品内氧空位及缺陷有关.     

Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体电学、力学和热学性能的理论研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法对Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2(x=0,0.25,0.5,0.75,1)固溶体的晶格结构、结构稳定性、电子结构、力学和热学性质进行了系统的理论研究.研究结果表明:Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体具有金属性,都是热力学和力学稳定的脆性材料;Sn原子掺杂能在一定程度上提高材料的力学性能,当Sn原子掺杂浓度为0.75时有最大的体积模量,而掺杂浓度为0.5时有最大剪切模量.此外,Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体都具有较高的熔点和德拜温度,其中Ti_3AlC_2,Ti3(Sn_(0.25)Al_(0.75))C_2和Ti3(Sn_(0.5)Al_(0.5))C_2在室温下的晶格热导率均能达到40 W/(m·K)以上,是良好的导热性材料.     

W掺杂对β-Ga_2O_3导电性能影响的理论研究

采用密度泛函理论的平面波超软赝势计算方法,对不同W掺杂浓度下β-Ga2O3的导电性能进行研究.计算了β-Ga2(1-x)W2x O3(x=0,0.0625,0.125)的优化参数、总态密度和能带结构.结果表明,W掺入β-Ga2O3使Ga2(1-x)W2x O3材料的体积增大,总能量升高,稳定性降低.当W的掺杂量较小时,其电子迁移率较大,导电性能也很强.当增加W的掺杂量,Ga2(1-x)W2x O3材料的平均电子有效质量就略有增大,能隙变得越窄,这与实验的变化趋势相一致.     

Ti_(1-x)Fe_xO_2纳米粉末的制备及性质研究

采用溶胶-凝胶法制备Ti1-xFexO2胶体,然后放入高压反应釜中进行热处理,得到了一组Ti1-xFexO2纳米粉末样品。利用X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对样品的结构进行表征。利用振动样品磁强计(VSM)对样品的磁性进行研究。利用紫外-可见光谱(UV-Vis)以罗丹明B溶液为目标降解物,考察了样品的光催化性能。研究发现,不同掺杂浓度的Ti1-xFexO2样品均为锐钛矿结构。Fe掺杂的样品表现出室温铁磁性,并且铁磁性来源于半导体本征磁性而不是来源于第二相。当掺杂浓度从0.0%增加到0.2%时,光催化活性增强。当掺杂浓度从0.2%增加到0.8%时,光催化活性下降。掺杂浓度为0.2%时光催化活性最好。     

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.     

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.     

Pr含量对Bi_5Fe_(0.5)Co_(0.5)Ti_3O_(15)室温多铁性的影响

采用改良的固相烧结工艺制备了Bi5-xPrxFe0.5Co0.5Ti3O15(BPFCT-x,x=0.25,0.50,0.75,0.80)陶瓷样品.X射线衍射结构分析表明:镨(Pr)含量对样品微观结构产生了影响,但所有样品均为层状钙钛矿结构;BPFCT-x样品的剩余极化强度(2Pr)随着掺杂量的增加呈现出先增大后减小的变化趋势,当Pr含量为0.75时,样品的2Pr达到最大值,为6.43μC/cm2.样品的磁性与铁电性能具有相同的变化规律,室温下样品的剩余磁化强度(2Mr)也呈现出先增大后减小的趋势,并且也在x=0.75时达到最大为0.097 emu/g.随着Pr掺杂量增大,样品的室温下铁电和铁磁性能得到明显改善,并且当掺杂量为0.75时,样品室温多铁性最好.Pr掺杂降低了样品中的缺陷浓度,从而提高了样品铁电畴动性,这有助于提高样品铁电性能.而样品铁磁性能的改善可能与Pr对样品晶格畸变产生的影响有关.     

Mg_2Si_(0.3)Sn_(0.7)掺杂Ag和Li的热电性能对比

采用两步固相法合成了物相均匀的Mg_(2(1–x))Ag_(2x)Si_(0.3)Sn_(0.7)(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)和Mg_(2(1–y))Li_(2y)Si_(0.3)Sn_(0.7) (y=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08)热电材料,测试了室温物理性能和室温至773 K的热电性能,研究了不同掺杂剂的固溶度、微观结构、载流子浓度、电性能和热输运. X射线衍射图谱和扫描电子显微镜图像显示掺杂Ag和Li的固溶度分别为x=0.03和y=0.06.根据单抛物线模型, p型的Mg_(2(1–x))Ag_(2x)Si_(0.3)Sn_(0.7)和Mg_(2(1–y))Li_(2y)Si_(0.3)Sn_(0.7)的有效质量为1.2m0.对比结果表明:掺杂Ag或Li的最大载流子浓度分别达到4.64×1019 cm~(–3)和15.1×1019 cm~(–3);掺杂Li元素的样品有较高的固溶度、较高的载流子浓度和较高的功率因子PF约为1.62×10~(–3) W·m~(–1)·K~(–2);掺杂Li元素样品中较高的载流子浓度能够有效抑制双极效应,显著降低双极热导率; Mg_(1.92)Li_(0.08)Si_(0.3)Sn_(0.7)的最大ZT值0.54,比Mg1.9Ag0.1Si0.3Sn0.7的最大ZT值0.34提高了大约58%.根据Callaway理论,由于质量场波动和应变场波动增强声子散射,掺杂Ag和Li元素样品的晶格热导率比未掺杂样品明显降低.     

不同Sb含量p-SnO2薄膜的制备和特性

采用化学气相沉积方法, 利用Sb₂O₃/SnO作为源材料, 在蓝宝石衬底上制备出不同Sb掺杂量的SnO₂薄膜, 并在此基础上制作出p-SnO₂:Sb/n-SnO₂同质p-n 结器件. 研究表明, 随着Sb含量的增加, 样品表面变得平滑, 晶粒尺寸逐渐增大, 且晶体质量有所改善, 发现少量Sb的掺入可以起到表面活化剂的作用. Hall测量结果证实适量Sb的掺杂可以使SnO₂呈现p型导电特性, 当Sb₂O₃/SnO的质量比为1:5时, 其电学参数为最佳值. 此外, p-SnO₂:Sb/n-SnO₂同质p-n结器件展现出良好的整流特性, 其正向开启电压为3.4 V.     

Ga掺杂对Cu_3SbSe_4热电性能的影响

采用熔融-淬火方法制备了Cu_(2.95)Ga_xSb_(1-x)Se_4(x=0,0.01,0.02和0.04)样品,系统地研究了Ga在Sb位掺杂对Cu_3SbSe_4热电性能的影响.研究结果表明,少量的Ga掺杂(x=0.01)可以有效提高空穴浓度,抑制本征激发,改善样品的电输运性能.掺Ga样品在625 K时功率因子达到最大值10μW/cm·K~2,比未掺Ga的Cu_(2.95)SbSe_4样品提高了约一倍.但是随着Ga掺杂浓度的进一步提高,缺陷对载流子的散射增强,同时载流子有效质量增大,导致载流子迁移率急剧下降.因此Ga含量增加反而使样品的电性能恶化.在热输运方面,Ga掺杂可以有效降低双极扩散对热导率的贡献,同时掺杂引入的点缺陷对高频声子有较强的散射作用,因此高温区的热导率明显降低.最终该体系在664 K时获得最大ZT值0.53,比未掺Ga的样品提高了近50%.     

高压增氧T''相 R2CuO4+δ(R=Nd～Tm)低温磁性研究

T'相R2CuO4稀土铜氧化合物由于尺度效应而产生弱铁磁性行为已经被人们关注,报导了通过高温高氧压(6 GPa,1 000 ℃)合成稀土T'相R2CuO4(R＝Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er和Tm)化合物的结构和磁学性能.磁化率曲线显示,在低温下所有的高压增氧R2CuO4样品都出现新的低温弱铁磁性反常行为,转变温度在28 K附近.新的低温弱铁磁性行为是由于CuO2面上微量氧空穴的掺入,使处于反铁磁有序CuO2面形成局域化的铁磁性团簇造成.实验证明新发现的低温弱铁磁性行为与尺度效应产生弱铁磁性行为属于完全不同的物理机制.结果还预示T'相R2CuO4稀土铜氧化合物很难通过空穴掺杂而实现超导.     

CoxTi1-xO2-δ体材中氢退火引起的铁磁性及结构相变

利用固相反应法在700℃-1000℃不同的温度下、空气中烧结Co3O4和TiO2混合物,制备了(Co3O4)x/3(TiO2)1-x(0相似文献   

Ni-Mn杂化对Mn_(50)Ni_(41-x)Sn_9Cu_x合金中马氏体相变温度和马氏体相磁性的影响

研究了Ni-Mn杂化对Mn_(50)Ni_(41-x)Sn_9Cu_x合金马氏体相变温度和马氏体相磁性的影响.研究表明:在Mn_(50)Ni_(41-x)Sn_9Cu_x(x=0,1,3,5)合金中,随着Cu含量增加,马氏体相变温度和居里温度均降低;自发交换偏置场也随着Cu含量的增加从1182 Oe(1 Oe=79.5775 A/m)降低到0 Oe.马氏体相变温度和马氏体相磁性的变化归因于掺杂Cu削弱了体系中Ni 3d eg与Mn 3d之间的杂化.     

Gd_2Ba_4CuNbO_y的掺杂量及粒度对单畴GdBCO超导块材磁悬浮力的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)研究了Gd2Ba4CuNbOy(GdNb2411)的掺杂量及其初始粉体粒度对单畴GdBCO超导块材磁悬浮力的影响.制备单畴GdBCO超导块材的初始成份为GdBa2Cu3O7-δ:Gd2BaCuO5:GdNb2411=1:(0.4-x):x,x=0、0.02、0.06、0.1、0.14;GdNb2411粒子的初始粒度(d)范围分别在0≤d≤40m、40d≤61m、61d≤120m、120d≤180m.结果表明:(1)GdBCO超导块材的生长形貌与其掺杂量x密切相关,当x≤0.06时,样品具有单畴形貌,且表面光滑平整;当x0.06mol时,样品仍具有单畴形貌,但其表面出现皱褶现象;(2)随着x的增加,样品的磁悬浮力先增大后减小,当x=0.06mol时达到最大25N.(3)掺入样品的GdNb2411粉体粒度越小,最终在样品中生成的GdNb2411粒子的粒径也越小.(4)当固定x=0.06时发现,随着掺杂GdNb2411粉体粒度的减小,单畴GdBCO超导块材的磁悬浮力逐渐增大,当粒度d≤40mm时,样品中的GdNb2411粒度约在100nm～250nm之间,相应样品的磁悬浮力最大,约25N.这些结果对进一步提高GdBCO超导块材的质量具有一定的指导意义.     

Fe掺杂VO_2中的相变和磁性研究

本文主要研究了不同掺杂浓度下V_(1-x)Fe_xO_2的相变特性及其磁性能.我们通过水热法结合固相法制备了粉体样品.在升温和降温的过程中,掺杂量的提升引起了晶格膨胀和相变点的变化,且金属绝缘体转变(MIT)温度附近磁化率的变化越来越弱.磁测量确定了掺杂浓度在0.01到0.05区间内的相分布.随掺杂量x的上升,V_(1-x)Fe_xO_2分别经历了M1-R相变(x=0)、T-M_2-R相变(0.01≤x≤0.04)和M_2-R(x=0.05).掺杂浓度为0.05时相变过程中没有出现三斜结构的T相.磁测量和拟合的结果表明,在Fe掺杂取代了V离子的二聚体中,当掺杂浓度达到0.03时,V~(4+)-Fe~(3+)的磁交换作用达到最大值,且在0.02≤x≤0.03区间内可能存在着磁结构的转变.     

稀土元素Ce/Eu共掺杂对Bi-2201相微结构和超导电性的影响

我们采用传统固相反应法成功制备了系列多晶样品Bi_(1.6)Pb_(0.4)Sr_(2-x)(Ce_(1-y)Eu_y)_xCuO_z(x=0.1,0.2;0≤y≤1),并且用XRD和电阻率分别对其晶体结构和输运性质进行了研究.XRD结果表明,当Ce/Eu共掺杂量x=0.1时,样品成单相,当x=0.2时,会有杂相出现;随着Eu掺杂量的增加及相应Ce掺杂量的减少,样品的晶胞参数a,b稍有增大,晶胞参数c则显著增大;电阻率测量表明,随着Eu掺杂量的增加,样品的超导转变温度Tocnset可以提高到21K,Ce掺杂对超导电性有一定的抑制作用,而Eu掺杂却能够改善超导电性,其中Tconset随Ce/Eu掺杂量的变化可以用电荷转移模型进行合理解释.     

Ti1-xCrxO2±δ体系的相关系、晶体结构和磁性能研究

采用溶胶凝胶法制备了Ti1-xCrxO2±δ体系系列样品.利用扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),粉末X射线衍射分析(XRD)方法研究了Ti1-xCrxO2±δ系列样品的颗粒尺寸、形貌、组分化学态、相关系和固溶区范围;并利用超导量子干涉磁强计对样品的磁性能进行了研究.采用Rietveld结构精修的方法研究了Cr的不同掺杂量对TiO2晶体结构的影响,研究表明,1000℃烧结的样品的固溶区范围是x=0—0.03,为金红石单相;随着Cr掺杂量的增加,金红石相晶胞参数规律性地减小;当x>0.03,为金红石相和CrO2相两相共存.综合XRD和磁性测量结果,500℃烧结的样品的固溶区范围是x=0—0.02,为锐钛矿单相;随着Cr掺杂量的增加,锐钛矿相晶胞参数规律性地减小;当x≥0.04,为锐钛矿相和绿铬矿相(Cr2O3)两相共存.XPS实验结果表明,500℃和1000℃退火的样品中Cr都是以Cr 3和Cr 6两种化学态存在,1000℃烧结的样品中可能有更多的Cr3 转化为Cr6 .根据M-H和M-T曲线的测试结果发现,本文500℃烧结的Ti1-xCrxO2±δ体系样品当x=0—0.02时,为室温铁磁性.当x≥0.04时,由铁磁相和顺磁相所组成,在低温下有较强的铁磁性;室温下主要是顺磁相,铁磁相只占据很小的体积分数.