垂直各向异性Ho3Fe5O12薄膜的外延生长与其异质结构的自旋输运

垂直磁各向异性稀土-铁-石榴石纳米薄膜在自旋电子学中具有重要应用前景.本文使用溅射方法在(111)取向掺杂钇钪的钆镓石榴石(Gd_0.63Y_2.37Sc₂Ga₃O₁₂,GYSGG)单晶衬底上外延生长了2—100 nm厚的钬铁石榴石(Ho₃Fe₅O₁₂,HoIG)薄膜,并进一步在HoIG上沉积了3 nm Pt薄膜.测量了室温下HoIG的磁各向异性和HoIG/Pt异质结构的自旋相关输运性质.结果显示,厚度薄至2 nm的HoIG薄膜(小于2个单胞层)在室温仍具有铁磁性,且由于外延应变,2—60 nm厚HoIG薄膜都具有很强的垂直磁各向异性,有效垂直各向异性场最大达350 mT;异质结构样品表现出非常可观的反常霍尔效应和“自旋霍尔/各向异性”磁电阻效应,前者在HoIG厚度小于4 nm时开始缓慢下降,而后者当HoIG厚度小于7 nm时急剧减小,说明相较于反常霍尔效应,磁电阻效应对HoIG的体磁性相对更加敏感;此外,自旋相关热电压随HoIG厚度减薄在整个厚度范围以指数方式下降,说明遵从热激化磁振子运动规律的自旋塞贝克效应是其主要贡献者.本文结果表明HoIG纳米薄膜具有可调控的垂直磁各向异性,厚度大于4 nm的HoIG/Pt异质结构具有高效的自旋界面交换作用,是自旋电子学应用发展的一个重要候选材料.     

银纳米颗粒/多孔硅复合材料的制备与气敏性能研究

采用双槽电化学腐蚀法以电阻率为10-15 Ω·cm的p型<100>晶向的单晶硅片制备了孔径约为1.5 μm, 孔深约为15-20 μm的p型多孔硅, 并以此多孔硅作为基底采用无电沉积法通过调控沉积时间在其表面沉积了不同厚度的银纳米颗粒薄膜. 采用扫描电子显微镜和X 射线衍射仪表征了银纳米颗粒/多孔硅复合材料的形貌和微观结构, 结果表明银纳米颗粒较均匀的分布于多孔硅的表面上且沉积时间对产物的形貌有重要影响. 采用静态配气法在室温下研究了银纳米颗粒/多孔硅复合材料对NH₃的气敏性能. 气敏测试结果表明沉积时间对产物的气敏性能影响较大. 当沉积时间较短时, 适量银纳米颗粒掺杂的多孔硅复合材料由于其较高的比表面积以及特殊的形貌和结构, 对NH₃气体表现出较高的灵敏度、优良的响应/恢复性能. 室温下, 其对50 ppm 的NH₃气体的气敏灵敏度可以达到5.8左右.     

[(Fe/Pt/Fe)/Ag]n多层膜低温合成分离的L10相FePt纳米颗粒

制备了[(Fe/Pt/Fe)/Ag]n多层膜,研究了不同温度退火后的微结构和磁特性.实验结果表明温度高于400℃退火后,样品开始形成L10相的FePt纳米颗粒与Ag基体的复合结构.△M曲线的测量表明FePt颗粒之间不存在交换作用,非常清楚地说明非磁基体Ag有效地隔离了FePt磁性颗粒.有序相的低温合成可能和多层膜结构所造成的界面扩散以及Ag层引入的界面缺陷有关,同时,Ag原子较强的迁移性以及FePt与Ag之间表面自由能的显著差异,使FePt纳米颗粒被Ag隔离.     

量子点器件的三端电测量研究

利用三端电测量方法，研究了调制掺杂二维电子气结构的量子点器件输运特性.报道了可分别测量二维电子气电阻和量子点隧穿电阻的实验方法.实验结果表明：量子点的横向耦合控制了量子点器件在小偏压下的电输运特性. 关键词： 自组装量子点 二维电子气 量子隧穿 肖特基接触     

[(Fe/Pt/Fe)/Ag]n多层膜低温合成分离的L10相FePt纳米颗粒

制备了［（Fe/Pt/Fe）/Ag］n多层膜,研究了不同温度退火后的微结构和磁特性.实验结果表明温度高于400℃退火后,样品开始形成L10相的FePt纳米颗粒与Ag基体的复合结构.ΔM曲线的测量表明FePt颗粒之间不存在交换作用,非常清楚地说明非磁基体Ag有效地隔离了FePt磁性颗粒.有序相的低温合成可能和多层膜结构所造成的界面扩散以及Ag层引入的界面缺陷有关,同时,Ag原子较强的迁移性以及FePt与Ag之间表面自由能的显著差异,使FePt纳米颗粒被Ag隔离. 关键词： L10相 FePt 交换作用     

Bi1-xLaxFeO3±δ薄膜的快速制备及铁电性

样品的制备是对影响样品质量的各个工艺参数进行优化的过程. 传统的试错法是对各个参数逐个进行尝试, 需要的周期较长. 与传统的单参数尝试法相比, 高通量样品制备方法可以对参数实现并行筛选, 因而极大地缩短了优化工艺所需的时间. 本工作借助高通量制备方法成功实现系列镧掺杂BiFeO₃薄膜的快速优化, 包括对烧结温度、镧元素含量和高温固态反应气氛等关键工艺参数的快速筛选, 同时分析了不同生长条件下样品的结构并测试了其铁电性. 实验结果表明: 1) 560 ℃ 烧结可得到单相薄膜; 2)测量不同La含量样品的铁电性, 发现当E=75 kV/cm时, La=15%的样品剩余极化值(2Pr)最大, 约为26.7 μC/cm²; 3) 在纯氧气氛下烧结有助于得到结晶性更好的单相Bi_0.75La_0.25FeO_3±δ 薄膜, 并且能够提高薄膜的铁电性.     

基于低分散激光剥蚀系统-电感耦合等离子体飞行时间质谱的快速元素成像

微量元素在生物体内含量很低,但发挥着重要的作用。因此,生物体内微量元素原位成像具有重要的意义。本文建立了基于低分散激光剥蚀系统-电感耦合等离子体飞行时间质谱（LA-ICP-TOFMS）的快速生物元素成像方法,采用点扫描模式,得到了尾静脉注射银纳米颗粒的小鼠肾脏切片中19种元素成像图,成像分辨率为20 μm,成像速度为每秒40个像素点,与常规LA-ICP-MS成像速度相比提高了约10倍。成像结果表明,不同元素在小鼠肾脏各分区中具有不同的分布模式。建立的LA-ICP-TOFMS成像方法为原位研究生物体内元素提供了直观可靠的手段,有望在生物医学研究中得到更广泛的应用。     

引入纳米氧化层的CoFe/Pd双层膜结构中增强的垂直磁各向异性研究

制备了CoFe/Pd双层结构的界面处或CoFe层 内部引入纳米氧化层后的系列薄膜. 研究结果显示, 引入纳米氧化层后, 可以使薄膜的磁各向异性在退火后从面内转到垂直膜面方向. 并且对于在CoFe层内部引入纳米氧化层的这类样品, 其强烈的垂直磁性可以在相当宽的有效磁性层厚度范围内(1.2-2 nm)维持. 在保持垂直磁性的前提下, 这种特殊的双层膜结构中CoFe磁性层厚度比常规CoFe/Pd 多层膜中的CoFe层厚度至少多出1.4 nm. 本文的研究有助于制备出具有较高热稳定性的垂直磁性器件电极.