Experimental and theoretical assessment of Fe-doped indium-oxide-based dilute magnetic semiconductors

Specimens of iron-doped indium oxide (In_1-xFe_x)₂O₃ with x?=?0.015, 0.03, 0.045 and 0.06, amalgamated through a traditional solid-state reaction method followed by H₂/air sintering, were characterised using an X-ray diffractometer (XRD), a vibrating sample magnetometer (VSM), and a scanning electron microscope (SEM) to investigate their structural, magnetic and morphological properties respectively. According to XRD plots, all the specimens exhibit cubic bixbyite structures along with ancillary phases. Magnetic assessment showed that In₂O₃ has a negative susceptibility, exhibiting diamagnetic behaviour at room temperature. The doping of Fe ions induces ferromagnetic (FM) ordering, which is enhanced with increasing doping content. The strength of the magnetisation increases when the specimens are exposed to H₂ but is reduced on further air sintering. A bound magnetic polaron (BMP) model is successfully fitted to the observed FM data involving localised carriers and magnetic cations. A multivariate assessment viz. a hierarchical cluster analysis (HCA) was used to corroborate and strengthen the experimental determined magnetic properties. A homogeneous particle distribution was observed in all SEM micrographs and is validated through MATLAB-based simulation by applying a watershed segmentation algorithm. Surface plots also confirm the change in magnetic properties with increase in doping concentration.     

The Ising version of the t–J model

The t–J model is analysed in the limit of strong anisotropy, where the transverse components of electron spin are neglected. We propose a slave-particle-type approach that is valid, in contradiction to many of the standard approaches, in the low-doping regime and becomes exact for a half-filled system. We describe an effective method that allows to numerically study the system with the no-double-occupancy constraint rigorously taken into account at each lattice site. Then, we use this approach to demonstrate the destruction of the antiferromagnetic order by increasing the doping and formation of Nagaoka polarons in the strong interaction regime.     

共轭聚合物中均匀无序对极化子输运动力学的影响

基于扩展的Su-Schrieffer-Heeger紧束缚模型和非绝热动力学方法, 研究了共轭聚合物材料中均匀无序效应对极化子输运动力学的影响. 研究发现: 极化子的动力学输运过程由外加电场和均匀无序效应共同决定; 在大部分电场范围下, 均匀无序效应对极化子输运的影响不太明显, 几乎可以忽略; 但在弱电场下, 均匀无序效应不利于极化子输运. 与高斯型无序效应下极化子的输运过程相比, 具有均匀无序的薄膜形貌更有利于极化子输运.     

声子色散和磁场对极性晶体中极化子自陷能的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散和磁场对极性晶体中极化子振动频率和自陷能的影响.计及纵光学(LO)声子色散,在抛物近似下导出了极性晶体中极化子自陷能随电子-纵光学声子耦合常数、回旋共振频率和声子色散系数之间的变化关系.数值计算结果表明极化子自陷能随电子-纵光学声子耦合常数、回旋共振频率和声子色散系数的增大而增大.     

紧束缚模型方法及其在DNA分子中的应用

近年来,紧束缚模型方法被广泛应用于计算生物大分子体系.本文从第一性原理出发,根据紧束缚近似的思想,推导出生物大分子体系中的单电子运动方程.在此基础上给出了紧束缚模型方法中所涉及参数(在位能和迁移积分)的计算公式,在理论上完善了紧束缚模型方法.我们将所提出的参数化方法应用于理想B型DNA分子,给出了各种序列组合下的在位能和迁移积分.此外,我们还计算了周期性DNA分子poly(A)-poly(T)和poly(G)-poly(C)中空穴在位能和迁移积分随格点间距离的变化,为改进现有的SSH极化子模型提供了新的思路,有助于DNA中电荷输运的极化子机理的研究.     

量子棒中强耦合杂质束缚极化子的振动频率

给出了具有椭球边界量子棒经坐标变换成球形边界的哈密顿量。采用线性组合算符和幺正变换的方法研究了在非均匀抛物限制势下量子棒中强耦合杂质束缚极化子的性质。导出了量子棒中强耦合杂质束缚极化子的振动频率和声子平均数随库仑束缚势、电子-声子耦合强度、椭球的纵横比和量子棒的横向和纵向有效受限长度的变化关系。数值计算结果表明:振动频率和声子平均数随电子-声子耦合强度和库仑束缚势的增强而增加,随量子棒的横向和纵向有效受限长度和椭球的纵横比的减小而增大。表现出量子棒的奇特的量子尺寸限制效应。     

Fe3O4薄膜的电输运及光诱导特性研究

用脉冲激光沉积法在(111)Si衬底上成功制备了高度择优取向的Fe₃O₄薄膜.电阻-温度关系表明Fe₃O₄薄膜的Verwey转变(T_V)约在122 K,低温段(T_V)输运特征满足Mott变程跳跃模型,高温段(T>T_V)为小极化子输运.激光作用下的光电导实验发现,在整个温区表现为光致电阻率减小,而且低温段的电阻变化率比高温段要大很多.分析认为Fe₃O₄薄膜的光致电阻率变化主要与激光激发t_2g电子的转移有关. 关键词： 3O₄薄膜')" href="#">Fe₃O₄薄膜 小极化子 光诱导特性     

长程电子关联对有限长聚乙炔链中极化子态的影响

本文采用扩展Hubbard模型, 加上长程关联哈密顿量,在自然边界条件下用自洽场方法研究了有限长反式聚乙炔链中极化子的问题。计算了长程电子关联对极化子的影响并计算了极化子的长程关联能。计算发现长程电子关联使极化子的位形变宽变浅(局域性减弱),在极化子区域,长程电子关联能比平均长程电子关联能要大。当链长增加到100格点以上时,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1663eV,而在极化子区域,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1868eV。     

极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率的关系

采用改进的线性组合算符法和幺正变换方法,研究极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率 的变化关系。得出束缚磁极化子的声子平均数由两部分组成：第一部分是由于电子—体LO声子相互作用所引起的;第二部分则是电子－SO声子相互作用引起的。而且当 时,声子平均数随着回旋共振频率 的增加而迅速增加,这主要是由于磁场的加入使电子声子的相互作用增强而引起的。     

关于电路量子电动力学系统中光子自由度的消除方案

基于超导传输线和超导量子比特相互耦合的电路量子电动力学(quantum Electrodynamics, QED)系统, 是目前固态量子信息领域的一个倍受关注的物理系统, 也是研究量子测量和量子控制的理想实验平台. 由于其中涉及的驱动场和超导传输线谐振腔支持的光子频率都在微波区, 在量子测量和量子控制研究中往往遇到 大量光子数引起的状态空间维数过大带来的数值模拟方面的困难. 为了避免这个困难, 往往采取"消除"光子自由度的办法, 建立一个只保留量子比特状态自由度的有效描述方案. 本文通过对单比特的量子测量动力学的数值模拟, 检验了 "绝热消除"和"极化子变换"两种方案的适用条件. 结果表明, 在量子非破坏(quantum non-demolition, QND) 测量情况下, 极化子变换精确适用于 任意驱动强度和任意(光子)泄漏速率微腔; 但在非QND测量情况下, 极化子变换相对通常的绝热消除方案, 并无优势. 在强泄漏微腔和弱耦合情况下, 两种消除光子自由度的方法都可以较好地描述 测量动力学; 但如果微腔光子泄漏速率不是很大或量子比特与微腔耦合较强, 则需要纳入光子自由度做完整模拟, 此时的量子测量属性是一个尚待研究的课题.