BaTiO3 /SrTiO3超晶格的激光分子束外延生长与二阶光学非线性研究

使用激光分子束外延 ,在SrTiO₃ ( 1 0 0 )单晶衬底上成功生长了一系列c轴取向的 ,具有原子量级控制精度的BaTiO₃/SrTiO₃超晶格 .利用晶格失配导致的薄膜表面台阶密度的周期性变化 ,讨论了反射式高能电子衍射 (RHEED)强度在BaTiO₃ 层和SrTiO₃ 层中的周期性调制 .系统研究了二阶非线性光学极化率同超晶格结构的关系 .实验测量和理论拟合结果表明 ,BaTiO₃ /SrTiO₃ 超晶格的二阶非线性光学极化率显著增强 ,其最大值比BaTi₃体单晶提高一个数量级以上 .从应力导致的晶格畸变和极化增强出发 ,讨论了二阶光学非线性增强的物理机制     

微波合成BaTiO3加热机制及反应产物的显微结构研究

采用2450MHz微波源、TE₁₀₃单模腔的加热方式合成电子工业广泛应用的BaTiO_3,探讨微波合成的加热机制,其主要影响因素包括合成体系的介电性质和保温结构,研究合成体系的介电性质及它们对材料加热的影响。在低温阶段,TiO₂和BaCO₃对合成体系的升温速率的贡献相接近;在高温阶段,TiO₂的贡献大,同时产物对升温有较大的影响。微波加热与常规合成加热方式有明显的不同。采用微波合成在1 100℃保温3min即可使合成反应完全,且产物的颗粒细小,粒度分布窄,结晶度好,对微波合成工艺对产物相结构,显微结构的影响进行详细研究。     

BaB2O4-Na2B2O4-K2B2O4三元系的研究

本文用实验测定和理论计算相结合的方法,研究了BaB₂O₄-Na₂B₂O₄-K₂B₂O₄三元系.在对该三元系3个侧边二元系相图热力学分析的基础上,用非对称的Toop模型将二元系热力学数据延拓到三元系,计算了BaB₂O₄-Na₂B₂O₄-K₂B₂O₄三元相图,计算结果与该三元系的一个典型垂直截面的测定结果吻合很好.     

K3C60单晶膜的同步辐射光电子谱研究

在C₆₀单晶(111)解理面上制备出厚度约30 nm的K₃C₆₀单晶膜.利用同步辐射光源,在低温下(约150K)测量了样品法向发射的角分辨光电子谱.观察到K₃C₆₀导带和价带明显的色散.导带的光电子谱峰可清晰分辨出4个子峰,这些子峰的最大色散超过0.5eV,并且色散曲线与K₃C₆₀的一维无序晶体结构模型下的能带理论基本吻合,只是子带间隔差异较大.     

R2O3-AIN-AI2O3(R=Ce,Pr,Nd和Sm)系统的相关系

研究了R₂O₃-AIN-AI₂O₃(R=Ce,Pr,Nd和Sm)三元系固相线下的相关系及R₂O₃-AIN-AI₂O₃系统在1700℃的等温截面.发现存有一个组成为RAl₁₂O₁₈N的新相,其结构同β—Al₂O₃.本文对其它轻稀土元素可否形成新相也作了探讨.发现从La到Eu(除了Pm未测外)都能在组成RAl₁₂O₁₈N处形成含N的β-Al₂O₃相.经测定它们的单相区范围为:当R=Nd和Sm时,含Nβ-Al₂O₃相只发生在RAl₁₂O₁₈N组成处;而其它稀土的含Nβ-Al₂O₃相的组成都扩大到纯氧化物一端,即R₂O₃:11Al₂O₃处.经测定RAl₁₂O₁₈N的晶胞常数(a=5.557和c=22.00)几乎不随R而变化.1700℃时,在Nd₂O₃-Nd₂AlO₃N-NdAlO₃三角形区域中存有一个很大液相区.     

YBa2Cu3O7超薄膜生长机制的原子力显微镜研究

在有40nm厚的PrBa₂Cu₃O₇过渡层的(100)SrTiO₃基片上生长了YBa₂Cu₃O₇超薄膜,典型的厚度为2,6,10个原胞层.X射线衍射表明薄膜取向都是C轴垂直于膜面.原子力显微镜观察发现YBa₂Cu₃O₇超薄膜具有层状和螺旋两种生长模式,并且在6个原胞层的生长阶段观察到螺旋位错,而类似的生长特征并没有出现在PrBa₂Cu₃O₇过渡层中.实验结果表明,在 10个原胞层范围内,薄膜的超导转变温度和临界电流密度对厚度有很强的依赖关系.     

LPL3层膜的结构、磁性和磁电阻效应的研究

采用直流溅射法在 ( 1 0 0 )LaAlO3 单晶基片上制备了La_0.67Sr_0.33MnO_3+δ/Pr_0.7Ca_0.3MnO_3+δ/La_0.67Sr_0.33MnO_3+δ(简称为LPL) 3层膜 .用X射线粉末衍射法(XRD)研究了系列样品的摇摆曲线和衍射全图 ,结果表明所有的样品均为高度取向的外延膜 .SQUID磁强计的测量结果证实了 3层膜中磁耦合的存在 .用常规的四端引线法测量了LSMO、PCMO和LPL 3层膜的电阻 ,分析了logρ 1 /T曲线 .由此可以得出如下结论 :具有铁磁性的PCMO中间层在 3层膜中可能起到了内磁场的作用 ,使得LSMO膜的顺磁性被削弱 ,这个作用与外加磁场的作用一样 ,降低了 ρ_max,增大了由金属到半导体的转变温度T_p;PCMO中间层还诱发了LSMO的能隙中的态密度的变化 .以上两个原因使得在零场中样品的电阻率和T_p 随着中间层PCMO的厚度变化而明显变化 .     

Ce:BaTiO3自组织量子点制备及其非线性光学性质 *

报道了激光淀积法制备复合氧化物Ce :BaTiO₃ 自组织量子点 ,利用原子力显微镜、X射线衍射观察了自组织量子点的生长过程及其结构 .分别给出了量子点的尺寸分布、高度分布和面密度 ;讨论了复合氧化物自组织量子点的生长机理 ;利用单光束Z扫描方法研究了自组织量子点的光学非线性折射率 ,并讨论了影响非线性效应增强的因素 .     

外延生长YBa2Cu3O7-x超导薄膜的TEM和SEM研究

本文利用高分辨率透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对高J_c外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜的微观结构进行了观察分析.研究发现,薄膜外延程度的好坏与生长工艺和衬底表面的完整性有直接的关系.实验结果表明(100)SrTiO₃单晶衬底上外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜中影响临界电流密度J_c的因素主要有界面过渡区、缺陷和不同的外延取代等.     

Fe3O4的Mssbauer Faraday效应

本文利用Mossbauer极化谱仪观察到非正分的Fe₃O₄的 Mossbauer Faraday效应.根据实验结果,进一步证实了Fe₃O₄八面位中Fe³⁺和Fe²⁺离子之间的电子跳变是一种局域现象,并计算了两种晶位的无反冲因数f_A和f_B.     

Y1-xNdxSr2Cu2.7Mo0.3O7-δ体系的声子振动谱和输运性质

研究了Y_1-xNd_xSr₂Cu_2.7Mo_0.3O_7-δ(x =0 ,0 .1 ,0 .2 ,0 .5 ,0 .8和 1 .0 )的Ra-man光谱、红外光谱,指出RSr₂Cu_2.7Mo_0.3 O_7-δ结构上与RBa₂Cu₃O_7-δ有显著的差异,而伴随着Nd的掺入,晶体的微结构发生了变化 .结合电阻率和热电势的测量结果 ,我们讨论了这种微结构变化对载流子分布的影响和NdSr₂Cu_2.7Mo_0.3O_7-δ不超导的原因,进而指出在高温超导体中广泛存在的稀土离子尺寸效应也是大稀土离子替代产生的晶体微结构变化的结果     

C3N4硬膜的人工合成和鉴定 *

用微波等离子体化学气相沉积法 (MPCVD)在硅和铂衬底上得到高质量的C₃N₄薄膜 .计算了α-C₃N₄和β-C₃N₄单相X射线谱的峰位和强度 ,沉积膜的X射线谱具有两相的所有强峰 ,证明它是α- 和β- C₃N₄的混合物 .总的N/C比在1.0～2.0之间 .FT-IR和Raman谱支持C—N共价键的存在 .体积弹性模量达到349GPa .对薄膜特性的鉴定提出了一些看法.     

C3N4的制备与结构分析——I.Si衬底上的样品

采用偏压辅助热丝化学气相沉积方法,在Si衬底上合成晶态β-和a-C₃N₄材料.并观察到过渡层C_3-xSi_xN_y的形成.同时提出“晶格匹配选择生长条件”,对由C₃N₄六棱柱单晶棒组成的花状晶团的生长机理给出了定性的解释。     

La0.5Sr0.5CoO3薄膜的外延生长及其电性能的研究 *

系统研究了在LaAlO₃ ,SrTiO₃ 和MgO衬底上、在不同的温度条件下利用脉冲激光法制备的La_0.5Sr_0.5CoO₃薄膜的外延生长和电输运特性 ,测定了薄膜的电阻 温度关系 .研究表明薄膜的电输运性质对其外延结构具有密切的依赖性 ,外延生长的薄膜具有低的电阻率和金属性导电特征 ;在LaAlO3 衬底上在700℃左右外延生长的薄膜具有最佳的性能 ;探讨了这一薄膜的外延生长与其电输运性能的关系及其机理 .     

La2/3Ca1/3MnO3-δ薄膜中磁致电阻温度关系的一种经验描述

在不同磁场H下 ,在 300～ 77K范围内测量了外延L_{a2 /3} Ca_1/3 MnO_3-y薄膜的电阻率ρ(T) ,发现电阻率的温度依赖关系可以按如下的经验公式来描述:ρ(T) =1σ(T) =1/α(M/M_s)² + βexp(-E0/k_BT) ,其中拟合参数α ,β随磁场的变化略有变化,E₀为磁极化子热激活能 ,约等于1 160k_B,M_s 为饱和磁化强度 ,M/Ms采用平均场近似求得,据此对提高CMR效应的可能性作了讨论.     

离子注入对YBa2Cu3O7-x薄膜超导性能的影响

本文报道了Ar和F离子注入对YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜电学性能及结构的影响,通过X射线衍射和电阻温度关系的测量研究了离子注入后YBa₂Cu₃O_7-x薄膜T_c,J_c和结构的变化。实验中发现,在低剂量注入情况下,T_c和J_c随着注入剂量的增加而下降。但是,上临界温度和X射线衍射谱却几乎保持不变。当Ar离子的注入剂量达到1.2×10¹³Ar/cm²时,样品发生金属一半导体相交。当注入剂量大于1.2×10¹³Ar/cm²时,样品的体超导性能基本上完全消失了,X射线衍射峰的强度也有所减弱,最终发生了晶态-非晶态相变,室温电阻率增加了好几个数量级。讨论了超导性能变化及金属一半导体相变的物理起因。     

C60和C70薄膜光吸收谱研究 *

用透射光谱法和光热偏转谱法测得了C₆₀和C₇₀薄膜在宽能量范围(0.6到6.5 eV)的光谱,并计算了吸收系数.根据分子轨道模型分析了C₆₀和C₇₀薄膜的光跃迁行为.Fuller烯薄膜的弱吸收光谱与非晶硅的类似.用Tauc公式确定了C₆₀和C₇₀薄膜的光学带隙分别为1.75和1.65eV.Urbach吸收边和亚隙吸收表明Fuller烯薄膜中存在无序状态,导致带尾态和缺陷态,这虽非C₆₀或C₇₀薄膜所固有,但无序的存在给准确测定Fuller烯薄膜的禁带宽度带来障碍.讨论了偏转介质与衬底对Fuller烯薄膜的弱吸收光谱的影响.     

高TcYBa2Cu3O7/PrBa2Cu3O7超晶格的微结构分析

利用高分辨透射电子显微镜对高T_c YBa₂Cu₃O₇/PrBa₂Cu₃O₇(以下简称为YBCO/PrBCO)超晶格的微结构进行了系统的观察分析,高分辨电子显微象(HREM)表明YBCO/PrBCO超晶格层与层之间具有清晰的衬度,没有界面互扩散,通过HREM象观察,发现衬底表面的原子台阶和缺陷使薄膜最初1—2个晶胞层中出现层错等缺陷,但这些缺陷并没有向薄膜内部扩展,当薄膜厚度超过几个晶胞层后,其结构趋于完整。另外,在HREM照片上还可看出YBCO/PrBCO超晶格的调制周期存在波动,波动范围相当于一个晶胞层厚度,实验结果表明,利用YBCO/PrBCO超晶格研究CuO₂面的二维超导电性时,临界温度T_c和临界电流密度J_c的变化不仅与二维CuO₂面的失耦程度有关,还会受到各种晶格缺陷的影响,对YBCO/PrBCO超晶格和超薄YBCO膜的输运特性进行理论解释时,必须考虑衬底和晶格缺陷造成的影响。     

新概念下的Sn掺杂(La1-xSrx)2Cu1-xSnxO4超导体的MÖssbauer谱研究 *

对新概念指导下而设计的 (La_1-xSr_x)2Cu_1-xSn_xO₄超导体进行了¹¹⁹Sn M_Össbauer谱研究 .对不同掺杂量样品的系统研究表明 ,M_Össbauer谱实验结果进一步证实了Sn以Sn⁴⁺价态存在并占据Cu晶位 ,不存在占据La晶位的Sn^{2 +}离子 .Sn⁴⁺离子附近的局域晶格畸变较小 ,但是随Sn掺杂量有增加趋势 .在对La₂ CuO₄母体进行Sr和Sn同时掺杂所引入的载流子对超导电性的影响存在新的机制 .在新的额外氧机制下 ,讨论了Sn掺杂所导致的额外氧对超导电性的影响 .     

BaTiO3微波合成的反应机理研究

BaTiO₃的微波合成在中间相、产物形貌、颗粒上元素浓度等方面与常规合成均不相同,从实验上说明了微波合成中有非热效应的存在。在微波场中Ba^2+,Ti⁴⁺的扩散都得到很大的增强,由常规合成中基本为Ba²⁺扩散转化为Ba^2+,Ti⁴⁺相互扩散,尽管仍然是以Ba²⁺扩散为主,但Ti⁴⁺的扩散不能忽略。微波合成反应中扩散过程的增强作用主要表现在对扩散系数指前因子及扩散推动力的影响。微波合成过程中没有Ba₂TiO₄中间相的出现,与常规合成有较大的差别,反应的动力学过程分析表明该反应符合Carter方程。在X射线衍射定量分析结果基础上计算微波合成BaTiO₃表观反应活化能为42.26kj/mol,仅为常规反应的1/5。