金属Cu的电子结构和物理性质

本文介绍一种以单原子状态代替单电子状态和以多原子相互作用的势能函数代替Schrodinger方程的方法,以便对金属和合金的结构和性质进行系统的分析。纯金属的原子状态可由若干遵守Pauli不相容原理的基本原子态组成,通过自洽方法确定金属Cu的电子结构是(3d_n)^4.89(3d_c)^4.77(4s_f)^1.34.与这种电子结构相应的多种性质理论值,如晶格常数、结合能、体弹性模量和热膨胀系数随温度的变化都与实验值符合很好。     

RTiFe11金属间化合物的结构与磁性

本文研究了RTiFe₁₁的晶体结构和内禀磁性(R=Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er和Y),并分析了RTiFe₁₁的磁结构与各种磁性离子间的交换作用。发现R为重稀土时,R—Fe交换作用与(g_J —1)²J(J+1)成比例,在R为轻稀土时,要考虑5d-4f电子交换作用因稀土离子而异所带来的修正。分析了在RTiFe₁₁中Fe—Fe交换作用与原子间距的依赖关系,并给出了提高居里温度的实验结果。利用合金的能带模型分析了Fe原子的饱和磁矩,并通过适宜的原子代换研究了提高饱和磁矩的途径。RTiFe₁₁呈现多样性的磁晶各异性性质。利用实验方法测定了Fe次晶格的易磁化方向与磁晶各向异性常数随温度的变化。根据晶场理论,按照点电荷模型计算了稀土离子的磁晶各向异性及其随温度的变化,解释了所观测到的自旋再取向现象。     

金属Ni的电子结构及物理性质

本文依据单原子状态法确定金属Ni的电子结构[Ar](3d_n)^2.69(3d_m)^0.66(3d_c)^5.24(4s_c)^0.25(4s_f)^1.16,计算了势能曲线、晶格常数、结合能、原子磁矩、各种弹性模量、线热膨胀系数和比热随温度的变化。     

铁磁超细微粒的表面磁性

用MS-Xα方法研究了Ni_n(n =2～6)团簇的电子结构和原子磁矩. 与晶体镍相比,有些团簇磁性明显增强,有些磁性明显减弱,有些则呈现出亚铁磁性. 分析发现,团簇的对称性对磁矩有着非常重要的影响. 对称性相似的团簇,磁矩大小也相仿. 仅有极少数原子的小团簇磁矩与团簇尺寸不存在递减或递增的规律性. 其原因是对于小团簇,增减一个原子可以引起对称性的根本变化. 超细微粒表面层由对称性较低的不同多面体构成,多面体排列复杂,整个表面层呈短程有序. 计算结果很好地解释了长期存在的表面磁性异常现象.     

Si和Nb对Fe3Al合金基体和缺陷中价电子密度的影响

通过测量二元Fe₃ Al以及含Si或Nb的Fe₃ Al合金的正电子寿命谱参数 ,计算了合金基体和缺陷处的价电子密度 .结果表明 ,Fe₃ Al合金基体的价电子密度较低 ,当Al和Fe结合成Fe₃ Al时 ,Al原子提供价电子与Fe原子的 3d电子形成局域的共价键 .Fe₃ Al合金中金属键和共价键共存 .Fe₃ Al合金晶界缺陷处价电子密度很低 ,键合力较弱 .在Fe₃ Al合金中加入Si,合金基体和晶界处的价电子密度均降低 ,晶内和晶界处的金属键结合力都减弱 .Si的加入使合金变得更脆 .在Fe₃ Al合金中加入Nb降低了合金中的有序度 ,使晶界缺陷处价电子密度升高 ,金属键结合力增强 .但由于Nb的原子半径比Fe大 ,它取代Fe后晶格发生畸变 ,体积增大 ,导致合金基体的价电子密度降低 ,基体的金属键结合力减弱 .     

团簇中杂质局域磁矩的形成研究

采用密度泛函理论和离散变分方法,以I_h结构的Cu₁₂TM团簇为对象(TM:Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag),系统地研究了杂质TM的局域磁矩及其形成机理,发现杂质TM在Cl₁₂中的局域磁性行为与在块体Cu中及在Al₁₂.团簇中的行为明显不同.除Cr和Mo的磁矩被淬灭为零外,其他的杂质都是磁性的.与杂质在块体d带衬底中的d-d相互作用图象相比,发现在团簇中存在着更为复杂的相互作用,它们影响着杂质的局域磁矩.其中Cu原子的s轨道与杂质原子之间的相互作用对3d和4d杂质的磁矩有重要贡献;Cu原子的p轨道与杂质原子的相互作用对Mn,Fe,Co,Ni,Tc,Ru,Rh的磁矩有关键性影响;Cu原子的d轨道与杂质之间的相互作用对Sc,Ti,V,Y,Zr,Nb的磁矩有关键性影响.     

重电子化合物LiV2O4的电子结构

用第一性原理的FP-LMTO能带计算方法研究了重电子化合物LiV₂O₄的电子结构. 结果表明, Fermi面附近的导带是由V原子的3d电子形成的宽度为2.5 eV的窄能带,是3 d态在立方晶体场中具有t_2g对称性的子带;它与O的2p轨道构成的能带约有1.9 eV的能隙. 计算得出的Fermi能处电子态密度和线性电子比热系数分别是11.1 (states/eV· f^-1·u^-1.)和26.7 mJ/mol·K². Fermi面处的能带色散具有电子型和空穴型两种,呈现出一种复杂的Fermi面结构. L SDA以及GGA计算表明,LiV₂O₄有一个磁矩为1.13 μB/钒原子,总能比LDA基态低约148meV/f·u.的铁磁性基态. 由目前的能带结构计算的结果无法确定这一类Kondo体系的局域磁矩的来源,表明这一化合物中的重电子行为可能有别于在含有4f和5f稀土的重电子合金中观察到的局域磁矩与传导电子的交换作用机制,其中存在量子相变的可能.     

高温超导体的顺磁Meissner效应——II.局域磁矩唯象模型

在前文中提出的实验设计思想 ,对二十几个不同类型的样品进行了系统的研究 .在此基础上提出了一个局域磁矩唯象模型 .通过对实验数据的拟合 ,首次给出了局域磁矩的大小、浓度及其分布 .进而对局域磁矩大小与样品颗粒尺寸、颗粒间的弱连接的关系 ,局域磁矩之间以及局域磁矩与超导抗磁磁矩之间的相互作用等问题进行了讨论 .实验结果表明 ,由局域磁矩模型得到的结论是普遍适用的     

压电晶体中晶格振动对激子性质的影响

本文利用研究极性晶体中晶格振动对激子运动的影响时所采用的方法,研究了压电晶体中晶格振动对激子性质的影响,导出了压电晶体中激子的基态能量、有效质心质量和有效约化质量,以及激子中电子空穴间的有效作用势。研究结果指出:激子的自陷能和激子的有效质心质量与有效约化质量,不仅和电子-声子耦合参数、声速、德拜波数有关,而且前者还与电子、空穴质量比有关,后者与电子空穴间的相对位矢的大小和方向有关。特别值得指出的是:在压电晶体中Wanmer激子的电子空穴间的有效作用势是库伦型的,而在极性晶体中有效作用势是屏蔽型的。     

Pr6Fe13Ge磁结构的M(o)ssbauer谱和中子衍射

通过磁性测量、M(o)ssbauer谱和中子衍射研究了室温下Pr6Fe13Ge的磁结构.磁性原子集中分布在z=0和z=1/2镜面的两侧,被z=1/4,3/4处的非磁性原子分割成M(磁性)/NM(非磁性)/M(磁性)排列的三明治结构.磁性层M内磁矩为共线铁磁耦合,磁矩方向少量偏离ab面,形成小的c轴方向的分量;层与层之间,ab面内的磁矩分量为反铁磁耦合,而c轴方向的分量为铁磁耦合.     

Pr6Fe13Ge磁结构的Mossbauer谱和中子衍射

通过磁性测量、Mossbauer谱和中子衍射研究了室温下Pr₆Fe₁₃Ge的磁结构 .磁性原子集中分布在z=0和z=1 / 2镜面的两侧 ,被z=1 / 4 ,3/ 4处的非磁性原子分割成M(磁性 ) /NM(非磁性 ) /M(磁性 )排列的三明治结构 .磁性层M内磁矩为共线铁磁耦合 ,磁矩方向少量偏离ab面 ,形成小的c轴方向的分量 ;层与层之间 ,ab面内的磁矩分量为反铁磁耦合 ,而c轴方向的分量为铁磁耦合     

晶格反演的嵌入原子法模型及其应用

讨论一种基于晶格反演的嵌入原子法模型 ,其特点是未知函数的参数化是对原子间对势和单原子电荷密度函数的晶格和 ,而不是对原子间对势和单个原子的电荷密度函数进行的 ,其最大优点在于待定参数可以用物理输入解析地表达出来 ,而不是像大多数埋入原子法模型中那样通过拟合来确定 .给出了它在计算点缺陷 (自间隙杂质和空位原子 )和晶体表面形成能方面的应用 .     

由Nd2Fe14B的晶体结构直接给出其价电子结构的分析

本文根据Herbst报道的Nd₂Fe₁₄B晶体结构资料,用余瑞璜的固体与分子经验电子理论中的键距差方法,直接给出了晶体价电了结构。得出在Nd₂Fe₁₄B晶体中处于各种晶位的各类元素的杂阶:B(g)-6,Nd(f)-1,Nd(g)-1,Fe(c)-A15,Fe(e)-A13,Fe(j₁)-A10,Fe(j₂)-C3,Fe(k₁)-A7,Fe(k₂)-A8和相应共价键络;最强键为n₃=0.5819。根据价电子结构计算了各类铁原子周围的电荷分布,通过含Fe原子的水平平面上、下两侧电荷分布的比较,分析了Fe的原子磁矩指向C方向的原因。指出j₂晶位上的Fe原子具有大的原子磁矩(计算值为m^3d)=3.4587_μB,实验值m=3.32_μB)的原因是近邻稀土原子的影响和该原子晶位具有较大结构体积。     

微量氧污染的Ni{001}c(2×2)-Al有序合金表面上CO的分解吸附

本文用真空热蒸镀的方法得到了表面处有微量氧污染的有序表面合金,并用AES,LEED和HREELS研究了CO在该合金表面上的吸附。合金在52,75和105meV处产生三个振动峰,它们分别对应于表面上和表面Al原子以下的Al和氧原子之间的伸缩振动,在室温和低温下(135K),CO分子直立吸附在合金表面Ni原子顶位和最近邻的两个Ni原子桥位上并在250meV 和222meV处产生相应的损失峰。CO暴露量太子2.0L以后,105meV的损失峰强度随CO暴露量的增加有明显的增加,这是由于吸附在表面的CO有部分分解,分解后的氧原子和Al原子结合优先占据表面以下的位置,CO的分解速率与氧污染的多少有关,氧原子越多,分解速率越快。据我们所知,这是第一次在室温下观察到在Ni-Al合金表面上CO的分解。     

铸铁的价电子结构及元素石墨化行为的判据

计算了常用合金元素在铸铁相中的价电子结构.取相结构中最强共价键的键能为结构形成因子“S”,揭示了合金元素原子的电子结构与平衡凝固、非平衡凝固及石墨化的关系.以石墨的结构形成因子及渗碳体最强共价键上的n_A为临界值,提出了合金元素石墨化行为的判据.将此判据用于常用的合金元素,发现理论与实际符合得极好.     

超晶格界面的电子反射与干涉

从电子波动的观点出发，考虑电子波在超晶格阱层／势垒层界面的反射与干涉，讨论超晶格的电子态. 提出一种计算超晶格电子态的新方法. 理论计算出的电子能态与实验结果一致.     

用原位光发射谱研究电子增强热丝CVD金刚石膜生长过程

利用光发射谱对电子增强热丝CVD金刚石薄膜的生长过程进行了原位检测,并实现空间分辨测量,系统地研究了衬底偏压、甲烷浓度、衬底温度等反应条件对原位光发射谱的影响,给出了有关反应基团空间分布及电子能量状态等对金刚石生长极其重要的信息,并同薄膜的生长进行了比较.结果表明甲烷浓度和衬底温度对金刚石膜生长的影响分别来自不同反应机制,提高原子氢的浓度,同时降低CH基团的浓度是生长优质金刚石膜所需的条件.     

高温超导体的顺磁Meissner效应——I.超导小颗粒内的捕获磁通及顺磁磁矩的典型行为

理论和实验证明 :弱磁场下超导小颗粒内部没有捕获磁通的状态 ,其自由能最小 .对于微米尺度的超导小颗粒而言 ,在低场下冷却至低温后 ,零场升温的磁矩中几乎没有捕获磁通的贡献 ,可以认为它完全由样品的顺磁Meissner效应唯一决定 .对超导小颗粒场冷后零场升温的磁矩进行了系统研究 ,得出了顺磁磁矩随温度、时间和磁场变化的基本特征 .并且找出和研究了顺磁Meissner效应的破坏和恢复的方法及条件     

40CrNiMo的价电子结构及其对相变动力学的影响

利用余瑞璜的“固体与分子经验电子理论“对40 CrNiMo奥氏体结构进行了键距差(BLD)分析,依据原子杂化状态、原子磁距、实验键距等已知资料建立了40 CrNiMo奥氏体的价电子结构;用固溶体微观不均匀性理论进行推理揭示了C-Cr,C-Ni,C-Mo在奥氏体中的短程偏聚。用电子显微分析及能谱分析证实了C-Cr,C-Ni,C-Mo偏聚对相变产物的影响。据此,40 CrNiMo等温转变动力学曲线的形成便追溯到合金相的价电子结构。     

热阴极直流放电等离子体化学气相淀积金刚石膜过程中等离子体环境的研究 *

利用光发射谱和Langmuir探针对热阴极直流放电等离子体化学气相淀积(PCVD)金刚石薄膜的等离子体环境进行了原位诊断 ,根据探针和光谱诊断结果定量地计算了在放电电流密度变化过程中基态氢原子和基态CH基团数密度的变化 ,发现基态和激发态的原子氢和CH基团的数密度均因放电密度增加而提高 .电子密度、CH发射的相对强度均随放电电流密度的增加而线性增加 ,而不同的含碳活性粒子的产生与电子温度的升高有关 .将诊断结果与金刚石的生长相联系 ,表明激发态的原子氢的产生促进了金刚石的生长 ,等离子体环境中电子温度和密度的增加对金刚石生长速率提高起着重要的作用 .