Sol-gel法制备La1-xSrxMnO3巨磁电阻薄膜材料

利用sol-gel法在单晶硅Si(100)衬底上,制备了钙钛矿La_1-xSr_xMnO₃(LSMO)低织构纳米晶薄膜.考察了制备条件对LSMO成相、晶粒的粒度和表面形貌的影响,研究了其磁特性和磁电阻性能.结果表明,La_0.7Sr_0.3MnO₃薄膜磁电阻效应在相当宽的温度范围内不随温度改变,在6T磁场中室温下磁电阻比MR值可达-30%.     

LaAlO3(100),(110)和(111)衬底上La0.7Sr0.3MnO3薄膜的输运和光诱导特性研究

采用脉冲激光沉积(PLD)的方法分别在LaAlO3(100),(110)和(111)衬底上沉积了La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)外延薄膜,研究了不同晶面取向对薄膜输运和光诱导特性的影响。实验结果表明随着垂直膜面晶格不匹配度的增加,薄膜的相变温度向低温方向移动,而电阻率和光致电阻率变化值(Δρ)则增大,分析表明这一现象的出现可归结于晶格失配致使双交换作用减弱。     

氧化锌有序结构在Au(111)和Cu(111)上的生长（英文）

利用NO_2或O_2作为氧化剂,研究了氧化锌在Au(111)和Cu(111)上的生长和结构。NO_2表现了更好的氧化性能,有利于有序氧化锌纳米结构或薄膜的生长。在Au(111)和Cu(111)这两个表面上,化学计量比氧化锌都形成非极性的平面化ZnO(0001)的表面结构。在Au(111)上,NO_2气氛下室温沉积锌倾向于形成双层氧化锌纳米结构;而在更高的沉积温度下,在NO_2气氛中沉积锌则可同时观测到单层和双层氧化锌纳米结构。O_2作为氧化剂时可导致形成亚化学计量比的ZnOx结构。由于铜和锌之间的强相互作用会促进锌的体相扩散,并且铜表面可以被氧化形成表面氧化物,整层氧化锌在Cu(111)上的生长相当困难。我们通过使用NO_2作为氧化剂解决了这个问题,生长出了覆盖Cu(111)表面的满层有序氧化锌薄膜。这些有序氧化锌薄膜表面显示出莫尔条纹,表明存在一个ZnO和Cu(111)之间的莫尔超晶格。实验上观察到的超晶格结构与最近理论计算提出的Cu(111)上的氧化锌薄膜结构相符,具有最小应力。我们的研究表明,氧化锌薄膜的表界面结构可能会随氧化程度或氧化剂的不同而变化,而Cu(111)的表面氧化也可能影响氧化锌的生长。当Cu(111)表面被预氧化成铜表面氧化物时,ZnOx的生长模式会发生变化,锌原子会受到铜氧化物晶格的限域形成单位点锌。我们的研究表明了氧化锌的生长需要抑制锌向金属基底的扩散,并阻止亚化学计量比ZnOx的形成。因此,使用原子氧源有利于在Au(111)和Cu(111)表面上生长有序氧化锌薄膜。     

厚度效应对La0.67Ca0.33MnO3单晶薄膜电输运特性的影响

研究了外延La0.67Ca0.33MnO3（LcMO）／SrTiO3（100）和LCMO／NdGaO3（110）（NGO）薄膜的电输运特性随薄膜厚度的变化。尽管LCMO／STO和LCMO／NGO表现出不同的晶格畸变，但是，研究发现，在结构与输运特性之间没有直接的依赖关系，表现晶格应变效应对薄膜的电输运特性没有影响，如电阻率、金属-半导体转变、极化子激发能。     

Si衬底上生长的铁硅化合物结构和取向分析

采用分子束外延法分别在650-920 ℃的Si（110）和920 ℃的Si（111）衬底表面生长出铁的硅化物纳米结构,并主要分析了920 ℃高温下纳米结构的形貌、组成相及其与Si 衬底的取向关系. 扫描隧道显微镜（STM）研究表明,920 ℃高温下,Si（110）衬底上生长的铁硅化合物完全以纳米线的形式存在,且其尺寸远大于650 ℃低温下外延生长的纳米线尺寸;Si（111）衬底上生长出三维岛和薄膜两种形貌的铁硅化合物,其中三维岛具有金属特性且直径约300 nm、高约155 nm,薄膜厚度约2 nm. 电子背散射衍射研究表明920 ℃高温下Si（110）衬底上生长的纳米线仅以β-FeSi₂的形式存在,且β-FeSi₂相与衬底之间存在唯一的取向关系：β-FeSi₂（101）//Si（111）;β-FeSi₂ [010]//Si[110];Si（111）衬底上生长的三维岛由六方晶系的Fe₂Si 相组成,Fe₂Si 属于164 空间群,晶胞常数为a=0.405 nm,c=0.509 nm;与衬底之间的取向关系为Fe₂Si（001）∥Si（111）和Fe₂Si[120]//Si[112].     

化学溶液分解法制备(Bi0.9Nd0.1)2Ti2O7薄膜

采用化学溶液分解法（CSD）在p—Si（111）衬底上制备了（Bi0.9Nd0.1）2Ti2o7薄膜。用X射线衍射技术分析了薄膜的结构和结晶性，结果显示，在600℃退火10min得到了结晶性较好、表面致密的多晶薄膜；用原子力显微镜描述了薄膜的表面形貌，与在XRD中观察到的择优取向是一致的；同时还研究了薄膜的电学性能。结果表明，在0～6V范围内，薄膜的漏电流小于1．53×10^10A；在室温100kHz下，其介电常数为166，介电损耗因子为0．227，显示出薄膜具有较好的绝缘性和介电性能。     

掺钠钼电极在硒化铜铟镓（CIGS）太阳能薄膜电池应用

适量钠元素对铜铟镓硒薄膜生长具有促进作用,本文主要研究了掺钠钼电极特性及其对铜铟镓硒薄膜太阳能电池性能的影响。利用磁控溅射方法制备不同厚度的钼钠/钼（MoNa/Mo）薄膜作为背电极,并在（MoNa/Mo）薄膜电极上蒸镀铜铟镓硒（CIGS）薄膜,并利用单质硒源硒化处理后制备CIGS薄膜电池。SEM和XRD结果表明采用三层叠层Mo/Mo/MoNa薄膜做电极的MoNa容易被氧化,电阻率增加,采用四层叠层Mo/Mo/MoNa/Mo薄膜电极方式有效降低电阻率,阻止MoNa被氧化,CIGS晶粒较大且致密。在同一条件下,在不同MoNa/Mo厚度电极上制备CIGS薄膜电池,80nmMoNa厚度上的CIGS薄膜电池效率达6.54%。     

La2／3Ca1／3MnO3／YBa2Cu4O8／La2／3Cal／3MnO3三层薄膜中的各向异性磁电阻

研究了La2/3Ca1/3MnO3(LCMO)／YBa2Cu4O8(YBCO)／LCMO三层薄膜中的各向异性磁电阻。LCMO单层膜和三层膜都表现出面内各向异性，磁电阻对θ(磁场方向和偏置电流方向的夹角)和Ф(磁场方向和薄膜表面的夹角)表现出正弦三角函数的依赖关系。在低场下，无论在面内还是面外都发现了正的磁电阻。     

金刚石附氢(100)面脱氢势垒的量子化学研究

采用MNDO（UHF）方法计算了金刚石（100）－（1×1）：2H双氢化表面和（100）－（2×1）：H单氢化表面的脱氢势垒，论证了决定金刚石附氢表面脱氢势垒大小的主要因素是气相－表面吸附氢原子间的相互排斥大小，得出（100）面两种表面结构脱氢势垒的理论预言值分别为71和59kJ·mol-1，均大于（111）面脱氢势垒的理论预言值42kJ·mol-1．揭示了在同等生长条件下金刚石（111）面可供成核和生长的反应基多于（100）面，与实验上得到的同等生长条件下（111）面的相对生长率大于（100）面的结论是一致的。     

La0.7Sr0.3MnO3纳米颗粒复合体系的磁电阻增强效应

在La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO)纳米颗粒体系中, 采用高TC铁磁性的绝缘氧化物CoFe2O4(CF)以及低TC具有铁磁-顺磁转变的半金属体Nd0.7Sr0.3MnO3(NSMO)与之复合, 考察复合对磁电阻性能的影响. 结果表明, 两种复合均能够使MR得到大幅度的增强, LSMO/CF的增强出现在较高温度区域, 而LSMO/NSMO的增强出现在低温区域. 认为前者与自旋电子散射有关, 而后者是由于颗粒隧穿所致. 选择高TC铁磁性的化合物对纳米LSMO进行复合, 可望在室温区得到增强的磁电阻效应.     

Nd-Sr-Mn-O钙态矿锰氧化物的低场磁电阻效应

采用固相烧结法和脉冲激光沉积法分别制备了钙态矿型锰氧化物Nd1-xSrxMnO3(x=0．1，0．2，0．3，0．4，0．5)大块多晶和Nd0．7Sr0．3MnO3在(100)LaAlO3基片上的单取向薄膜样品，分别研究了这些样品的磁电阻效应。研究表明，在多晶样品中，x=0．3时具有最大的磁电阻比，其值在240K和1T磁场下可达24．2％。对于同一成分的外延薄膜，发现磁电阻随着沉积时基片温度Ts的升高而下降，当Ts=500℃时的制备态薄膜在同样条件下的磁电阻可达84％，随着外加磁场增大到5T，磁电阻将线性增大到275％。并讨论了造成单取向膜和块材磁电阻不同的原因。     

氧化银纳米粒子的制备及其动态受激荧光

采用真空蒸发沉积法和辉光放电氧化法,制备了粒径在5～30 nm之间的可控、空间分布均匀、高纯度的氧化银纳米薄膜,使薄膜成岛状生长和避免光照是制备过程中的两个关键问题.用XPS分析了Ag 3d和O 1s轨道的结合能,计算了银和氧的原子比,证明其成分为Ag2O,用XRD确定了氧化银纳米薄膜最强的衍射峰分别对应Ag2O的（111）、（110）、（200）、（211）晶面族.研究了这种薄膜在可见光波段的光吸收,计算得氧化银的禁带宽度为2.8 eV.在蓝光持续照射几分钟激活后,观察到了其中纳米粒子在蓝光激发下发黄光和绿光,在绿光激发下发红光的现象,这种光致发光具有动态“闪烁”的特点.提出了氧化银光分解引入缺陷能级（如Ag3O, Ag2＋O和Ag3＋O）新的理论模型并对此现象进行定性的解释.     

TTF、TCNQ及电荷转移复合物TTF-TCNQ在Au（111）表面吸附的ECSTM研究

研究发现当电极电位处于双层区时,三种分子在Au（111）电极表面均可形成高度有序的吸附结构.TTF与TCNQ分子有序吸附层的单胞结构分别为（6×3）和（4×7）,如图1中的模型所示,分子均是以平躺的方式吸附在Au（111）电极表面.而当电极电位向负方向移至0.08V（RHE）时,TCNQ分子的吸附结构发生了相转变,形成了一种单胞为（3√3×12）的新型结构.这是由于在较负的电位下,TCNQ分子与金电极之间的作用减弱,而相邻分子之间的排斥作用占据主导地位,使得相邻分子间的角度由原来的60°增大至90°,单胞结构发生了相应的改变.电荷转移复合物TTF-TCNQ在Au（111）表面则构筑了层状吸附结构,而且分子不再以平躺形式进行吸附,而是采取肩并肩站立的方式堆积成有序结构,与单纯两种分子在吸附结构和吸附方式上均不相同,如图2所示.此时π-π堆积作用在分子的组装过程中占据主导地位,该堆积方式与TTF-TCNQ单晶和薄膜的结构具有一定的相似性.     

Ca掺杂的CeO_2模型催化剂的形貌和电子结构及其与CO_2分子的相互作用（英文）

利用扫描隧道显微镜、X射线光电子能谱和同步辐射光电子能谱研究了CeO_2(111),部分还原的CeO_(2-x)(111)(0 x 0.5)以及Ca掺杂的CeO_2模型催化剂的形貌、电子结构以及它们与CO_2分子间的相互作用。CeO_2(111)和部分还原的CeO_(2-x)(111)薄膜外延生长于Cu(111)单晶表面。不同Ca掺杂的CeO_2薄膜是通过在CeO_2(111)薄膜表面室温物理沉积金属Ca及随后真空退火到不同温度而得到的。不同的制备过程导致样品具有不同的表面组成,化学态和结构。CO_2吸附到CeO_2和部分还原的CeO_(2-x)表面后导致表面羧酸盐的形成。此外,相比于CeO_2表面,羧酸盐物种更易在部分还原的CeO_(2-x)表面生成,而且更加稳定。而在Ca掺杂的氧化铈薄膜表面,Ca~(2+)离子的存在有利于CO_2的吸附,且探测到碳酸盐物种的形成。     

P{VDF—TrFE）纳米纤维薄膜的柔性压力传感器

采用静电纺丝方法制备了不同含量的偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物（P（VDF—TrFE））纳米纤维薄膜。通过P（VDF—TrFE）纳米纤维薄膜和柔性电极的结合，设计制作了一种针对医疗和服饰等领域应用的新型柔性压力传感器。利用扫描电镜和X射线衍射分析的方法分别对P（VDF—TrFE）纳米纤维的形貌和晶体结构进行了表征，并通过自制的测试系统获得了柔性压力传感器的灵敏度。结果表明：静电纺丝得到的纳米纤维具有较高的结晶度和β相结晶含量，其中P（VDF—TrFE）（n（VDF）／n（TrFE）=77／23）纳米纤维的口相结晶含量达到了51．3％，同时这种纳米纤维薄膜具有柔软、透气和生物相容性好等优点；基于电纺纳米纤维的柔性压力传感器具有良好的响应性能。P（VDF—TrFE）（T／（VDF）／n（TrFE）=77／23）压力传感器具有最高为60．5mV／N的灵敏度，接近于其塑性薄膜传感器，但塑性薄膜传感器的柔软性和透气性较差     

金刚石晶形显露的化学控制

采用热丝化学气相沉积法（HPCV），研究了N2、O2对金刚石晶形显露的影响。发现微量的氮气的加入（[N2]／[CH4]＜1％）有利于金刚石（100）晶面的显露，且不会降低金刚石晶形的完整性；微量氧的加入有利于金刚石（111）面显露．采用氧辅助控制金刚石膜（111）织构生长，可以使X射线（111）峰摇摆曲线的半宽降到6．2°．氮或氧的加入扩大了织构生长金刚石（100）或（111）膜的基片温度范围．     

不同晶面Cu2O光催化还原Cr（VI）的性能

Cr(VI)具有高毒性和强诱变致癌性,且能稳定存在于自然界中,对人类和自然环境危害极大.而容易沉淀和吸附在固体上的Cr(III)毒性较小,约为Cr(VI)的千分之一.因此,将Cr(VI)还原为Cr(III)是处理含铬废水的有效途径.光催化还原是一种环境友好的新型技术,基于可见光的催化还原处理含Cr(VI)废水能够在常温常压下进行,具有经济、高效、清洁和无二次污染等特点而受到广泛关注.采用适宜的晶面生长控制剂,调变不同晶面的相对生长速率,可制得暴露不同晶面、具有多种形貌的Cu2O.将这些具有不同晶面的Cu2O用于光催化氧化降解有机污染物的研究表明, Cu2O的光催化氧化性能与其所暴露的晶面密切相关,其表面残留的用作晶面生长控制剂的表面活性剂对其催化性能有重要影响.相对而言,将Cu2O用于光催化还原Cr(VI)的研究较少,关于晶面导向剂油酸对其光催化还原Cr(VI)性能的影响尚未见报道.
　　本文采用液相法,首先合成了仅暴露Cu2O{100}晶面的立方体(Cub),进而通过控制晶面导向剂油酸的用量,制得仅外露Cu2O{111}晶面的八面体(OctO)和仅暴露Cu2O{110}晶面的十二面体(RhdO),继而再将OctO和RhdO在C3H6-O2等混合气中于215 oC处理30 min,通过此温和氧化除去表面油酸,获得了具有洁净表面的八面体(Oct)和十二面体(Rhd)的Cu2O.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对其物性特征进行了表征.在LED可见光辐照下,对比评价了具有不同晶面的Cu2O光催化还原Cr(VI)的性能,研究了暴露晶面及晶面导向剂油酸等对Cu2O光催化还原Cr(VI)的影响.
　　XRD研究表明,采用液相法及温和氧化处理可制得纯相的Cu2O,其XRD图中无Cu及CuO等杂峰出现. SEM观测结果表明,所得Cu2O样品形貌均一性较好,采用丙烯选择氧化去除表面油酸后, Cu2O的形貌无明显改变,仅其外表面略有粗化. FT-IR分析进一步说明,去除表面油酸后,其物相仍为Cu2O,没有出现CuO的红外特征吸收.
　　动力学研究结果显示, Cu2O光催化还原Cr(VI)具有准一级反应动力学特征,晶面导向剂油酸的存在能够在一定程度上减缓光腐蚀和酸腐蚀,有助于较长时间内保持Cu2O光催化还原活性,而对Cu2O光催化速率没有影响.以单位比表面积速率常数为比活性指标,不同晶面Cu2O光催化还原Cr(VI)的活性次序为{111}>{110}>{100}. Cu2O不同晶面的原子配位情况差异明显,且{100}晶面的表面能较低,由此可较好解释具有不同晶面Cu2O光催化还原Cr(VI)活性的不同.八面体Cu2O的{111}面上同时存在配位饱和与配位不饱和Cu,而菱形十二面体Cu2O的{110}面上只有配位饱和Cu,立方体Cu2O的{100}面上只有配位不饱和O.相对于Cu2O的{100}晶面,具有更高表面自由能的{111}和{110}晶面易于产生光生电子-空穴对,从而表现出较{100}晶面更高的光催化活性.而Cu2O{111}晶面表现出更高光催化活性的原因可能是： Cu2O{111}晶面上存在的不饱和Cu可作为活性位点,在某种程度上有利于光生电子-空穴对分离,减少光生电子-空穴对复合,从而提高光催化还原速率.     

重掺杂Sm时La（0．6-x）SmxSr0．33MnO3的磁电性质

通过测量样品的磁化强度-温度（M-T）曲线、磁化强度-磁场强度（M-T）曲线、电阻率-温度（ρ-T）曲线及磁电阻（magnetoresistance）-温度（MR-T）曲线，研究了Sm重掺杂（x=0．40，0．50，0．60）对La（0．6-x）SmxSr0．33MnO3磁电性质的影响。发现随着Sm掺杂量增加，样品从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态和反铁磁状态转变；x=0．60时的输运性质在其磁背景下发生异常；掺杂引起的磁结构变化和额外磁性耦合将导致庞磁电阻效应。低温金属型导电的输运机制主要是电子．磁子相互作用，     

氯仿改性聚（3-己基噻吩）有机电化学晶体管及其神经突触功能模仿

通过旋涂法制备了有机半导体聚（3-己基噻吩）（P3HT）薄膜，在二氯苯溶剂中引入氯仿对P3HT薄膜进行改性。以改性的P3HT薄膜作为沟道层，以离子凝胶作为电解质层制备了有机电化学晶体管（OECT）。通过原子力显微镜、紫外-可见光谱和拉曼光谱探究了氯仿改性对P3HT薄膜粗糙度和分子有序度的影响，采用半导体参数仪研究了氯仿改性对材料电学性能的影响。实验结果表明，氯仿改性降低了P3HT薄膜的粗糙度，提高了分子排列的有序度。氯仿改性后的OECT在-0.5 V和-1.0 V的电脉冲刺激下呈现显著的神经突触兴奋脉冲电流响应特性，相比于未改性的器件，电导调控幅值分别增加了约2倍和16倍，且延长了其保持特性。基于氯仿改性OECT的人工神经突触网络将MNIST手写数字识别准确率从73.6%提高至92.7%，有望在高性能神经形态计算方面发挥重要作用。     

不同晶面Cu_2O光催化还原Cr(VI)的性能（英文）

Cr(VI)具有高毒性和强诱变致癌性,且能稳定存在于自然界中,对人类和自然环境危害极大.而容易沉淀和吸附在固体上的Cr(III)毒性较小,约为Cr(VI)的千分之一.因此,将Cr(VI)还原为Cr(III)是处理含铬废水的有效途径.光催化还原是一种环境友好的新型技术,基于可见光的催化还原处理含Cr(VI)废水能够在常温常压下进行,具有经济、高效、清洁和无二次污染等特点而受到广泛关注.采用适宜的晶面生长控制剂,调变不同晶面的相对生长速率,可制得暴露不同晶面、具有多种形貌的Cu2O.将这些具有不同晶面的Cu2O用于光催化氧化降解有机污染物的研究表明,Cu2O的光催化氧化性能与其所暴露的晶面密切相关,其表面残留的用作晶面生长控制剂的表面活性剂对其催化性能有重要影响.相对而言,将Cu2O用于光催化还原Cr(VI)的研究较少,关于晶面导向剂油酸对其光催化还原Cr(VI)性能的影响尚未见报道.本文采用液相法,首先合成了仅暴露Cu2O{100}晶面的立方体(Cub),进而通过控制晶面导向剂油酸的用量,制得仅外露Cu2O{111}晶面的八面体(OctO)和仅暴露Cu2O{110}晶面的十二面体(Rhd O),继而再将OctO和Rhd O在C3H6-O2等混合气中于215o C处理30 min,通过此温和氧化除去表面油酸,获得了具有洁净表面的八面体(Oct)和十二面体(Rhd)的Cu2O.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对其物性特征进行了表征.在LED可见光辐照下,对比评价了具有不同晶面的Cu2O光催化还原Cr(VI)的性能,研究了暴露晶面及晶面导向剂油酸等对Cu2O光催化还原Cr(VI)的影响.XRD研究表明,采用液相法及温和氧化处理可制得纯相的Cu2O,其XRD图中无Cu及Cu O等杂峰出现.SEM观测结果表明,所得Cu2O样品形貌均一性较好,采用丙烯选择氧化去除表面油酸后,Cu2O的形貌无明显改变,仅其外表面略有粗化.FT-IR分析进一步说明,去除表面油酸后,其物相仍为Cu2O,没有出现CuO的红外特征吸收.动力学研究结果显示,Cu2O光催化还原Cr(VI)具有准一级反应动力学特征,晶面导向剂油酸的存在能够在一定程度上减缓光腐蚀和酸腐蚀,有助于较长时间内保持Cu2O光催化还原活性,而对Cu2O光催化速率没有影响.以单位比表面积速率常数为比活性指标,不同晶面Cu2O光催化还原Cr(VI)的活性次序为{111}{110}{100}.Cu2O不同晶面的原子配位情况差异明显,且{100}晶面的表面能较低,由此可较好解释具有不同晶面Cu2O光催化还原Cr(VI)活性的不同.八面体Cu2O的{111}面上同时存在配位饱和与配位不饱和Cu,而菱形十二面体Cu2O的{110}面上只有配位饱和Cu,立方体Cu2O的{100}面上只有配位不饱和O.相对于Cu2O的{100}晶面,具有更高表面自由能的{111}和{110}晶面易于产生光生电子-空穴对,从而表现出较{100}晶面更高的光催化活性.而Cu2O{111}晶面表现出更高光催化活性的原因可能是:Cu2O{111}晶面上存在的不饱和Cu可作为活性位点,在某种程度上有利于光生电子-空穴对分离,减少光生电子-空穴对复合,从而提高光催化还原速率.