一种铅铋合金薄膜低温相的结构及超导物性表征

铅铋(Pb-Bi)合金超导材料被广泛研究,但对其低温物相的结构和超导物性却知之甚少.本文采用低温共沉积和低温退火的方法,在Si(111)-(7×7)衬底生长的Bi(111)超薄薄膜上制备了铅铋合金薄膜,利用扫描隧道显微术对其结构和电子学性质进行表征.通过结构表征,确定了薄膜中存在相分离,同时存在具有三次对称性的纯Bi(111)相和合金相Pb_(1–x)Bi_x,可归属于部分铋取代的Pb(111)结构.通过电子学性质测量,进一步证实了Bi(111)相中特征的电子学结构及合金相中的超导行为.变温实验表明,合金相Pb_(1–x)Bi_x的超导转变温度是7.77 K,属于强耦合超导体.测量了由Bi(111)-Pb_(1–x)Bi_x组成的正常金属-超导体异质结和超导体-正常金属-超导体异质结中的邻近效应,指出了超导穿透深度可能受界面接触面积的影响.考虑到铋可能具有的拓扑属性, Bi(111)-Pb_(1–x)Bi_x面内异质结界面结构可进一步用于研究其新奇物理效应.     

(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Oy单相样品的超导电性与载流子浓度

对(Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_y单相样品进行不同条件下的热处理,通过X射线衍射、电阻-温度关系、交流磁化率,以及Hall系数等测量,发现样品均具有较好的单相性,随着热处理条件的变化,其超导转变中点温度(T_c)有规律地分布在100—110K之间,T_c随载流子浓度(n_H)的增加而升高。实验结果表明,热处理条件对样品的相结构、超导 关键词：     

Bi2Te3(111)和Al2O3(0001)衬底对Bi(111)双原子层的电子结构及拓扑性质的影响

晶体铋沿(111)面方向的双原子层及薄膜具有新奇的拓扑性质.在实验生长或者实际应用中,其必然与衬底接触.本文采用紧束缚近似方法与第一性原理计算研究了Bi双原子层及其与Bi₂Te₃和Al₂O₃衬底形成的异质结的电子结构.计算结果表明, Bi双层是具有0.2 eV的半导体.当其与具有拓扑表面态的Bi₂Te₃形成异质结时,两者电子态之间有很强的杂化,不利于Bi(111)双层拓扑电子态的观测.将其放在绝缘体Al₂O₃(0001)时,导带与价带与衬底电子态杂化较小,并且展现出巨大的Rashba自旋劈裂.这是由于衬底诱导Bi(111)双原子层中心反演对称性破缺和自旋-轨道耦合共同作用的结果.进一步采用紧束缚近似计算得到的结果发现,衬底Al₂O₃(0001)对Bi(111)双层的作用等效于一个约为0.5—0.6 V/?(1?=0.1 nm)的外电场.此外, Bi(111)双原子层与衬...     

MnBiAl薄膜的磁光及磁性能研究

用真空电子束蒸发制备了MnBi_xAl_0.15薄膜.当0.4≤x≤0.7时,MnBi_xAl_0.15薄膜的Kerr角与MnBi_x薄膜相比有显著增大;而当x＞0.7时,MnBi_xAl_0.15的Kerr角则比MnBi_x的要不,633nm波长测量时,MnBi_{0.5Al0.15的Kerr角为2.75°,而相对应的MnBi0.5薄膜只有1.56°.MnBi05Al0.15薄膜的室温饱和磁化强度Ms为3×10⁵A/m,比MnBi0.5薄膜的Ms(4×10⁵A/m)要小.推测当0.4≤x≤0.7时,Al可能部分占据Bi空位和部分取代Mn位,由于晶格收缩使得Mn 3d电子与Bi 6p电子的杂化概率增大,从而导致其Kerr效应增强. 关键词：}     

Au(110)表面结构和氧原子吸附的第一性原理研究

用密度泛函理论(DFT)研究了金属Au(110)表面结构以及氧原子的吸附状态.计算得到Au(110)-(1×2)缺列再构表面原子的弛豫分别是-15.0%(Δd₁₂/d₀)和-1.1%(Δd₂₃/d₀),表面能为52.7 meV/²,功函数Φ=5.00 eV;Au(110)-(1×3)缺列再构表面的Δd_{1 关键词： 缺列再构Au(110)表面 STM图像 氧原子吸附}     

Bi，Sb合金化对AZ91镁合金组织、性能影响机理研究

利用大角重位点阵模型建立了AZ91镁合金α相［0001］对称倾斜晶界原子结构模型，应用实空间的连分数方法计算了Mg合金的总结构能，合金元素引起的环境敏感镶嵌能及原子间相互作用能，讨论了主要合金元素Al及Bi，Sb在AZ91中的合金化行为.计算结果表明，Al，Bi，Sb固溶于α相内或晶界区使总结构能都降低，起到固溶强化作用；合金元素在AZ91α相内趋于均匀分布，在晶界区易占位于三角椎上部.AZ91镁合金中加入Bi或Sb时，Bi或Sb比Al容易偏聚于晶界，从而抑制了Al在晶界的偏聚，促进基体中连续的Mg₁₇Al₁₂相的析出，提高AZ91合金室温性能； AZ91合金中(α相内和晶界区)主要合金元素Al和微加元素Bi，Sb都能够形成有序相Mg₁₇Al₁₂，Mg₃Bi₂或Mg₃Sb₂，且在晶界区形成的量大.Bi，Sb加入AZ91合金中，由于Bi，Sb抑制Al在晶界的偏聚，晶界区主要析出相为Mg₃Bi₂或Mg₃Sb₂，提高镁合金高温性能. 关键词： 电子理论 合金化 晶界偏聚 镁合组织与性能     

金红石型TiO2(110)表面性质及STM形貌模拟

采用密度泛函理论从头计算了金红石型TiO₂(110)表面的相关性质,切片模型含有9层原子,采用化学整比表面结构,晶胞真空层厚度为1.5nm,原子价电子采用超软赝势表达.差分电子密度分布图发现原子附近区域电子密度分布以球对称为主,电子定域形成离子键的趋势较强,但在Ti和O原子之间存在较弱的共价键.模拟了金红石型TiO₂(110)表面结构的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,简称STM)图像,利用Tersoff-Hamann的成像理论,在+2V的正向偏压下,采用一系列变化的数值作为STM探针离表面桥式氧的距离,分析了相关态密度的变化,发现(110)表面的STM形貌凸起部分来自于5—Ti原子,而不是2—O原子(桥式氧),在TiO₂(110)表面结构成像中,电子效应起主导作用,证实了STM实验观察到的亮行是Ti原子的结果. 关键词： 功能材料 密态泛函理论 表面结构 STM像     

Bi底层对FePt薄膜的影响

利用磁控溅射的方法，在玻璃基片上制备了以Bi为底层的FePt薄膜，经不同温度真空热处理得到L1₀-FePt薄膜.研究了Bi做底层对FePt薄膜的有序化温度及矫顽力H_c的影响.实验结果表明：以Bi做底层的FePt薄膜在350℃实现低温有序，同时其H_c也有大幅度提高，并且可以在更大成分范围内获得H_c较高的L1₀-FePt薄膜.利用X射线光电子能谱研究了薄膜中Bi原子的分布情况，利用X射线衍射研究了薄膜的晶体学结构变化.结果表明,Bi底层在退火过程中的扩散促进了FePt薄膜有序度的升高. 关键词： 0-FePt薄膜')" href="#">L1₀-FePt薄膜 有序化温度 底层 扩散     

Mg/B多层膜退火法中不同制备条件对MgB2超导薄膜性质的影响

用Mg/B多层膜退火的方法制备了一系列MgB₂超导薄膜,研究了退火温度、退火时间和薄膜厚度对于MgB₂薄膜性质的影响.厚度为250 nm的Mg/B多层膜经400 ℃低温退火后已经生成超导相,此厚度薄膜750 ℃下退火20—30 min实现最佳超导转变温度（T_c）.前驱膜分层厚度相同时,随着薄膜厚度减小MgB₂薄膜T_c明显降低,而且较薄的膜T_{c关键词： 2}超导薄膜')" href="#">MgB₂超导薄膜 电子束蒸发 超导成相     

MgO(111)衬底MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)在MgO(111)衬底上制备了干净的MgB₂超导超薄膜. 在背景气体压强, 载气氢气流量以及沉积时间一定的情况下, 改变B₂H₆的流量, 制备得到不同厚度系列的MgB₂超导薄膜样品, 并测量了其超导转变温度 T_c, 临界电流密度J_c等临界参量. 该系列超导薄膜沿c轴外延生长, 表面具有良好的连接性, 且有很高的超导转变温度T_c(0) ≈ 35-38 K和很小的剩余电阻率ρ(42 K) ≈ 1.8-20.3 μΩ·cm^-1. 随着膜厚的减小而减小, 临界温度变低, 而剩余电阻率变大. 其中20 nm的样品在零磁场, 5K时的临界电流密度J_c ≈ 2.3×10⁷ A/cm². 表明了利用HPCVD在MgO(111)衬底上制备的MgB₂超薄膜有很好的性能, 预示了其在超导电子器件中广阔的应用前景. 关键词： MgO(111)衬底 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 混合物理化学气相沉积     

多晶Si0.9654Mn0.0346:B薄膜的磁性研究

利用磁控溅射和快速热处理的方法制备了Mn,B共掺的多晶硅薄膜(Si_0.9654Mn_0.0346:B).磁性和结构研究发现薄膜有两个铁磁相.低温铁磁相来源于杂相Mn₄Si₇,高温铁磁相(居里温度T_C～250K)是由Mn原子掺杂进入Si晶格导致.晶化后的薄膜利用射频等离子体增强化学气相沉积系统(PECVD)进行短暂(4min)的氢化处理后发现,薄膜的微结构没有发生变化而饱和磁化强度却随着 关键词： 磁性半导体 硅 氢化     

MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法在6H-SiC(001)衬底上制备干净的MgB₂超导超薄膜.在本底气体压强、载气氢气流量等条件一定的情况下,改变B₂H₆流量及沉积时间,制备得到不同厚度的系列MgB₂超薄膜样品,并研究了超导转变温度T_c、剩余电阻率ρ_(42K)、上临界磁场H_c2等与膜厚的关系.该系列超薄膜沿c轴外延生长,随膜厚度的变小,T_c(0)降低,ρ_(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜,T_c(0) =32.8 K,ρ_(42K) =118 μΩcm,是迄今为止所观测到的厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜最高的T_c值;对于厚度为10 nm的MgB₂膜,T_c(0)=35.5 K,ρ_(42K)=17.7 μΩcm,上临界磁场μ₀H_c2估算为12 T左右,零磁场、4 K时的临界电流密度J_c=1.0×10⁷ A/cm²,是迄今为止10 nm厚MgB₂超薄膜的最高J_c值,且其表面连接性良好,均方根粗糙度为0.731 nm.这预示MgB₂超薄膜在超导纳米器件上具有广阔的应用前景. 关键词： 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 薄膜生长 氢气流量 混合物理化学气相沉积     

Fe-Si-Al合金结构的研究

本文叙述了利用电子显微镜对含10％Si和5％Al的Fe-Si-Al高导磁合金薄膜进行的结构研究。发现了基体为有序面心立方Fe₃(Al,Si)结构,其晶格参数为5.70±0.03?,该值在Fe₃Si和Fe₃Al晶格参数之间,说明部分Si原子为Al原子所置换。并获得三套基体和析出相合成的电子衍射图,相应确定了基体和析出相的取向关系:(001)_基‖(110)_相;[100]_基‖[00I]_相;[010]_基‖[I10]_相。对析出相的萃取碳复型,在电子显微镜中进行选区衍射,获得了立方Fe₃(Al,Si)C_x相的结构。提出:Fe原子占据面心;Al或Si原子占据顶角;C原子占据体心的看法。 关键词：     

溶液旋涂法制备BixY3-xFe5O12薄膜的自旋输运特性

钇铁石榴石(yttrium iron garnet,YIG)的自旋输运特性一直是自旋电子学的研究重点之一.Bi作为YIG最常见的掺杂元素,其薄膜Bi_xY_3-xFe₅O₁₂的磁光特性已经被广泛研究.但Bi³⁺取代Y³⁺对YIG自旋输运的影响规律还没有被系统地研究过.本文利用溶液旋涂法制备了不同掺杂比的Bi_xY_3-xFe₅O₁₂薄膜,并研究Bi掺杂对YIG薄膜形貌结构和自旋输运性能的影响.结果表明Bi掺杂没有改变YIG的晶体结构,掺杂比上升令薄膜的吸收强度增大,带隙减小.XPS表明了Bi³⁺和Bi²⁺的存在.Bi掺杂在自旋输运上的调控体现在Bi_xY_3-xFe₅O₁₂薄膜的磁振子扩散长度相比纯YIG薄膜有所减小.同时研究发现Pt/Bi_x...     

Ag(111)和Au(111)上铋的初始生长行为

半金属铋(Bi)的表面合金具有的Rashba效应,和其具体结构性质有重要关联.本文结合扫描隧道显微镜(STM)和密度泛函理论(DFT),系统地研究了Bi原子在Ag(111)和Au(111)上的不同初始生长行为.在室温Ag(111)上,连续的Ag2Bi合金薄膜会优先在Ag台阶边缘形成;在570 K Ag(111)上,随着...     

诱导磁场对Bi-Mn合金微观结构与磁性的影响

用x射线衍射和低温磁测量方法，系统研究了在外加诱导磁场下制备的Bi Mn合金的微观结构和磁性.结果表明，在外加诱导磁场下制备的Bi Mn wt6%合金呈现典型的双相结构和各向异性特征，MnBi相c轴沿外加诱导磁场方向取向排列.随外加诱导磁场的增大，剩余磁化强度Mr逐渐增大，这说明MnBi相的取向程度越来越好.发现MnBi相的自旋重取向温度TSR随外加诱导磁场的增大逐渐向高温区移动.对外加诱导磁场影响Bi Mn wt6%合金的微观结构和磁性以及该类材料磁各向异性能的物理机理进行了分析和讨论. 关键词： 磁场诱导 Bi Mn合金 MnBi相 定向排列     

FeTe合金结构分析及其薄膜制备

利用固态反应法制备了名义成分为FeTe的合金, 采用X射线粉末衍射技术和Rietveld全谱拟合分析方法测定了其相组成和晶体结构. 研究表明,主相为Fe_1.08Te,空间群为P4/nmm,点阵参数 a = 3.8214(3) Å, c = 6.2875(3) Å, Z = 2, Fe原子占据2a和2c晶位, Te原子占据2c晶位. 利用脉冲激光沉积技术制备的FeTe薄膜超导转变起始温度为13.2 K,零电阻温度为9.8 K. 关键词： FeTe Rietveld结构精修 超导薄膜     

沉积参数对铯铅溴钙钛矿薄膜中CsPb2Br5相结构演变和发光特性的影响

基于化学气相沉积(CVD)法制备的铯铅溴钙钛矿薄膜具有优异的光电特性，然而薄膜通常存在CsPbBr₃和CsPb₂Br₅两个不同的相结构区域。本文通过CVD法制备了铯铅溴钙钛矿薄膜，并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)及荧光光谱仪研究了反应气压与N₂流量对其中的CsPb₂Br₅相结构的影响。实验结果表明，反应气压的变化对CsPb₂Br₅相结构无影响；与此不同，随着N₂流量的减少，薄膜中部分CsPb₂Br₅相结构逐渐转变为CsPbBr₃相结构，其发光也由以～630 nm为主的宽带发射转变为以～530 nm为主的窄带发射。实验表明，N₂流量是调控CsPb₂Br₅相结构和发光特性的有效手段。     

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3和Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3高温超导薄膜内的应变对其微波表面电阻影响的研究

YBa₂Cu₃O_7-δ/LaAlO₃ (YBCO/LAO) 超导薄膜是通过热蒸发沉积方法制备的,实验中使用的Tl₂Ba₂CaCu₂O₈/LaAlO₃ (TBCCO/LAO) 超导薄膜是通过直流磁控溅射方法制备的.通过分析两片超导薄膜的XRD谱计算出了两片超导薄膜内的应变,ΔC_{关键词： YBCO/LAO TBCCO/LAO 超导薄膜 应变 表面电阻}     

理想第二类超导薄膜的纵场临界电流

本文分析了一个在纵向磁场H_e中,载流的理想第二类超导薄膜(ξ(T)《d≤λ(T))的混合态结构。指出,只有当H_e>(H_c1)(d)时,超导膜的混合态才具有无阻负载电流的能力。本文得到的纵场临界电流曲线具有复杂的结构,并且一般均呈现峰值效应。Heaton及Rose-Innes测得的Nb₅₅Ta₄₅合金的I_c-H_e曲线和d>5λ时的理论曲线相比较,在主要特征上是相同的。 关键词：