Fe掺杂对LaBa2Cu3Oy体系的红外光谱和电子顺磁共振谱的影响

我们成功合成了LaBa2Cu3-xFexOy(0≤x≤2.0)系列单相样品.X-光衍射分析显示,在x<2.0的整个掺杂区内样品皆保持为正交结构.晶格常数a,b和c随掺杂量的增加而增大.红外光谱(IR)表明:对于不掺杂的样品,在531cm-1和583cm-1附近有两个显著的吸收峰,分别相应于Cu(1)-O和Cu(2)-O的伸缩振动.在低掺杂区 (0≤x≤0.5),535cm-1峰随x增加向低频方向移动,当x＞0.5时,该声子振动模随x增加反而逐渐硬化.585cm-1处的红外峰在0≤x≤1.0范围内峰位基本不变.高Fe掺杂区(x＞1.0),体系的结构畸变很强,使上述两个红外峰宽化而变成一个宽峰.电子顺磁共振实验(EPR)揭示了不同含量的Fe掺杂对Cu2+的自旋关联行为的影响.本文对不同掺杂区的声子振动,晶格结构和自旋特征进行了分析讨论.     

铁基氟化物超导体SrFe_(1-x)Co_xAsF(x=0,0.125)声子特性的第一性原理计算研究

采用基于第一性原理的平面波赝势方法,计算了铁基氟化物及其钴掺杂超导体SrFe1-xCoxAsF(x=0,0.125)在四方非磁态与正交条纹反铁磁态下的声子谱(声子色散曲线、声子态密度)及电-声子耦合常数.计算发现:条纹反铁磁相互作用下的自旋-声子耦合效应强于电-声子耦合作用使声子谱的宽度减小;自旋效应使声子的有效质量增加导致条纹反铁磁态下Fe原子与As原子的耦合振动频率减小.另外,掺杂和自旋效应是提高电-声子耦合常数的两个有效方法,但计算所得超导转变温度远小于实验测量值,表明铁基超导电性非简单的电-声子耦合配对机理.     

研究一维掺杂声子晶体缺陷模的解析方法

为了对一维掺杂声子晶体的缺陷模进行解析研究,利用多波束干涉原理和布洛赫定理,推导出一维掺杂声子晶体的缺陷模频率的解析公式.利用它对一维掺杂声子晶体的缺陷模进行了解析研究,得到了缺陷模频率的变化规律.该方法克服了其他方法不能对缺陷模进行解析研究的不足,是一种研究一维掺杂声子晶体的缺陷模的精确、有效方法. 关键词： 声子晶体 声波 缺陷模 解析方法     

一维压电Fibonacci类准周期声子晶体传输特性

基于传输矩阵法研究了一维压电Fibonacci类准周期声子晶体的传输特性, 比较了一维Fibonacci序列压电准周期声子晶体与非压电准周期声子晶体以及压电周期性声子晶体的透射性. 计算结果表明:弹性波通过一维准周期结构压电声子晶体时与周期性声子晶体一样会有带隙的出现, 且发现具有压电性的Fibonacci序列准周期声子晶体禁带宽度发生了展宽. 进一步讨论了入射角度对固定频率下声子透射系数的影响,结果表明一维压电Fibonacci序列准周期结构声子透射性依赖于入射角度的选取.     

LaBa2Cu3-xCoxOy体系中声子振动和自旋关联的研究

我们用X射线衍射,红外光谱以及电子顺磁共振等实验手段,对LaBa2Cu3-xCoxOy (0≤x≤1.0)系列样品进行了研究.研究表明:所有样品皆为单相正交结构.对于不掺杂的样品在535cm-1和585cm-1附近有两个显著的吸收峰,分别相应于Cu(1)-O(1) 和Cu(2)-O(2) 的伸缩振动.在低掺杂区(0≤x≤0.5)535cm-1处的红外峰随x增加向低频方向移动,而585cm-1处的红外峰位置基本不变.当x＞0.5时,这两个峰逐渐宽化,最后变成单个宽峰(x=1.0).掺杂样品在657cm-1处的声子振动模随掺杂量增加向高频方向移动,该峰为Cu(1)-O(4)的伸缩振动模.本文分析了晶体结构和声子振动以及自旋关联变化的相互关系.     

Nd0.3Sr0.7Mn1-xCrxO3(0.01≤x≤0.15)的低温热导率研究

报道Nd0.3Sr0.7Mn1-xCrxO3(0.01≤x≤0.15)的热导率在10~300K温区内随温度和Cr含量的变化关系.在所测温区,随着Cr掺杂的增加,样品热导率值整体上逐渐减小,但在x=0.15时,出现反弹.热导率值在绝缘体-金属转变附近有很大提高,这个提高随Cr含量的增加逐渐被压制,直到x=0.15消失.分析指出热导率在绝缘体-金属转变附近的提高是由声子热导率和自旋相关热导率两部分贡献的;Cr掺杂通过电荷、晶格和自旋相互作用影响和制约了热导率随温度的变化.结果表明体系中自旋对热导率的调制作用是不可忽略的.     

金属纳米颗粒的热导率

本文使用统计模拟方法对金属纳米颗粒的电子平均自由程进行了计算,并考察了纳米颗粒的晶格比热和声子平均群速度,最后应用动力学理论对纳米颗粒的电子热导率和声子热导率分别进行了求解.研究结果表明:具有相同特征尺寸的方形、球形纳米颗粒的无量纲电子(或声子)平均自由程比较接近.金属纳米颗粒的电子热导率远大于声子热导率;电子、声子热导率随着直径减小呈现降低趋势,而电子热导率的颗粒尺度依赖性比声子热导率更为明显;随着颗粒直径进一步减小,声子热导率与电子热导率趋于同一数量级.当纳米颗粒特征尺寸大于4倍块材电子(或声子)平均自由程,其电子(或声子)热导率的颗粒尺度依赖性将减弱.     

利用同位素掺杂与分形结构调控石墨烯热导率

本研究采用非平衡分子动力学方法对用Rectangle Carpet(RC)和Sierpinski Carpet(SC)分形结构布局的同位素掺杂石墨烯的热导率进行系统研究.研究表明,RC和SC结构的热导率均随分形数(m)的增加先减小后略微升高,且SC结构的热导率要低于RC结构的热导率.同时,我们通过计算声子谱、声子群速度...     

广义Fibonacci准周期结构声子晶体透射性质的研究

提出了一维广义Fibonacci准周期结构的声子晶体模型. 对弹性波通过该一维准周期结构声子晶体的透射系数进行数值计算,并与周期结构和标准Fibonacci准周期结构声子晶体的透射系数进行比较. 结果表明,利用一维广义Fibonacci准周期结构的声子晶体可获得比周期结构和标准Fibonacci准周期结构声子晶体更大的带隙范围,同时在带隙内有更丰富的局域模式存在. 对局域模性质的研究有助于声波或弹性波滤波器的制作. 关键词： 广义Fibonacci准周期结构 声子晶体 局域化     

声子频率对同位素掺杂硅声子散射的影响

点缺陷对声子的散射是影响电绝缘体热导率的重要机制之一,其中声子频率是影响声子散射的重要因素．本文主要研究声子频率对同位素掺杂硅声子散射的影响。首先产生一个窄频率范围的声子波包,然后使用分子动力学(MD)模拟声子在同位素掺杂硅中的散射过程,在原子尺度下清晰展示了声子对同位素掺杂的散射过程,并对能量的透射率和反射率进行分析。将模拟结果和已发表的理论结果相比较,在单个同位素掺杂缺陷下,在临近共振频率区域内用改进的R.O.Pohl公式成功的拟合了MD结果,这一结果会对在较宽频率包括非色散和色散声子范围内构造声子热传导公式有帮助.对于在较高的掺杂浓度下,声子频率对声子散射特性的影响还需要更进一步的研究。     

多约束纳米结构的声子热导率模型研究

纳米技术的快速发展使得对微纳尺度导热机理的深入研究变得至关重要. 理论和实验都表明, 在纳米尺度下声子热导率将表现出尺寸效应. 基于声子玻尔兹曼方程和修正声子平均自由程的方法得到了多约束纳米结构的声子热导率模型, 可以描述多个几何约束共同作用下热导率的尺寸效应. 不同几何约束对声子输运的限制作用可以分开计算, 总体影响则通过马西森定则进行耦合. 对于热流方向的约束, 采用扩散近似的方法求解声子玻尔兹曼方程; 对于侧面边界约束, 采用修正平均自由程的方法计算边界散射对热导率的影响. 得到的模型能够预测纳米薄膜(法向和面向)及有限长度方形纳米线的热导率随相应特征尺寸的变化. 与蒙特卡罗模拟及硅纳米结构热导率实验值的对比验证了模型的正确性.     

一维准周期结构声子晶体透射性质的研究

提出了一维准周期结构的声子晶体模型.对弹性波通过该一维准周期结构声子晶体的透射系数进行了数值计算，并与周期结构的透射系数进行了比较.计算结果表明，弹性波通过一维准周期结构声子晶体时，同样会有带隙的出现，且带隙所在频率范围与周期结构的情形完全一样，不同的是在准周期结构声子晶体中，带隙内有很强的局域共振模.对此局域模性质的研究有助于声波或弹性波滤波器的制作. 关键词： 准周期结构 声子晶体 局域化     

表面共振圆环结构对Si纳米线热传导的调控

利用声子的波动性,在纳米线表面引入共振结构,可以有效阻碍声子输运.为进一步优化共振结构,本文基于平衡态分子动力学(EMD)方法,研究表面共振圆环结构的高度和宽度对Si纳米线热输运性质的影响.结果表明：随着共振圆环高度的增加,Si纳米线的热导率逐渐减小,最大减幅可达61.9%.当高度达到2nm以后,热导率基本不再变化.共振圆环宽度则对热导率的影响较小.声子色散关系中出现的平带,证实了共振圆环引起的声子共振效应;最低共振频率的变化说明了共振圆环中的声子波长决定了共振圆环高度对纳米线热导率的最大影响程度.研究进一步发现,随着共振圆环高度的增加,声学支声子对热导率贡献的比重变小.本文研究结果对高效热电材料和隔热材料的微纳结构设计提供了一种新的思路.     

固态金属中声子热传递的分子动力学模拟研究

固态金属中的热传递是声子和自由电子共同作用的结果。自由电子引起的热导率可以通过电导率,利用Wiedemann-Franz定律得到,声子引起的热导率目前仍然不能进行实验测量,只能借助其他方法来研究。本文采用非平衡分子动力学(NEMD)方法,用镶嵌原子方法(EAM)势能模型,模拟计算了不同厚度(1.760-10.56nm)金属镍薄膜中由于声子-声子作用引起的热导率。然后根据纳米厚度金属薄膜的热导率借助关联式推到宏观尺度下由于声子-声子作用引起的热导率。结果表明,对于纳米厚度金属薄膜,由于声子-声子作用引起的热导率比块体金属镍的热导率小一个数量级;薄膜厚度越小,声子-声子作用引起的热导率越小;对于块体金属镍,由于声子-声子作用引起的热导率约占其总热导率的33.0%左右。     

弹性波通过一维复合材料系统的透射性质

提出了不同结构的一维弹性波复合材料系统模型,包括一维周期结构声子晶体、标准Fibonacci准周期结构声子晶体、广义Fibonacci准周期结构声子晶体以及完全无序结构的复合材料系统. 采用模式匹配理论法,数值计算了弹性波通过一维复合材料系统的透射系数. 计算结果表明,利用特殊的准周期结构声子晶体可获得比周期结构声子晶体更宽的带隙范围,准周期结构排列的复合材料系统相当于在周期结构中引入了缺陷体一样,带隙内出现了丰富的局域模式. 对弹性波/声波在复合材料系统中局域态性质的研究有助于弹性波/声波滤波器、导波器 关键词： 弹性波复合材料 局域化     

Al掺杂志LaBa2Cu3Oy体系的物理性质的影响

利用红外光谱,电子顺磁共振以及电阻率等实验手段,对LaBa2Cu3-xAlxOy(0≤x≤0.7)系列样品进行了研究.结果表明：Al掺杂导致了体系电荷的重新分布.随着Al掺杂量的增加,超导电性被很快地抑制,电阻率逐渐增大.随着Al掺杂量的增加,Cu(1)O(1)(530cm-1)的伸缩振动模的强度逐渐增大,并向低频方向移动,而Cu(1)O(4)(590cm-1)的震动模逐渐向高频方向移动.电子顺磁共振实验(EPR)揭示了不同含量的Al掺杂对Cu2＋的自旋关联行为的影响.本文对不同掺杂区的声子振动、自旋关联变化和输运性质进行了分析讨论.     

La0.7Ca0.3Mn1-xCrxO3的激光超声研究

运用激光超声的方法测定了五种不同掺杂的巨磁锰氧化物La0.7Ca0.3Mn1-xCrxO3(0.01≤x≤0.60)室温(300 K)下的超声纵波声速.结合热导率的数据,对声速随掺杂浓度的变化原因进行了深入的分析.得到在顺磁绝缘态Cr3 离子的掺入造成了晶格局部涨落的变化,低掺杂使得晶格局部涨落增强,声子U散射弛豫时间减小.     

Nd_(1.67)Sr_(0.33)NiO_4中的热导反常

报道了两个典型掺杂的镍氧化物Nd2 -xSrxNiO4 (x=0 33,1 35 )的低温热导率、电阻率和低场交流磁化率 ,测试温区为 77— 30 0K .在Nd2 -xSrxNiO4 (x=0 33)样品的热导率_温度曲线上在电荷有序转变温度 (TCO)和自旋有序转变温度 (TSO)附近分别观测到反常 ,电荷有序使热导率在TCO 以下有所增加 ,反铁磁自旋有序使热导率在TSO 附近被压制 .在低场交流磁化率_温度曲线上也分别观测到对电荷有序和自旋有序的响应 ,而在其电阻率_温度曲线上仅观测到电荷有序 .作为比较 ,Nd0 6 5Sr1 35NiO4 样品中没有观测到输运性质和磁性质上的反常 .两个样品中声子热导占主导地位 .Nd1 6 7Sr0 33NiO4 样品中电荷有序和自旋有序导致的热导率的反常表明样品中存在强的电荷_声子和自旋_声子相互作用     

Mo2C二维材料晶格热导率的第一性原理研究

Mo₂C是构建Mxene基器件的重要材料之一,对Mo₂C二维材料声子输运的理解非常必要.文章结合第一性原理方法和声子玻尔兹曼输运方程,研究了二维Mo₂C材料的晶格热导率.研究表明,室温下二维Mo₂C导热系数非常低,其锯齿方向和扶手椅方向的晶格热导率分别为7.20和5.04 W/mK.计算了声学振动和光学振动模式对晶格热导率的贡献,揭示总热导率主要由面内声学横波的振动模式所贡献.还进一步计算了声子群速度、声子弛豫时间、三声子散射空间和模式格林艾森参数,发现二维Mo₂C中的声子群速度和声子弛豫时间对晶格传输有重要的影响.     

Ca_2Y_2Cu_5O_(10)的单晶生长与低温物性

本文针对S=1/2 J1-J2阻挫自旋链材料Ca_2Y_2Cu_5O_(10)的浮区法单晶生长条件进行了详细的探究,并研究了其磁性质、比热、热导率行为.采用德拜模型与爱因斯坦模型叠加的方式拟合1.8-300K的声子比热,进而得到磁比热以及磁熵.对单晶的热导率采用德拜模型进行拟合发现垂直于自旋链方向的热导率是声子的贡献,而沿自旋链方向的热导率出现磁激发导热的贡献,进一步的分析认为该磁热导是非弹道的输运方式.