强磁场对不同厚度Fe-Ni纳米多晶薄膜的生长过程及磁性能的影响

有无6 T强磁场条件下, 利用分子束气相沉积方法制备了21 nm和235 nm厚的Fe-Ni纳米多晶薄膜. 研究发现, 0 T时, 21 nm厚的薄膜是晶粒堆叠而成, 晶粒尺寸为6–7 nm; 6 T时, 21 nm厚的薄膜首先在基片表面形成了晶粒相互连接的5 nm平坦层, 晶粒沿基片表面拉长, 随后以6–7 nm尺寸的晶粒堆叠而成; 0 T时, 235 nm厚度的薄膜生长初期平均晶粒尺寸为3.6 nm, 生长中期平均晶粒尺寸为5.6 nm, 生长末期薄膜近似柱状方式生长, 晶粒沿生长方向拉长; 6 T时, 235 nm厚度的薄膜在基片表面也形成了晶粒相互连接的5 nm平坦层, 晶粒沿基片表面拉长, 随后以尺寸均匀的6.1 nm晶粒堆叠而成; 而且, 6 T强磁场使得不同厚度薄膜的面外与面内矫顽力都降低.     

强磁场对不同厚度Fe80Ni20薄膜的微观结构及磁性能的影响

有无6 T强磁场条件下利用分子束气相沉积方法制备了不同厚度的Fe₈₀Ni₂₀薄膜. 研究发现, 薄膜的面内矫顽力随厚度增加而降低且符合Neel理论; 矩形比随厚度的增加先快速增大后缓慢降低; 6 T磁场抑制了颗粒团聚及异常长大, 并降低了薄膜表面的粗糙度, 这使薄膜的矫顽力要小于无磁场作用的薄膜, 矩形比大于无磁场作用的薄膜; 而且薄膜在垂直于基片表面的6 T磁场作用下由0 T下的面内磁各向异性转变为磁各向同性. 关键词： 强磁场 气相沉积 微观结构 磁性能     

3 T强磁场对真空蒸发Zn薄膜晶体结构的影响

在3 T强磁场下采用真空蒸发沉积在玻璃基片上制备了三种厚度分别为1,2,3 μm的Zn薄膜,并和无磁场下制备的薄膜进行了对比研究.对施加磁场和无磁场环境下制备的试样分别进行了X射线衍射研究.研究表明,3 T磁场下制备的Zn薄膜都是沿（002）面取向,而0 T磁场下制备的薄膜随着厚度的增加c轴取向逐渐减弱. 3 T磁场的取向作用可以维持Zn晶粒沿着c轴取向.利用扫描电子显微镜对薄膜表面形貌的研究发现,施加磁场制备的Zn薄膜表面晶粒要比无磁场条件下制备的薄膜有明显的细化.对磁场下Zn原子团形成进行了热力学分析,推导了磁场作用下的临界形核半径r^*_M和临界形核自由能ΔG^*_M.初步分析表明,r^*_M和ΔG^*_M减小从而增加临界形核浓度是Zn晶粒细化的原因. 关键词： 强磁场 晶体结构 真空蒸发沉积 薄膜     

异质双层磁性薄膜中自旋波的波形演化

在一维海森堡模型的基础上,采用界面参数化方法,将双层异质磁薄膜中自旋波本征值问题归结为联立求解能量约束方程和界面参数化方程.重点讨论体系中体模和完全禁闭模的波形演化过程,发现体系中体模波形随自旋波矢呈余弦变化,会出现局域共振现象.激发能对两子层中体模有较大的影响,不仅影响体模的振幅,而且还影响体模的波长.另外,激发能对体系中的完全禁闭模也有较大影响,随着激发能增大,铁磁层中完全禁闭模波长变短,波速变小,但振幅不变.     

异质双层磁性薄膜中自旋波的波形演化

在一维海森堡模型的基础上,采用界面参数化方法,将双层异质磁薄膜中自旋波本征值问题归结为联立求解能量约束方程和界面参数化方程．重点讨论体系中体模和完全禁闭模的波形演化过程,发现体系中体模波形随自旋波矢呈余弦变化,会出现局域共振现象．激发能对两子层中体模有较大的影响,不仅影响体模的振幅,而且还影响体模的波长．另外,激发能对体系中的完全禁闭模也有较大影响,随着激发能增大,铁磁层中完全禁闭模波长变短,波速变小,但振幅不变．     

强磁场对真空蒸镀制取Te薄膜的影响

采用强磁场下物理气相沉积方法,在单晶硅、玻璃板和聚乙烯（PET）基片上真空蒸发制取Te膜.结果显示在三种不同的基片上生长Te膜时,4 T强磁场能够加快Te膜的形核长大,增大Te膜的颗粒尺度,使晶粒〈011〉方向取向性增强. 关键词： 真空蒸镀 强磁场 晶面取向 Te薄膜     

磁性薄膜的晶格结构和磁性

采用Monte-Carlo模拟方法对六边形、正方形和三角形晶格结构磁性薄膜的磁学特性及磁畴结构进行了模拟,结果表明,磁性薄膜的磁性特征及其磁相变温度和薄膜结构密切相关并存在临界膜厚,当薄膜厚度大于临界膜厚时薄膜磁性特征稳定.在低温区,不同结构磁性薄膜的磁滞回线均出现台阶现象,结果同相关实验一致.     

Eu3+掺杂钛酸钇晶态薄膜的制备与高效红色荧光发射

采用溶胶-凝胶法制备了Eu³⁺掺杂的钛酸钇晶态发光薄膜。通过X射线衍射(XRD)对薄膜的结构和结晶过程进行了分析,利用荧光分光光度计对薄膜的发光性质开展了测试和研究。XRD结果表明,薄膜包含立方相Y_xTi_1-xO_1-0.5x晶粒,该晶粒属立方晶系,Fm3m(225)空间群,晶胞参数a=0.530nm,晶粒尺寸约为17nm。荧光光谱表明,Eu³⁺掺杂的Y_xTi_1-xO_1-0.5x薄膜显示了强的红光发射,其中Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂超灵敏跃迁为最强一组。紫外氙灯、准分子激光器、汞灯等是这种发光薄膜的有效激发源。     

铁磁金属薄膜磁性的电场调制

文章主要介绍了Science上发表的Weisheit M等人利用外加电场调制铁磁金属薄膜磁性的实验工作.该工作所用的实验方法简单、有效,为人们改变金属磁性开辟了一条崭新的道路.有序合金FePt和FePd具有垂直的磁晶各向异性,将它们置入碳酸丙烯脂的电解液中,利用铁磁薄膜和液体接触面形成的双电层电容结构,可以在样品表面产生很大的电场,从而可以调控金属薄膜费米面附近未成对的d电子的态密度.由于费米面附近电子填充数的变化,铁磁薄膜的磁晶各向异性也会受到调制.实验结果表明,-0.6mV的电压变化会导致厚度为2nm的 FePt和FePd合金的矫顽力分别减少4.5%和增加1%.这是第一次观测到电场调控金属薄膜磁性的实验工作.     

铁磁金属薄膜磁性的电场调制

文章主要介绍了Science上发表的Weisheit M 等人利用外加电场调制铁磁金属薄膜磁性的实验工作,该工作所用的实验方法简单、有效,为人们改变金属磁性开辟了一条崭新的道路,有序合金FePt和FePd具有垂直的磁晶各向异性,将它们置人碳酸丙烯脂的电解液中,利用铁磁薄膜和液体接触面形成的双电层电容结构,可以在样品表面产生很大的电场,从而可以调控金属薄膜费米面附近未成对的d电子的态密度.由于费米面附近电子填充数的变化,铁磁薄膜的磁晶各向异性也会受到调制,实验结果表明,-0.6mV的电压变化会导致厚度为2nm的FePt和FePd合金的矫顽力分别减少4.5%和增加1%,这是第一次观测到电场调控金属薄膜磁性的实验工作.     

脉冲强磁场下稀土材料的发光行为研究

脉冲强磁场具有峰值磁场强及扫场速度快的特点,在一个磁场脉冲内可获得从零场到最高磁场强度的全部数据,因而测量结果具有较高的精确度和对比度。稀土发光材料因具有发光谱线丰富、发光效率高的特点,在照明、显示和传感等领域有着广泛的应用。在强磁场作用下,稀土发光材料展现出发光强度和颜色可调的特征,在磁场传感、磁场标定和磁控发光器件等方面有重要应用价值。文章利用武汉国家脉冲强磁场科学中心磁光测量装置,系统地研究了铒、铕等稀土元素掺杂的发光材料在脉冲强磁场作用下的发光光谱、发光强度以及精细能级结构等特征随磁场变化的规律,初步探索了脉冲强磁场下的磁光谱在晶体结构分析、能级结构确定、磁场标定以及磁场传感等方面的应用。     

晶粒尺寸对气相沉积薄膜磁取向生长的影响研究

为了研究强磁场下薄膜取向生长规律,采用真空蒸发气相沉积法分别制备了不同磁场方向生长的Zn和Bi薄膜.XRD结果发现磁化率差异较小的Zn薄膜在4T时产生了明显的取向生长,而磁化率差异较大的Bi薄膜在5T磁场强度还没有发生取向生长.SEM结果显示Zn薄膜和Bi薄膜晶粒尺寸上有明显的差别,利用Zn薄膜在4T磁场下的取向建立晶粒尺寸和取向生长的对应关系,提出薄膜发生取向时晶粒的磁化能须大于热能kT的420倍.薄膜是否发生取向生长取决于三个因素:薄膜单个晶粒的大小V,材料不同晶向的磁化率差异Δ关键词： 强磁场 磁取向 薄膜生长 材料电磁加工     

强磁场作用下Cu熔体中富Fe颗粒的迁移与排列

凝固界面前沿颗粒间的相互作用决定了颗粒的运动轨迹、分布和材料的性能,控制熔体中颗粒的迁移可用于材料的净化和提纯.在Cu-30%Fe合金液固两相区施加不同的强磁场条件,富Fe颗粒的分布和排列不尽相同.当无强磁场作用时,富Fe颗粒较均匀地分布在Cu熔体中;随着施加稳恒强磁场磁感应强度的增加,富Fe颗粒向远离重力方向的试样上端迁移,样品底部几乎无富Fe颗粒;而施加向下的梯度磁场作用后,富Fe颗粒沿重力方向向下迁移.结合强磁场作用下颗粒的受力情况,分析了Fe颗粒的迁移行为.不同磁场条件和不同区域的颗粒直径统计分析表明,随磁感应强度增加,Fe颗粒聚合增加,但施加梯度强磁场后颗粒的团聚又逐渐减弱,对此从影响颗粒运动的Stokes和Marangoni凝并速度进行了讨论.从能量最低的角度解释了富Fe相沿平行磁场方向的取向排列.     

基片下磁场磁控对溅射辉光及薄膜梯度的影响

溅射时在基片下方放置磁铁，让来自基片下方的磁场发挥磁控作用，以此来研究基片下磁场磁控溅射的方法.发现辉光形貌以及沉积的薄膜厚度分布均发生明显变化的同时，辉光的外形也随着外加磁铁直径的变化而变化.运用磁荷理论对空间磁场分布进行模拟，解释了辉光形貌变化的机理；运用沉积粒子在外加梯度磁场中运动理论解释了膜厚分布. 关键词： 磁控溅射 辉光 磁场模拟 膜厚梯度     

Synthesis and gas sensing properties of high porosity n-type nickel ferrite thin film assisted by altering magnetic field

NiFe₂O₄ thin film with high porosity based gas sensors had been prepared and their microstructure and gas sensing property were investigated. The sensing layer, consisted of perpendicular overlapped NiFe₂O₄ chains which were induced by altering magnetic field to self-assemble, had high porosity. The phase character and porous microstructure were characterized by X-ray diffraction (XRD) and a polarizing optical microscopy. The gas sensing tests results indicated that the sensor presented a high sensitivity to NH₃ at 150 °C, and was selective to NH₃ below 200 °C. The large porosity microstructure should benefit the reaction between target gas and sensing material and the detection of low concentration gas at low working temperature. In repeatability tests, the response and recovery time values had only narrow fluctuations.     

应变对两层半氢化氮化镓薄膜电磁学性质的调控机理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理模拟计算,研究了在应变作用下两层半氢化氮化镓纳米薄膜的电学和磁学性质.没有表面修饰的两层氮化镓纳米薄膜的原子结构为类石墨结构,并具有间接能隙.然而,当两层氮化镓纳米薄膜的一侧表面镓原子被氢化时,该纳米薄膜却依然保持纤锌矿结构,并且展示出铁磁性半导体特性.在应变作用下,两层半氢化氮化镓纳米薄膜的能隙可进行有效调控,并且它将会由半导体性质可转变为半金属性质或金属性质.这主要是由于应变对表面氮原子的键间交互影响和p-p轨道直接交互影响之间协调作用的结果.该研究成果为实现低维半导体纳米材料的多样化提供了有效的调控手段,为其应用于新型电子纳米器件和自旋电子器件提供重要的理论指导.     

强梯度磁场下金属熔体中析出相晶粒迁移的动力学研究

建立了梯度磁场下金属熔体中晶粒迁移的一般动力学模型，导出了磁场对导电熔体黏度的影响规律，得到了迁移速度的解析解和迁移距离的分析解.导电熔体的有效黏度随磁场强度的平方成线性递增关系.迁移速度达到终极速度的时间为10^-3s数量级.终极速度随着磁场强度的增加而迅速减小，表明强磁场对晶粒迁移有抑制作用.迁移距离和迁移率与磁场分布密切相关.为观察初晶硅的迁移状况，将Al-18wt%Si合金在650℃保温60min后，施加强梯度磁场（B_z=5 T，B_zdB_z/dz=-224T²·m^-1）对熔体作用不同时间并淬火，结果表明，晶粒半径大于等于40μm的初晶硅在120s内大部分完成迁移，与理论计算符合. 关键词： 强梯度磁场 析出相 迁移 刚体动力学