过渡金属掺杂ZnO稀磁半导体铁磁特性研究进展

ZnO基稀磁半导体是目前研究的热门课题,关于3d过渡金属掺杂(transition-metal-doped)ZnO的室温铁磁性有很多报道.本文对不同方法和不同条件制备的过渡金属掺杂的ZnO基稀磁半导体的磁性和相应机理进行了综述.     

非磁性元素掺杂ZnO稀磁半导体研究进展

ZnO基稀磁半导体的磁性来源和机理一直是研究的热点和难点.传统的磁性3d过渡族元素掺杂ZnO容易形成铁磁性的第二相,而非磁性元素掺杂可以很好的避免这一弊端,是研究稀磁半导体磁性来源和机理的理想体系.而且理论计算和实验方面已经报道了室温以上的铁磁性.本文从实验上和理论上综述了非磁性元素掺杂ZnO基稀磁半导体最近的研究进展.     

无序化对有序铁铝金属间化合物磁性的影响

在平衡态时,化学计量比成份Fe3Al具有D03超结构,并表现出铁磁性,平均每个Fe原子的磁矩是1.7μB,而具有B2超结构的FeAl却是无磁的.利用快速凝固、冷加工处理、溅射和机械合金化等非平衡加工技术可以使D03-Fe3Al和B2-FeAl等有序铁铝金属间化合物相无序化.本文利用固体与分子经验电子理论(EET)和Jaccarino-Walker模型对铁铝金属间化合物的磁性进行了计算,研究了无序化对Fe-Al有序相磁性的影响.结果表明:完全无序的Fe75Al25和Fe50Al50,每个Fe原子的平均磁矩分别是2.01μB、1.41μB,铁铝金属间化合物的磁性可以通过无序化提高.     

上海微系统所铋化物半导体材料研究受到国际关注

<正>铋是元素周期表中最重的非放射性元素,与邻近的其它重金属元素相比,毒性最小,被认为是一种"绿色"元素。铋化物半导体材料包括III-V化合物半导体中掺入少量铋原子形成的稀铋材料、Bi2Te3和Bi2Se3等传统热电材料和新型拓扑绝缘体材料以及以BiFeO3为代表的含铋氧化物材料等,具有很多新奇的物理特性,有望取代Cd、Pb、Sb、Hg等有毒重金属元素,成为信息、能源和医学领域中新一代可持续的半导体功能材     

Fe_3Al金属间化合物的机械合金化制备

采用钢球为研磨球,以单质Fe、Al为原料,对不同配比的Fe-Al混合粉体在无保护气氛和非真空条件下进行机械球磨,获得了Fe(Al)超饱和固溶体,对其进行真空退火制备了Fe3Al金属间化合物。XRD和DSC分析表明:在球磨大约10 h以后,粉体中单质Al的数量开始减少,且随着球磨时间的延长,这种趋势更加明显;球磨80 h后,粉体中单质Al已全部固溶于Fe中,形成了Fe(Al)超饱和固溶体。这说明在无保护气氛和非真空条件下机械合金化法可以制得较纯的Fe3Al金属间化合物。     

钆基配位聚合物分子磁制冷材料研究进展

磁制冷是一种高效、节能、环保的新型制冷技术,在气体液化、高能物理、超导技术等诸多领域具有广阔的应用前景。Gd基配位聚合物分子磁制冷材料不仅具有迷人的结构和优异的磁热效应,而且表现出良好的物理和化学稳定性,因而备受关注。本文主要从合成策略、结构与性能方面出发,综述了近年来Gd基配位聚合物分子磁制冷材料的研究进展,探讨了分子结构与磁性能之间的构效关系以及提高磁热效应的有效方法,并对今后的发展和面临的问题进行了讨论和展望。     

上海微系统所准二维超导/石墨烯异质结研究取得突破

<正>近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所超导研究再获重要突破。信息功能材料国家重点实验室、超导实验室姜达、胡涛等人通过机械剥离实现石墨烯/超薄超导Bi2Sr2Ca Cu2O8+x(Bi2212)异质结,在单层晶胞乃至半层晶胞厚的Bi2212材料中发现了高于液氮温度的超导转变。Bi2212为铜基超导体的重要成员,由于在铜基超导材料系列中各向异性最强,是研究准二维超导的最     

Ba掺杂Si 笼状化合物结构和电子性质的研究

利用第一性原理研究了Ba_8Si_(46)和Ba_8Ag_6Si_(40)笼状化合物的电子性质.对于Ba_8Si_(46),化合物中Ba原子5d轨道与Si原子3s,特别是3p轨道杂化,一方面导致了Ba_8Si_(46)在费米能级附近有很高的态密度,另一方面说明了笼内Ba原子和笼上Si原子之间存在耦合.对于Ba_8Ag_6Si_(40)分析结果表明,由于Ag的5s轨道向Si的3p轨道转移电子,导致Ag与Si原子间成键趋向离子键.带结构显示这两种化合物具有弱金属特征,但Ba_8Ag_6Si_(40)化合物与费米能级相交的带宽较大,预期这种化合物具有更好的导电性能.     

热处理对稀磁半导体Al1-xCuxN薄膜性能的影响

采用磁控溅射法,在蓝宝石衬底上沉积Al1-xCuxN薄膜样品,并对样品进行退火处理.利用X-射线衍射仪和超导量子干涉仪分别研究了退火前后薄膜的结构和磁性能.研究发现退火处理工艺有效地改善了样品的结晶特性和铁磁性:Al1-xCuxN从非晶薄膜转变为多晶薄膜;950℃、氮气气氛退火处理后样品的最大饱和磁矩增加到原来的两倍,约为5.16 emu/cm3.结合X射线光电子能谱和光致发光性能分析,Al1-xCuxN铁磁性来源于Cu原子与其最近邻的N原子之间的p-d杂化和N原子周围缺陷位置极化共同作用.     

高浓度Co掺杂ZnO晶体的水热法制备及磁性

采用水热法以CoO、ZnO混合为前驱物制备了ZnO晶体,矿化剂为6 mol/L KOH,填充度70;,温度430℃,两种样品CoO、ZnO组分物质的量百分比分别为0.5∶1和1∶1.当前驱物为nCo∶nZn=0.5∶1时,合成出Zn1-xCoxO晶体,Co元素掺杂量分别为6.83 at;和9.30 at;.当前驱物中nCo∶nZn=1∶1时,Zn1-xCoxO晶体中Co掺杂比例达到9.31 at;,同时伴有Co3O4生成,其中Zn掺杂比例达到14.59 at;,SEM显示,所制备的Zn1-xCoxO具有明显的ZnO晶体特征,形态完整,最大尺度约为50 μm.SQUID测量显示,生成物中Zn1-xCoxO晶体具有顺磁性,Zn1-xCoxO和Co3-xZnxO混合晶体也显示为顺磁性.     

Mn掺杂半金属铁磁体Fe2Si电磁特性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了不同比例Mn掺杂Fe2-xMnxSi体系的电子结构和磁学特性,分析了不同比例Mn掺杂对Fe2-xMnxSi体系电磁特性的影响.计算结果表明:不同比例Mn掺杂Fe2-xMnxSi体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,未掺杂Fe2Si的半金属隙为0.164eV;掺杂比例为8.3;时,自旋向下部分转变为L间的直接带隙半导体,Fe2-xMnxSi(x=0.17)体系呈现半金属特性;掺杂比例为12.5;时,自旋向下部分转变为A间的直接带隙半导体,Fe2-xMnxSi(x=0.25)体系呈现半金属特性;掺杂比例为25;时,自旋向下部分的带隙值接近于0,Fe2-xMnxSi(x=0.5)体系呈现金属特性.Mn掺杂使Fe2-xMnxSi体系的能带结构和电子态密度向低能方向移动,费米能级落入自旋向下的禁带之中,使得自旋极化率达到100;.Fe2-xMnxSi体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe2Si的电磁调控提供了有效的理论指导.     

不同颜色AlN单晶缺陷研究

通过物理气相传输(PVT)法在石墨系统中制备了绿色、无色和琥珀色氮化铝(AlN)单晶,在金属系统中制备了琥珀色AlN单晶.晶体中杂质含量测试结果表明石墨系统中琥珀色的AlN晶体比绿色和无色AlN晶体C、Si杂质含量低1～2个数量级,金属系统中琥珀色AlN晶体杂质含量最低,C、Si、O元素含量均在1018 cm-3级别.AlN晶体的吸收图谱和光致发光图谱的分析结果表明,AlN晶体存在着位于4.7 eV、3.5 eV、2.8 eV、1.85 eV的4个吸收峰,其中4.7 eV和3.5 eV的吸收峰导致了AlN吸收截止边的红移,该吸收峰分别源于碳占氮位(CN)的点缺陷和VAl与O杂质的复合缺陷,2.80 eV的吸收峰导致了AlN晶体的琥珀色,该吸收峰是C元素和O元素共同导致的,1.85 eV的吸收峰导致了AlN晶体的绿色,该吸收峰是Si元素和C元素导致的.     

水热法合成Zn1-xCoxO室温稀磁半导体

本文采用水热法,在430℃,填充度为35;,3mol/L KOH作为矿化剂,反应时间为24h,合成了Zn1-xCoxO晶体.当在Zn(OH)2中添加一定量的CoCl2·6H2O为前驱物时,水热反应产物中,可以获得多晶体形态的掺杂Zn1-xCoxO晶体.电子探针测量表明,随着前驱物中CoCl2·6H2O添加量的增加,晶体中的Co实际掺入量也随着增加.采用超导量子干涉磁强仪测量材料的磁性,发现在室温以下,水热法合成的Zn1-xCoxO晶体的磁化强度随温度变化很小,在300K存在明显的磁饱和现象和磁滞回线,表明具有室温下铁磁性.     

Mg-Si-Sn-Bi材料退火过程中微结构演变与热电性能

利用单质粉末冷压成型及高真空500℃-2h烧结制备了Mg-Si-Sn-Bi材料,随后对制备材料在真空下600℃退火处理,并对制备材料的组成和热电性能进行研究.结果表明,500℃烧结材料仅仅由Mg2Sn和Mg2Si两相混合物构成.材料600℃退火,部分化合物分解,Sn和Si首先以单质形式存在;随后Si融入剩余的Mg2Sn结构中,形成Mg2(Sn,Si)固溶体;Sn以金属纳米尺寸状态存在;分解的Mg与真空石英玻璃管内残留的氧反应生成MgO相.而且,退火时间延长,Mg2(Sn,Si)固溶体和纳米尺寸的金属Sn含量增多.材料中Mg2(Sn,Si)固溶体含量越多,Seebeck系数绝对值越大;材料中纳米尺寸的金属Sn含量越多,电阻率越小.含有纳米尺寸金属Sn的Mg-Si-Sn-Bi材料因Seebeck系数绝对值大和电阻率小,具有较大的功率因子.     

水热法合成Zn1-xNixO稀磁半导体

本文采用水热法,在温度430℃,填充度35%,矿化剂为3mol/L KOH,前驱物为添加适量N iC l2.6H2O的Zn(OH)2,反应时间24h,合成了Zn1-xN ixO稀磁半导体晶体。当在Zn(OH)2中添加一定量的N iC l2.6H2O为前驱物,水热反应产物为掺杂N i的多种形态ZnO混合晶体,对其个体较大的晶体中进行电子探针测量表明,前驱物中的添加量和晶体中实际掺入量有很大的差异,只有少量的N i离子掺入ZnO,最大N i原子分数含量为0.62%。采用超导量子干涉磁强计测量材料的磁性,发现在室温以下,晶体的磁化强度不随温度升高而下降。在室温下,存在明显的磁饱和现象和磁滞回线,说明具有室温下的铁磁性。     

生物矿化法制备平片状YBCO粉末的超导连接性及补氧退火对超导连结性影响的研究

本文报道了用生物矿化法制备平片状YBCO粉末的过程,并通过对Bean模型参数选择研究了YBCO粉末内部晶粒间的超导连接性.结果表明在这种平片状YBCO粉末内部存在有自发的晶粒间超导连接,这种超导连接存在于由平片状YBCO晶粒构成的具有相似生长方向的晶粒簇当中,而在77 K下,超导连接区域平均包含3～5个平片状晶粒.本文还就补氧退火中烧结温度和保温时间对平片状YBCO粉末超导连接性的影响进行了系统的研究.     

化学溶液法制备GdBa2Cu3O7-x超导薄膜的研究

将乙酸盐溶解在丙酸中获得无氟的前驱溶液,利用化学溶液沉积(CSD)法在LaAlO3(LAO)(100)单晶衬底上外延生长出GdBa2 Cu3 O7-x(GdBCO)超导薄膜.研究了不同退火温度下获得的薄膜的物相、取向、形貌以及超导电性.结果表明:在817℃下合成的GdBCO薄膜具有很好的双轴取向,其超导转变温度(Tc)为92.5 K;在77 K和自磁场下,临界电流密度(Jc)达到1.33 MA/cm2.     

TiAl金属间化合物/羟基磷灰石生物复合材料的制备及性能表征

首先采用机械合金化的方法制备出TiAl金属间化合物,用化学沉淀法制备出HA粉体,然后将二者球磨混合,经过真空热压烧结工艺制得TiAl/HA复合材料.力学性能检测结果表明,TiAl/HA复合材料的硬度比纯HA生物陶瓷要低,并且随TiAl质量分数的增加呈现降低趋势;复合材料的抗弯强度随着TiAl金属间化合物含量的增加呈上升趋势,含量为15;以下,其强度低于纯羟基磷灰石,含量处于15;到30;之间,其强度高于纯羟基磷灰石;断裂韧性高于纯HA生物陶瓷,最高可比纯羟基磷灰石提高78.7;,并且随着TiAl质量分数的增加呈上升趋势.X射线衍射结果表明复合材料中只含有TiAl金属间化合物和HA两种成分;断口扫描电镜照片显示,纯羟基磷灰石材料比较致密,而复合材料中存在一定量的气孔,其部分断裂区域显示出穿晶断裂的形态.     

Bi-2223/Ag异质结的光生电压效应研究

在50 ～ 340 K不同温度下,利用紫色激光(λ=405 nm)对银/铋锶钙铜氧2223异质结界面进行辐照,观测到明显的光生电压效应,发现光生电压的极性分别在超导转变温度TC与320 K附近发生了反转,排除了激光产生的热电势是产生光生电压的原因,分析表明银/铋锶钙铜氧2223异质结界面处存在内建电场:光生电压由异质结界面处的内建电场分离光生电子-空穴对产生的.超导转变温度TC之下以及320 K以上,内建电场方向从超导体指向金属电极;超导转变温度TC与反向温度320 K之间,内建电场从金属指向超导体.     

含异主族金属硫属化合物(1,2-dap)2InAsSeS3的溶剂热合成及晶体结构

采用溶剂热合成法合成含有异主族金属的硫属化合物(1,2-dap)2InAsSeS3(1,2-dap:1,2-丙二胺),且该化合物同时含有两种硫族元素.本文对该化合物进行单晶X-射线衍射分析、粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(IR)、差热-热重(TG-DSC)分析等表征.单晶X-射线衍射分析表明该化合物属于四方晶系,空间群为P42bc,a=1.41178(12)nm,b=1.41178(12)nm,c=1.6220(4)nm,Z=8.标题化合物为零维簇状结构,是由AsS2(S/Se)2四面体与InS(S/Se)N4八面体通过共边连接形成.