^4He超固体相变的比热证据

2004年,E．Kim等在一个固态氦的扭摆实验中发现,当温度降到约100mK以下时,扭摆的震荡周期突然减小．这意味着部分固态氦与大块晶格的运动退耦合,导致了转动惯量的突降．目前,学术界对上述现象的共识是,发生了超固体（supersolid）相变．3年以来,尽管在理论和实验两方面均有明显进展,但有关相变存在的热力学证据一直缺乏．最近,来自美国宾夕法尼亚州立大学的X．Lin等,在对固态氦的比热测量中,观察到一个与相变温度相应的比热峰,从而证实这是一个从正常固体相到超固体相的二级相变．     

美国物理年会热议固态氦超流

美国物理学会年会于2007年3月5—9日在科罗拉多州首府丹佛召开．期间固态氦超流再次成为热门话题．2004年，M．Chen和E．Kim构建了一个固态氦扭摆（小罐中的氦始终保持加压状态）．他们发现，当温度降到几十mK，小罐的扭动频率突然增加．这意味着小罐整体的转动惯量突降，罐中的部分固态氦不再参与摆动，而是脱离了主体，并且可以无阻地在主体固态氦之间穿插（见Science，1 July 2005，p38）．这一现象，当时被认为是固态氦超流．不过，一些理论物理学家很快就论证了：上述穿插图像在有序晶体中是完全不可能的．替代的解释是：残存在固态氦中的传统超流液氦以谕渗方式无阻地穿越固态氦晶体中的缺陷（《固态氦也能超流吗？》一文刊登在《物理》，2004，33（6）：468）．     

坩埚下降法生长的LiNbO3,Fe:LiNbO3,Zn:Fe:LiNbO3单晶的吸收光谱特性

用紫外可见光谱(UV／Visible Spectra)测试并研究了坩埚下降法生长的LiNbO3、Fe：LiNbO3，以及Zn：Fe：LiNbO3晶体的吸收特性。分析了产生这些吸收特性的原因以及与工艺生长方法的内在联系。研究结果表明：LiNbO3单晶沿晶体生长方向，其紫外吸收边向长波方向移动，且在350—450nm波段的吸收也逐渐增大，这是由于Li的分凝与挥发，逐渐产生缺锂所造成的；在Fe：LiNbO3单晶中观察到Fe^2 离子在480nm附近的特征吸收峰，并发现沿生长方向，Fe^2 离子的浓度逐渐增加，这与提拉法生长得到的晶体不同；在Fe：LiNbO3单晶中掺入质量分数为1．7％ZnO后，吸收边位置发生蓝移，而掺杂质量分数达到3．4％时，观察到有红移现象。Fe^2 离子在Zn：Fe：LiNbO3单晶中的浓度与ZnO掺杂量有密切关系。在掺杂质量分数1．7％ZnO的Fe：LiNbO3单晶中，Fe^2 离子从底部到顶部的浓度变化比在掺杂质量分数3．4％ZnO晶体中大，这是由于Zn^2 抑制Fe^2 离子进入Li位的能力随掺杂量的增加而逐渐减弱造成的。就该下降法工艺技术对Fe^2 离子在晶体中的浓度分布的影响作了分析。     

用于教学的万有引力常数测定仪——HG引力仪的研制

测Ｇ的方法主要有两种：一是扭摆法；二是扭秤法即Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ方法．作为教学目的，测量Ｇ值主要用扭秤方法．ＨＧ引力仪可用扭秤方法，但主要采取扭摆方法来测定Ｇ值，前者的精度在１０％以内，后者的精度更高，达到了５％．另外，该仪器能做检测万有引力定律实验．     

成型压力对La0.7Sr0.3MnO3纳米固体内部缺陷结构影响的研究

应用溶胶凝胶法合成了平均尺寸为４０ｎｍ的Ｌａ０．７Ｓｒ０．３ＭｎＯ３纳米粉末，在０．２ＧＰａ到４．５ＧＰａ的压力范围内加压成型，制成＝６ｍｍ，厚为１ｍｍ的纳米固体样品。测量了不同成型压力下样品的正电子寿命谱，研究了纳米固体内部存在的三类空位缺陷随压力的变化规律。在低于１．０ＧＰａ的情况下，三类缺陷随压力的增加变化敏感，成型压力高于１．０ＧＰａ时，纳米固体内部的压致碎化导致十几个单空位尺寸大小的微孔洞缺陷数量的剧增，使纳米固体内部的缺陷密度增加，呈现反常的压力依赖关系。     

CVD金刚石膜的结构分析

利用x射线广角衍射和低角掠入射散射谱、正电子湮没谱、定性分析软件和Positronfit程序，研究了生长在Si（100）基底上的金刚石膜微结构.研究发现，在样品邻近基底区域为纳米 多晶结构，具有弱的［111］织构；在邻近表面区域为微米多晶结构，具有强的［220］织构 .金刚石膜样品有空位、空位团和空洞3种缺陷，其中主要缺陷是大约10个空位形成的空位团 . 关键词： 金刚石膜 化学气相沉积 x射线掠入射 正电子湮没谱     

快冷Fe71Al29合金中的两个内耗峰

用一个计算机控制的倒扭摆研究了快冷Fe71Al29合金中的两个内耗峰.在快冷的Fe71Al29样品中分别在180℃(P1)，340 ℃(P2)和510℃(P3)出现了内耗峰，而在慢冷的Fe71Al29样品中只发现了P3峰.快冷样品中的P1和P2峰在从650℃冷却下来的测量过程中或在350℃经过较长时间的时效后消失，其峰高随时效时间的增加 而下降，直至消失.P1和P2峰都有弛豫特征，它们的激活能分别为：H1=1．03±0．08eV(P1峰)；H2=1．64±0．05eV(P2峰).P1峰被认为是无序合金中Al原子在四面体点阵内的最近邻运动所引起，P2峰则是无序合金中Al原子在四面体点阵内的次近邻运动所引起. 关键词： Fe-Al合金 内耗     

超声处理对ZnO薄膜光致发光特性的影响

对于结晶状态好的ZnO薄膜，测量了其光致发光(PL)光谱，发射光谱中只发现了峰值波长约389 nm的近紫外光.样品进行超声处理后，发射谱中不仅观察到近紫外峰，又观察到波长约508 nm的绿光峰.绿光峰的强度比近紫外光的强度强得多，且近紫外峰红移.进一步的热处理使绿光峰大大增强.超声处理改变了ZnO薄膜的质量和结晶状态，使晶格中产生氧空位.处理过程中的热效应使得薄膜晶格振动加剧.当晶格振动加剧到一定程度，晶格中的氧脱离格点形成氧空位.510 nm左右的绿色发光峰是ZnO晶体中的氧空位产生的.薄膜的温度越高， 关键词： ZnO薄膜 超声 光致发光     

三元合金Ga0.52In0.48P的喇曼散射谱

采用室温下微区Raman散射方法,观测到了GaInP2的LO双模行为和禁戒的TO模,由于晶格有序导致晶体对称性从Td降低为C3v,从而使禁戒的TO模变为Raman活性。在所有的样品中都观测到了由晶格无序激活的DALA模。在有序样品中,除观测到二级Raman散射峰LO1＋LO2以外,还观测到了由超晶格效应所导致的FLA折叠模和LO模的分裂。对LO模峰谷b/a的分析表明,随着晶格有序度的增加,b/a值减小。这是因为：一方面主要是由于禁戒的TO模变为Raman活性所引起的,另一方面,还可能有LO1模和LO2模分裂的贡献。在实验上,可以用b/a值或FLA的强度来表示样品的有序度。     

第一性原理研究缺陷对高压下LiF的电子结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论下的平面波超软赝势方法,本文计算了102 GPa压力下LiF理想和含空位（Li-1 、F+1）晶体的电子结构和光学性质.结果表明:102 GPa压力下理想LiF晶体有良好的透明性;高压下Li-1及F+1两种空位的存在不影响LiF的光学透明性.分析其原因：LiF是一种带隙很宽的离子晶体,电子发生跃迁需要较高的能量; LiF中F元素的电负性很大,Li的电负性却很小,二者结合的Li-F键键能很高.另外本文还计算了102 GPa压力下理想LiF晶体及Li-1 、F+1两种空位分别存在时的反射、折射率、介电函数和光损失函数等一些光学性质,并将理想和含空位的做了比较,结果表明：102 GPa压力下空位的存在对LiF在可见光范围内这些光学性质都不产生影响,但由于F+1空位的存在使LiF晶体对光的吸收发生了红移现象.     

空位所引起的晶体弹性常数的改变

认为具有少量空位的晶体是一个均匀的晶体,把完整与不完整晶体的区别,归结为势函数的修改。应用Morse函数推导出弹性常数c₁₁和c₁₂的变化率与空位浓度的关系。因为空位邻近的原子有松弛,考虑了由松弛而改变了的相互作用对弹性常数的影响。首先求得铝中空位的第一和第二最近邻的位移百分率各为1.61和-0.32,这里的正号和负号各表示向空位移进和移出。其次,进行了具体的计算,在铜晶体中,估计1％的空位浓度使弹性常数减小1.3—1.4％。然而,铝晶体中的空位对弹性常数的影响     

制备条件及添加稀土对SO42- /ZrO2 -Al2O3固体超强酸酸性影响的研究

用共沉淀法制备了SO4^2-/ZrO2-Al2O3固体超强酸，并采用低温陈化和 添加稀土La对其制备方法进行改进，通过样品催化正丁烷异构化反应考察了该固体超强酸中nZr和nAl的最佳配比为1：2，该法制备的样品的IR显示，在1393cm^-1处的吸收峰强度较常温陈化样品大大增加，XRD分析表明，低温陈化和加入稀土添加剂的样品在650℃焙烧温度下，出现了亚稳态的ZrO2四方晶相的晶体是表面酸性和催化活性增加的微观原因，样品催化合成八乙酸蔗糖酯反应结果同样证明，在相同的时间内，低温陈化和添加稀土添加剂的样品具有较好的催化活性。     

氦在球磨贮氢合金中的存在行为研究

通过正电子寿命测量及结构分析，研究了氦气氛球磨LaNi4.75Al0.25和Zr50Co50贮氢合金中氦的存在行为.研究结果表明：随着气氛压力增加，氦的溶入量增加，相对而言，LaNi4.75Al0.25更有利于氦的溶入；球磨样品正电子寿命的特征参数发生变化，这表明氦在材料中存在行为的差异；对于Zr50Co50合金，氦首先填充在超细晶粒的三叉晶界或空位团处，随着气氛压力增加，有小部分氦填入单空位的自由体积处，形成空位-氦复合体；对于LaNi4.75Al0.25合金，氦首先进入单空位大小的自由体积中，形成空位 关键词： 正电子寿命 氦引入 高压球磨 贮氢合金     

ICP与吸收光谱测定LiNbO3, Zn:LiNbO3晶体中Cr3+离子的分布及有效分凝系数

应用坩埚下降法生长了掺杂Cr与双掺杂Cr，Zn的LiNbO3晶体。测定了掺杂晶体不同部位的吸收系数。用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)法测定了Cr离子在LN晶体中的浓度，并计算了Cr离子在LiNbO3晶体中的有效分凝系数。研究结果表明：在单掺杂Cr的LiNbO3晶体中，随着Cr^3 掺杂浓度从0．1增加到0．5mol％时，其有效分凝系数从3．75减少到2．49，Cr^3 离子在晶体中的浓度分布差异逐步减少；ZnO的掺入能有效地减少Cr^3 的分凝系数，然而ZnO掺杂浓度从3增加到6mol％时，其有效分凝系数且从1．85增加到2．25。可从ZnO组分对Cr离子的排斥作用及Zn离子在LN晶体中随掺杂数量变化的分凝现象解释了产生Cr离子浓度及有效分凝系数变化的原因。     

钨酸铅晶体中与铅空位有关的电子结构和色心模型研究

根据密度泛函理论对钨酸铅晶体中铅空位周围的晶格进行了结构优化，计算得到铅空位周围的晶格结构、电子态密度分布和偏振吸收光谱；计算结果表明钨酸铅晶体中铅空位的两价负电性是通过铅空位周围的氧共同抓获两个空穴来维持局部电中性的，即铅空位周围形成的色心模型为［O₂^3--V_Pb^2--O₂^3-］，不同的氧离子抓获空穴方式不同形成不同的色心，对应不同的吸收带；根据吸收带的偏振性质，提出了各个 关键词： 钨酸铅晶体 色心模型 电子结构 偏振特性     

内耗测量在钙钛矿结构Mn基氧化物研究中的应用

运用内耗测量技术系统地研究了空穴型和电子型掺杂锰氧化物的相分离行为。对于La0．67，Ca0．33MnO3样品，在铁磁金属区，内耗温度曲线Q^-1（T）上观察到与电子相分离有关的内耗峰。此外，我们在顺磁区观察到与磁团簇形成有关的内耗峰。磁测量的结果也证明了在顺磁区Griffiths相的存在。采用内耗、电阻和杨氏模量原位测量的方法研究了La5／8-yPryCa3／8MnO3（y=0．35）中电流对电荷有序相的影响。较大的电流破坏了电荷有序态，导致电阻率降低，同时杨氏模量也有相应的变化。通过分析表明，在La5／8-yPryCa3／8MnO3（y=0．35）中存在相分离行为，即电荷有序相和铁磁金属相共存。对于电子型掺杂的Sr0．8Ce0．2MnO3和Bi0.4Ca0．5MnO3样品，通过内耗实验同样给出了相分离的证据。在外加磁场下的内耗实验表明，Sr0．8Ce0．2MnO3顺磁区的内耗峰起源于非关联的磁团簇的形成。对于电荷有序体系Bi0.4Ca0．5MnO3由于电荷有序和电荷无序畴壁运动而导致的内耗峰被观测到。研究表明，对于空穴型和电子型掺杂锰氧化物，实验中观察到的相分离行为可能是由于MnO3八面体的Jahn-Teller畸变所导致。实验结果显示了内耗测量技术对研究强关联电子体系Mn基氧化物相分离行为是十分有效的工具。     

Co掺杂对La5／8Ca3／8MnO3体系铁磁有序的影响与电子的局域化效应

系统研究了强关联锰氧化物La5／8Ca3／8Mn1-xCoxO3（x=0，0．05）体系的结构和输运特性．结果表明，样品均为很好的正交O′单相结构，Mn位5％Co掺杂明显影响了样品铁磁—顺磁（FM-PM）转变和金属-绝缘体（M-I）转变，M-I转变温度TM-I从未掺杂时的271K降至227K，对应的峰值电阻率ρp增大；随着TM-I的降低，Tc同时降低，磁电阻MR％亦相应增加；La5／8Ca3／8MnO3样品在Tc以下表现出长程铁磁有序态，Mn位5％Co掺杂样品则表现为团簇玻璃型短程铁磁有序行为．证明Co掺杂引起电子的局域化效应乃是导致体系输运行为发生变化的主要原因．同时，从Mn^3＋-O^2--Mn^4＋双交换（DE）作用和超交换（SE）相互作用机制等出发，对样品的输运行为、CMR效应以及与Co掺杂之间的关联进行了讨论．     

三元合金Ga_(0.52)In_(0.48)P的喇曼散射谱

采用室温下微区Raman散射方法 ,观测到了GaInP2 的LO双模行为和禁戒的TO模 ,由于晶格有序导致晶体对称性从Td 降低为C3v,从而使禁戒的TO模变为Raman活性。在所有的样品中都观测到了由晶格无序激活的DALA模。在有序样品中 ,除观测到了二级Raman散射峰LO1+LO2 以外 ,还观测到了由超晶格效应所导致的FLA折叠模和LO模的分裂。对LO模峰谷比b/a的分析表明 ,随着晶格有序度的增加 ,b/a值减小。这是因为 :一方面主要是由于禁戒的TO模变为Raman活性所引起的 ,另一方面 ,还可能有LO1模和LO2 模分裂的贡献。在实验上 ,可以用b/a值或FLA的强度来表示样品的有序度。     

问答

正Q:为什么晶体有固定的熔点而非晶体没有,我看到一般书上只写到,因为晶体是长程有序的,而非晶体是长程无序而短程有序,求更深理解,为什么长程有序就有固定熔点?A:这个可以说得很形象。融化的本质就是热力学涨落,也就是分子的随机运动剧烈到可以克服分子间的吸引相互作用,使分子从束缚的状态挣脱开来,从而使得原有的固体结构被破坏。     

高质量三维胶体光子晶体中慢光速与超光速的实验研究

利用飞秒脉冲自相关技术研究了高质量三维胶体光子晶体中的慢光速和超光速效应.实验中使用的胶体光子晶体是采用压力控制的绝热沉积技术（PCIHVD）制备的、由聚苯乙烯小球组成的人工蛋白石结构.由于其中的缺陷和位错密度很低,它们具有很高的通带透过率和陡峭的能带边缘.测量了从通带到带边直至带隙中央群速度的变化,在只有20层左右小球的样品中观察到低至0.43c的慢光速以及高至1.34c的超光速现象.此外,利用时域有限差分（FDTD）方法对短脉冲在三维光子晶体中的群速度进行了数值模拟,并且和 关键词： 三维胶体光子晶体 慢光速 超光速 脉冲自相关