Mn掺杂Mo_2FeB_2的电子结构,磁性和弹性的第一性原理研究（英文）

用第一性原理计算(Mo,Fe,Mn)_3B_2的结构稳定性、磁性、电子结构和弹性.过程中采用了密度泛函理论和超软赝势.研究表明反铁磁性具有最低的能量,为基态.计算所得的(Mo,Mn,Fe)B_2电子态密度和布局数与Mo_2FeB_2的类似.从电子态密度和重叠布局数发现,B-B和B-Mo为共价键,对剪切模量起促进作用.通过磁性分析,发现Fe和Mn原子起主要作用.然而,Mn的掺杂对硬质相Mo_2FeB_2的成键和弹性的影响微小.     

铋层状氧化物单晶薄膜多铁性研究进展

室温单相多铁材料非常稀缺,磁性元素掺杂的铋层状钙钛矿结构Aurivillius相氧化物是一类重要的单相室温多铁材料,但由于缺少单晶类样品,这一类多铁材料研究主要是围绕多晶类块体或者多晶薄膜展开,它们的磁、电等性能研究大都采用宏观探测方式,因此这类多铁材料的多铁性机理研究进行得非常困难.近年来在高质量单晶薄膜的基础上,研究了多种磁性元素掺杂和不同周期结构的铋层状氧化物多铁单晶薄膜.这些单晶薄膜在室温下大都具有层状面面内方向的铁电极化,以及比较小的室温磁化强度,低温区存在第二个磁性相变.通过X射线共振非弹性散射实验发现元素掺杂会改变金属和氧原子之间的氧八面体晶体场的劈裂,能够增强铁磁性.另一方面,通过极化中子反射实验发现薄膜主体的磁化强度远小于通常探测的宏观磁化强度,说明单晶薄膜中磁的来源及其磁电耦合机理和多晶块体很可能是不同的.铋层状单晶薄膜的多铁性对未来继续改善这类材料的多铁性能有很好的指导作用.     

红色长余辉材料Zn3(PO4)2∶Mn2+,Ga3+的合成及光谱性质

采用高温固相法合成α、β和γ-Zn3(PO4)2∶Mn2+,Ga3+(ZPMG),XRD分析表明,高温合成过程中淬火条件有利于β相的形成,退火条件有利于γ相的形成.三种磷光粉的激发光谱分别位于246 nm(α)、234nm(β和γ)的宽带谱.α相的发射光谱为位于508 nm的锐线谱,β和γ相的发射光谱均存在两个谱带,分别位于508 nm的绿色光谱区和616 nm的红色光谱区.两种发射均归属为Mn2+的4T1(4G)→6A1g(6S)跃迁,但是由于Mn2+在Zn3(PO4)2结构中的配位数不同,故发光颜色及强度均不同.对于余辉发射,只能观察到红色余辉光谱.     

Tb0.3 Dy0.7(Fe0.9 T0.1)1.95合金的结构、自旋重取向和穆斯堡尔谱

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1195(过渡金属元素T=Mn,Fe,Co,B,Al,Ga)合金中ⅢA族金属和过渡金属元素T替代Fe对结构、自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响.结果发现,不同金属T替代Fe,Tb0.3Dy0.7(Fe009T0.11.95,合金具有相同的MgCu2型立方Laves相结构;Al,Ga替代使Tb0.3Dy0.7(Fe09T0.11.95合金的易磁化方向在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向,B,Mn,Co替代未使易磁化轴发生明显转动;Al,Ga元素替代使超精细场Hhf略有下降,B,Mn替代对超精细场Hhf的影响不大,而Co元素替代使超精细场Hhf有较大增加;所有元素替代使同质异能移IS有所增加;B,Al,Ga和Mn替代使四极劈裂Qs增加,而Co替代使四极劈裂Qs下降.     

镍基高温合金热机械疲劳应力的中子衍射

中子衍射法能够在不破坏样品的条件下准确地获取材料的应力状态，已用于测量某些单质单晶体的应力状态，但用于具有两相结构的镍基单晶高温合金的研究工作还很少。沉淀强化的镍基单晶高温合金主要包括两个共格合金相，一相为面心立方（fcc）结构的γ基体相，另一相为均匀镶嵌在谨体中的立方L12结构的γ＇沉淀强化相。     

问答

<正>Q:从缺陷的角度考虑,为什么一般的金属材料都会因为淬火而变硬?A:淬火实际上是一个快速冷却的过程,在淬火的过程中,合金的高温相来不及转变成低温相,而被冻结在一个热力学上的亚稳态。以钢(主要成分为Fe和C)为例,高温下Fe的稳定相是γ-Fe(面心立方),低温下则是α-Fe(体心立方)。碳在后者中的溶解度低,因此缓慢降温时均相(奥氏体)的高碳钢会析出Fe3C(渗碳体)和α-Fe(铁素体)两相。而快速冷却时,     

新型Heusler合金RuMn2Sn的磁性形状记忆的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对新型Heusler合金RuMn₂ Sn的晶体结构、电子结构、磁性、四方变形等性质进行了系统的研究.研究结果表明:1)在奥氏体态下,磁性原子Mn对体系总磁矩的贡献最大,其中Mn（A）和Mn（B）原子磁矩的值不等并且呈反平行耦合,导致RuMn₂ Sn具有稳定的亚铁磁基态,该结果与实验一致;2)由XA型立方结构至四方结构的四方变形中,发现c/a约为1.23处存在一个能量更低的稳定的马氏体相,其呈现反铁磁的特性;3)在奥氏体态和马氏体态下,Mn（A）和Mn（B）原子之间弱的d-d直接交换作用是维持它们之间亚铁磁和反铁磁耦合的主要原因.根据上述计算结果,预测RuMn₂ Sn具有良好的磁性形状记忆效应.     

红色长余辉材料Zn_3(PO_4)_2:Mn~(2+),Ga~(3+)的合成及光谱性质

采用高温固相法合成α、β和γ-Zn3(PO4)2∶Mn2+,Ga3+(ZPMG),XRD分析表明,高温合成过程中淬火条件有利于β相的形成,退火条件有利于γ相的形成。三种磷光粉的激发光谱分别位于246 nm(α)、234nm(β和γ)的宽带谱。α相的发射光谱为位于508 nm的锐线谱,β和γ相的发射光谱均存在两个谱带,分别位于508 nm的绿色光谱区和616 nm的红色光谱区。两种发射均归属为Mn2+的4T1(4G)→6A1g(6S)跃迁,但是由于Mn2+在Zn3(PO4)2结构中的配位数不同,故发光颜色及强度均不同。对于余辉发射,只能观察到红色余辉光谱。     

退火对Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )体系的结构与磁性的影响

利用溶胶凝胶法制备不同掺杂浓度的Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )(α=0,0.07,0.3,0.5)系列样品,探究了不同退火时间对样品的结构、形貌、磁学性质的影响.X射线衍射分析表明,随着掺杂浓度的提高,样品从单斜相逐渐转变为立方相.掺杂浓度为=0.07的样品为单斜和立方的混合相,且随着退火时间的延长,单斜相的比例逐渐增加.扫描电子显微镜结果表明,样品为几十微米大小的不规则颗粒,不同退火时间对样品形貌无显著影响.磁性测量结果表明,掺杂样品在室温下具有铁磁特性,而且可以利用掺杂浓度和退火时长进行调控.我们认为Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )体系的室温铁磁性可能与Y掺杂导致的样品内氧空位及缺陷有关.     

氧气氛退火对La0.7Sr0.3MnO3薄膜结构及性能的影响

利用磁控溅射方法,在(100)Si、LaAlO_3(LAO)和SrTiO_3(STO)衬底上制备得到了La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3(LSMO)薄膜,通过X射线衍射仪、原子力显微镜以及磁性测量系统研究了不同温度氧气氛下的后续退火对LSMO薄膜结构及磁学性能的影响.结果表明随着退火温度的升高,LAO和STO衬底上的LSMO薄膜氧含量逐渐增加,Mn4 /Mn3 的比值逐渐趋向于3∶7,表现为面外晶格常数逐渐减少,饱和磁化强度及居里温度都有明显提高,而矫顽力则有所降低;拉曼散射实验结果更直观的给出了退火后LSMO晶格有序性的增加和Jahn-Teller畸变的减弱;而Si单晶上的LSMO薄膜在高温下由于与衬底发生了复杂的化学反应而导致相结构发生改变.     

Hg2CuTi型Mn2NiB磁性形状记忆效应的理论预测

运用基于密度泛函理论的第一性原理的投影扩充波函数（PAW）方法,分别计算了Hg2CuTi型Mn2NiB的四方变形、晶体结构、磁性、电子结构、压力响应、温度特性．计算结果显示：在由立方结构至四方结构的变形中,在c/a约为1.33处出现一个能量局域最小值,表明该处存在一个稳定的马氏体相;在奥氏体态和马氏体态下,Mn2NiB的总磁矩均主要由Mn原子提供,但Mn(A)、Mn(B)原子磁矩呈反平行排列且值不等,因而Mn2NiB合金均表现为亚铁磁结构,总磁矩分别是1.736 （奥氏体态）和0.974 （马氏体态）;在奥氏体态和马氏体态下,在费米面附近的总态密度主要由Mn(A)-d、Mn(B)-d的投影态密度决定,但两者在费米面附近交叠都很少,说明Mn(A)、Mn(B)原子之间的d-d直接交换作用均很弱,Mn(A)与Mn(B)之间磁矩的亚铁磁耦合正是由这种弱的d-d直接交换作用来维持．基于以上的计算结果,我们预测Mn2NiB具有磁性形状记忆效应．     

Hg2CuTi型Mn2NiB磁性形状记忆效应的理论预测

运用基于密度泛函理论的第一性原理的投影扩充波函数（PAW）方法,分别计算了Hg2CuTi型Mn2NiB的四方变形、晶体结构、磁性、电子结构、压力响应、温度特性．计算结果显示：在由立方结构至四方结构的变形中,在c/a约为1.33处出现一个能量局域最小值,表明该处存在一个稳定的马氏体相;在奥氏体态和马氏体态下,Mn2NiB的总磁矩均主要由Mn原子提供,但Mn(A)、Mn(B)原子磁矩呈反平行排列且值不等,因而Mn2NiB合金均表现为亚铁磁结构,总磁矩分别是1.736 （奥氏体态）和0.974 （马氏体态）;在奥氏体态和马氏体态下,在费米面附近的总态密度主要由Mn(A)-d、Mn(B)-d的投影态密度决定,但两者在费米面附近交叠都很少,说明Mn(A)、Mn(B)原子之间的d-d直接交换作用均很弱,Mn(A)与Mn(B)之间磁矩的亚铁磁耦合正是由这种弱的d-d直接交换作用来维持．基于以上的计算结果,我们预测Mn2NiB具有磁性形状记忆效应．     

Mn掺杂Mo2 FeB2的电子结构，磁性和弹性的第一性原理研究

用第一性原理计算（ Mo,Fe,Mn）3 B2的结构稳定性、磁性、电子结构和弹性。过程中采用了密度泛函理论和超软赝势。研究表明反铁磁性具有最低的能量,为基态。计算所得的（ Mo,Mn,Fe） B2电子态密度和布局数与Mo2 FeB2的类似。从电子态密度和重叠布局数发现,B?B和B?Mo为共价键,对剪切模量起促进作用。通过磁性分析,发现Fe和Mn原子起主要作用。然而,Mn的掺杂对硬质相Mo2 FeB2的成键和弹性的影响微小。     

Heusler合金Mn50–xCrxNi42Sn8的相变、磁性与交换偏置效应

研究了Mn50–xCrxNi42Sn8 (x=0, 0.4, 0.6, 0.8)多晶样品的相变、磁性和交换偏置效应.结果表明,该系列合金在室温下都具有非调制的四方马氏体结构.马氏体逆相变温度随Cr含量增加而逐渐降低. 20 k Oe磁场下的M-T曲线表明,该系列合金的磁性比较弱.两相之间的磁性差最大为△M=7.61 emu/g.磁性的变化主要与Mn-Mn间距的变化以及Ni(A位)-Mn(D位)间杂化作用的强弱有关.在低温下,马氏体相的磁性随着Cr含量增加而增强.在500 Oe的外加磁场作用下,从室温冷却到5 K,在Mn50Ni42Sn8合金中观察到高达2624 Oe的交换偏置场.随着Cr含量的增加,交换偏置场逐渐减小.当Cr含量x=0.8时,随着冷却场的增加, 5 K时的交换偏置场先迅速增加然后逐渐减小.当冷却场为500 Oe时,交换偏置场最大.这主要归因于自旋玻璃态与反铁磁性区域的界面交换耦合作用的变化.     

铁基K0.8Fe2-ySe2体系的单晶生长与结构研究

本文报道了采用自助溶剂法对不同组分K0.8Fe2-ySe2单晶生长和结构研究的实验结果.X-射线衍射XRD(Cu靶和同步辐射)结构分析表明样品中存在两套衍射峰(分别对应相1和相2),相1能够用ThCr2Si2结构,空间群I4/mmm(No.139)指标化,对应超导相.而相2能够用单一米勒指数(0 0l)标定,可能对应一个新的物相.相2的存在能够在不同组分的KxFe2-ySe2单晶样品中很好的重复.利用高分辨透射电子显微镜(TEM)研究了K0.8Fe2Se2样品的"结构相分离"特征,结果表明样品中存在明显的位错缺陷,可能与两相结构的竞争有关.对K0.8Fe2Se2单晶样品直流磁化测量表明相2可能为弱铁磁性,从而引起高温Tp～125K的ZFC与FC磁性反常.     

V,Cr,Mn掺杂MoS2磁性的第一性原理研究

基于第一性原理的自旋极化密度泛函理论分别研究了过渡金属V, Cr, Mn掺杂单层MoS₂的电子结构、 磁性和稳定性. 结果表明: V和Mn单掺杂均能产生一定的磁矩, 而磁矩主要集中在掺杂的过渡金属原子上, Cr单掺杂时体系不显示磁性. 进一步讨论双原子掺杂MoS₂ 体系中掺杂原子之间的磁耦合作用发现, Mn掺杂的体系在室温下显示出稳定的铁磁性, 而V掺杂则表现出非自旋极化基态. 形成能的计算表明Mn掺杂的MoS₂体系相对V和Cr 掺杂结构更稳定. 由于Mn掺杂的MoS₂ 不仅在室温下可以获得比较好的铁磁性而且其稳定性很高, 有望在自旋电子器件方面发挥重要的作用. 关键词： 2')" href="#">单层MoS₂ 掺杂 铁磁态 第一性原理     

面心立方金属铈的高压电子结构研究

本文简要介绍了我们开发的基于密度泛函理论和动力学平均场理论(DFT+DMFT)的全自洽的的计算程序,并运用该程序研究了面心立方金属铈的等结构相变.动力学平均场采用的是目前公认的最为准确和高效的连续时间蒙特卡罗方法作为杂质求解器.我们首先分别计算了γ和α相的电子态密度,该结果可以正确的描述两个相的电子结构特征.然后计算了不同温度下的相变前后的电子结构,从中可以得到电子结构在不同温度下的相变过程,与之前的实验结果一致.这一工作为以后进一步的金属铈的等结构相变研究打下了基础.     

Mn掺杂ZnO稀磁半导体材料的制备和磁性研究

采用共沉淀方法制备了名义组分为Zn_1-xMn_xO(x=0.001,0.005,0.007,0.01)的Mn掺杂的ZnO基稀磁半导体材料,并研究了在大气气氛下经过不同温度退火后样品的结构和磁性的变化.结果表明：样品在600℃的大气条件下退火后, 仍为单一的六方纤锌矿结构的ZnO颗粒材料;当样品经过800℃退火后,Mn掺杂量为0.007,0.01的样品中除了ZnO纤锌矿结构外还观察到ZnMnO₃第二相的存在.磁性测量表明,大气条件下600℃退火后的样品,呈现出室温铁磁性;而800℃退火后的样品,其室温铁磁性显著减弱,并表现为明显的顺磁性.结合对样品的光致发光谱的分析,认为合成样品的室温铁磁性是由于Mn离子对ZnO中的Zn离子的替代形成的. 关键词： ZnO 掺杂 稀磁半导体 铁磁性     

Heusler合金Mn2NiGe磁性形状记忆效应的第一性原理预测

运用基于密度泛函理论的第一性原理,对Hg₂CuTi型Mn₂NiGe的四方变形、晶体结构、磁性、电子结构、压力响应等进行了计算.计算结果表明: 1)在由立方结构至四方结构的转变中,在c/a约为1.34处存在一个稳定的马氏体相;2)在奥氏体态和马氏体态下,Mn原子均是Mn₂NiGe总磁矩的主要贡献者,但Mn(A),Mn(B)原子磁矩的值不等且呈反平行耦合,因而Mn₂N 关键词： 第一性原理 磁性形状记忆 四方变形 马氏体相变     

面心立方金属铈的高压电子结构研究

本文简要介绍了我们开发的基于密度泛函理论和动力学平均场理论（DFT+DMFT）的全自洽的的计算程序,并运用该程序研究了面心立方金属铈的等结构相变. 动力学平均场采用的是目前公认的最为准确和高效的连续时间蒙特卡罗方法作为杂质求解器. 我们首先分别计算了 和 相的电子态密度,该结果可以正确的描述两个相的电子结构特征. 然后计算了不同温度下的相变前后的电子结构,从中可以得到电子结构在不同温度下的相变过程,与之前的实验结果一致. 这一工作为以后进一步的金属铈的等结构相变研究打下了基础.