Ce∶YIG石榴石薄膜制备条件对磁光性能的影响

提出一种新的能带理论模型,讨论Ce替代YIG石榴石薄膜的制备条件对其磁光性能及光吸收的影响。该模型在能带理论的基础上引入了氧空位概念,可以用来解释Ce替代石榴石薄膜制备时,溅射气氛的改变对薄膜中Ce元素价态的影响。而Ce元素价态将直接影响到Ce∶YIG薄膜的磁光性能。此外,当晶格中存在过量氧空位时,会导致部分Fe3+被还原成Fe2+,使得薄膜的光吸收显著增大。     

掺Pb,Ga对Ce:YIG晶体磁光性能的影响

研究了掺Pb,Ga对Ce:YIG晶体的晶场、交换作用和磁光Faraday效应的影响.当Ga³⁺离子取代量为12%时，交换作用有效场减少51%，导致Ce³⁺离子最低两个能级的占有概率之差减少49%.Ga³⁺离子取代，同时影响分子场和晶场；而Pb²⁺离子的取代，只影响晶体场，对分子场的影响甚微.掺杂对稀土石榴石晶体的磁光性能有较大影响. 关键词： PbGaCe:YIG晶体 晶场 超交换作用 磁光效应     

溶液旋涂法制备BixY3-xFe5O12薄膜的自旋输运特性

钇铁石榴石(yttrium iron garnet,YIG)的自旋输运特性一直是自旋电子学的研究重点之一.Bi作为YIG最常见的掺杂元素,其薄膜Bi_xY_3-xFe₅O₁₂的磁光特性已经被广泛研究.但Bi³⁺取代Y³⁺对YIG自旋输运的影响规律还没有被系统地研究过.本文利用溶液旋涂法制备了不同掺杂比的Bi_xY_3-xFe₅O₁₂薄膜,并研究Bi掺杂对YIG薄膜形貌结构和自旋输运性能的影响.结果表明Bi掺杂没有改变YIG的晶体结构,掺杂比上升令薄膜的吸收强度增大,带隙减小.XPS表明了Bi³⁺和Bi²⁺的存在.Bi掺杂在自旋输运上的调控体现在Bi_xY_3-xFe₅O₁₂薄膜的磁振子扩散长度相比纯YIG薄膜有所减小.同时研究发现Pt/Bi_x...     

Mn的价态对La0.8Ba0.2MnO3电磁性能的影响

在2—390K温度之间研究了La_0.8Ba_0.2MnO₃的 磁矩、磁电阻与温度的关系.发 现以不同价态的Mn元素引入得到的La_0.8Ba_0．2MnO₃ ，性能虽然都存在金属 —绝缘体转变，以及在磁场作用下居里温度附近电阻率变化非常显著的特点，但是价态对磁 性转变温度T_C，金属—绝缘体转变温度T_mi，以及磁电阻极大 值温度T_MR的影 响都非常显著.三种价态相比较，使用二价Mn的电阻率最低以及磁性转变温度更接近室温.认 为影响材料性能的主要因素是材料制备时引进的Mn元素的价态，由于原料价态的不同而形成 的氧空位浓度变化，进而影响了Mn⁴⁺/Mn³⁺的比. 关键词： 价态 磁电阻 居里温度 金属—绝缘体转变     

氧空位对钴掺杂氧化锌半导体磁性能的影响

从实验和理论上阐述了氧空位对Co掺杂ZnO半导体磁性能的影响.采用磁控溅射法在不同的氧分压下制备了Zn_095Co_005O薄膜,研究了氧分压对薄膜磁性能的影响.实验结果表明,高真空条件下制备的Zn_095Co_005O薄膜具有室温铁磁性,提高氧分压后制备的薄膜铁磁性逐渐消失.第一性原理计算表明,在Co掺杂ZnO体系中引入氧空位有利于降低铁磁态的能量,铁磁态的稳定性与氧空位和Co之间的距离密切相关. 关键词： Co掺杂ZnO 稀磁半导体 第一性原理计算 氧空位缺陷     

Mn的价态对La0.8Ba0.2MnO3电磁性能的影响

在2-390K温度之间研究了La0.8Ba0.2MnO3的磁矩、磁电阻与温度的关系.发现以不同价态的Mn元素引入得到的La0.8Ba0.2MnO3,性能虽然都存在金属-绝缘体转变,以及在磁场作用下居里温度附近电阻率变化非常显著的特点,但是价态对磁性转变温度TC,金属-绝缘体转变温度Tmi,以及磁电阻极大值温度TMR的影响都非常显著.三种价态相比较,使用二价Mn的电阻率最低以及磁性转变温度更接近室温.认为影响材料性能的主要因素是材料制备时引进的Mn元素的价态,由于原料价态的不同而形成的氧空位浓度变化,进而影响了Mn4+/Mn3+的比.     

斜向静磁场中光导波模式转换与衍射理论

应用经典场论和耦合模理论计算了斜向静磁场作用下，磁性薄膜波导中静磁波与导波光的相互作用.计算结果表明，与垂直静磁场情形相比，斜向静磁场时的相匹配条件有所变化，由于磁性薄膜波导中法拉第磁光效应增强等因素，导波光的Bragg衍射效率得以显著增加.这有利于应用YIG等低损耗磁性薄膜做成高衍射效率的磁光波导器件，亦有利于降低Bi∶YIG等高比法拉第旋转的磁光薄膜波导器件的体积和损耗.此外，理论指出的在斜向静磁场条件下所具有的一些磁光特性与实验结果亦符合得很好. 关键词：     

二氧化铈基稀磁氧化物的第一性原理研究

基于第一性原理的计算方法研究了纯CeO_2、Co掺杂CeO_2和同时引入氧空位Vo和Co掺杂的CeO_2稀磁半导体体系.通过计算体系的能带结构和态密度,探讨了该体系磁性产生的机制.计算发现,纯CeO_2体系不具有磁性;没有氧空位Vo的Co掺杂CeO_2体系中,Co离子之间通过O原子发生超交换反铁磁耦合,体系无铁磁性;当氧空位Vo和Co离子同时存在于CeO_2体系中时,Co离子之间通过氧空位Vo发生铁磁耦合,该体系表现出铁磁性能.另外,由氧空位Vo诱导的Co离子之间的铁磁耦合不仅发生在紧邻的两个Co离子,而且可以扩展到几个原子距离的长度.计算结果证明了氧空位Vo诱导铁磁性耦合机制.本文工作将为CeO_2基稀磁半导体体系制备与磁学性质的研究提供支持.     

磁光Bragg衍射中的相位失配分析

给出了任意倾斜偏置磁场作用下相位失配时微波静磁波与导波光的磁光耦合方程，分析了相位失配对导波光衍射效率及其衍射方向的影响.计算了YIG薄膜波导中静磁反向体波与导波光非共线作用的Bragg衍射效率, 传统磁化时计算结果与实验结果一致.计算表明，与传统磁化情形相比，适当的偏斜磁场可使导波光衍射效率提高6dB以上；当导波光入射角保持不变时，由磁场方向改变引起的相位失配对衍射效率的影响不大.因此，优化偏置磁场方向是改善磁光Bragg器件衍射性能、提高磁光带宽的有效方法. 关键词： 磁光效应 Bragg衍射 静磁波     

运用第一性原理研究氧化锌电阻阀片中氧空位与掺杂条件下ZnO晶体电学性质

为了比较Nb_2O_5、MnO_2、MgO三种添加剂对氧化锌电阻阀片电学性能影响,在微观层面模拟Nb、Mn、Mg三种元素分别掺杂ZnO完整超晶胞和带有氧空位缺陷的ZnO超晶胞,并运用第一性原理分析掺杂晶胞的特性.本文计算了晶体结构、掺杂形成能、氧空位形成能、能带结构、态密度、载流子迁移率、电导率等.结果表明,掺入Nb原子的掺杂体系晶格体积最大,Mg掺杂体系的形成能最大,稳定性最弱,Nb掺杂氧空位形成能最低,更容易引入氧空位.Nb掺杂的ZnO超晶胞禁带宽度最小,氧空位缺陷增大掺杂晶体的禁带宽度.在相同掺杂浓度和同等条件下,Mn掺杂的晶体电导率最高.     

Ba掺杂及工艺对BiFeO_3体系结构和磁特性的影响

用溶胶-凝胶+快速热处理方法制备Bi_1-xBa_xFeO_3(BBFO-x,x=0,0.05,0.15)陶瓷材料,研究不同工艺条件和元素掺杂对样品的结构和磁特性的影响,实验结果表明,BBFO-x纯相样品制备工艺要求较高,在工艺条件为800℃下退火450s时,样品具有最好的结构及磁性能;X射线衍射测试表明,Ba元素替代会引起晶格畸变,但没有改变样品的宏观晶格结构;Raman光谱测试进一步证实了样品的纯相结构及Ba元素掺杂对样品结构的影响;此外,Ba元素替代有助于增强样品的磁性,其原因在于掺杂使得原有的长程反铁磁螺旋磁结构受到破坏,同时可能出现Fe离子价态变化,产生自旋耦合,从而在样品中表现出更大的宏观净磁矩,本工作可对开展这一单相多铁材料体系的微观结构以及磁电耦合效应的研究提供很好的实验基础。     

氢、氧终端掺硼金刚石薄膜的电子结构

利用氢微波等离子体溅射和浓酸中沸煮方法分别制备了氢、氧终端掺硼金刚石薄膜.借助X射线光电子能谱及接触角检测对两种终端薄膜表面进行了分析，通过扫描探针显微镜研究了针尖和样品间的扫描隧道谱.结果表明，氢终端掺硼金刚石表面能带向上弯曲，在高于价带顶位置存在浅受主能级；氧终端表面能带向下弯曲，带隙较宽，带隙中不存在表面态.对两种终端金刚石薄膜的导电机理进行了讨论.     

基于金属包覆磁性波导结构的磁光Bragg器件特性分析

使用金属包覆磁性波导中的磁光耦合理论分析了静磁表面波与导波光在金属／电介质／钇铁石榴石／钆镓石榴石结构中的磁光共线作用，讨论了金属覆层和斜向场对磁光模式转换效率的影响。计算表明，金属包覆波导可以提高磁光作用，通过调节金属覆层与磁性薄膜间距得到了比空气／4a铁石榴石／钆镓石榴石的传统三明治波导情形高8．7dB的模式转换效率；而同时优化偏置磁场方向和金属包覆波导参数，模式转换效率可以进一步提高5．25dB。因此，金属包覆波导可以用于提高磁光Bragg器件性能，在微波和光信息处理等方面具有广阔的应用前蒂。     

高氧空位简并锐钛矿TiO2半导体电子寿命的第一性原理研究

为了研究锐钛矿TiO2晶体中高氧空位浓度对电子寿命的影响,利用基于局域密度泛函理论框架下的广义梯度近似平面波超软赝势方法,用第一性原理对含高氧空位浓度的锐钛矿TiO2晶体进行了结构优化处理、能带分布和态密度分布计算,表明在温度一定和高氧空位浓度的条件下,锐钛矿TiO2的电子寿命随氧空位浓度的增大而减小;电子浓度的大小对电子寿命无影响.同时,锐钛矿TiO2晶体中高氧空位浓度时,发现有莫特相变的现象.     

不均匀磁化薄膜中静磁波对导波光的Bragg衍射

研究了横向不均匀偏置磁场作用下掺Bi的YIG薄膜中微波静磁波的激发和传播特性;采用变分方法计算了静磁正向体波的色散关系和交变磁化强度,分析了不均匀场对静磁波－导波光耦合的影响理论计算得到的衍射效率曲线与实验结果基本一致,表明适当不均匀场可以大大提高磁光Bragg器件的衍射性能.     

基片温度与氧分压对磁控溅射制备氧化钒薄膜的影响

采用磁控溅射工艺制备了V₂O₅薄膜.通过改变制备工艺中基片温度和氧分压两个条件，研究了薄膜的晶相组成、表观形貌以及氧化物中钒和氧元素的化合价态.当基片温度升高时，V₂O₅薄膜中颗粒结晶由细长针状转变为平行于基片的片状，V⁵⁺状态保持不变，但723 K时氧结合能向高键能态移动.氧分压较低时，薄膜表面有部分V⁴⁺态存在，但存在较多的高键能氧，此时薄膜中晶粒尺寸较小.随着氧分压的提 关键词： 氧化钒 磁控溅射 相变薄膜 X射线光电子能谱     

钇铝石榴石在高压下的光学性质第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,分别计算了120 GPa的压力范围内钇铝石榴石理想晶体和含氧空位点缺陷晶体的光学性质.计算数据表明:(1)在120 GPa的压力范围内其理想晶体和含2+价氧离子空位(形成能最低)的缺陷晶体在可见光区不存在光吸收(是透明的).(2)压力加载将导致其反射谱峰值强度降低,且空位缺陷的存在使其峰值强度进一步减弱.这些结果对进一步实验有重要的参考价值.     

有磁和无磁状态下YIG和YAG晶体高压下的声速和衰减

 YAG晶体是一种无磁石榴石,YIG晶体是铁磁石石榴石。通过对YAG和YIG晶体在高压加磁场和不加磁场条件下,研究铁磁石榴石和无磁石榴石晶体的超声行为。采用“回波重合法”测量声速,通过比较回波的幅度进行衰减的测量。我们发现,不存在磁场时,有磁石榴石和无磁石榴石在高压条件下声速和声衰减有类似的变化行为。我们也发现,无论有无高压,在YAG晶体中不存在磁声相互作用,而在YIG晶体中,则存在磁声相互作用。     

石英玻璃中5.0 eV吸收带的起源

从吸收强度的角度出发研究石英玻璃中５．０ｅＶ光吸收带的起源。利用实验和理论给出的非驰豫氧空位缺陷态的能级,并以第一原理计算得到的石英玻璃导带电子态密度为基础,计算了５．０ｅＶ线性吸收系数。理论结果与实验结果符合得比较好,人而支持了非驰豫氧空位缺陷态是石英玻璃中５．０ｅＶ光吸收带的起源的观点。     

Bi置换DyIG溅射薄膜的磁光性能与干涉效应的研究

本文报道用高频溅射法在玻璃衬底上制备的Bi置换DylG薄膜具有高的矫顽力和矩形比。在500nm波长附近,法拉第旋转角达7.5°/μm。经热磁记录的磁畴稳定。并发现薄膜表面蒸镀不同金属时,随不同波长和磁光层厚度干涉效应有较大差异。利用此特性可对石榴石记录盘片进行最佳性能设计。 关键词：