Ce70Al10Cu20金属塑料晶化过程的微结构研究

非晶合金（俗称金属玻璃）是一种重要的功能材料，具有一般晶态材料所不具备的许多物理、化学和力学特性。新型铈基金属玻璃的玻璃化温度（68℃）大大低于常规金属材料，是集聚合物塑料与金属特点于一身的新型功能材料，称为金属塑料。本文主要利用透射电子显微镜对Ce70Al10Cu20金属塑料晶化过程中的微结构变化进行了系统研究。     

高压合成Nb1-xB2（0〈x〈0．7）超导体的结构转变、电子结构和超导电性研究

自从MgB2（Tc=39K）超导体发现以来，AlB2型结构的二元化合物在实验和理论研究中都受到了日益广泛的关注。最近，我们利用高温高压方法合成了一系列具有Nb缺位的Nb1-xB2（0〈x〈0．7）化合物，得到了单相AlB2结构的样品。当0．2≤x〈0．5时，样品在8K附近出现明显的超导转变。结构分析表明，随着Nb含量的减少，晶格参数在x≈0．2处发生突变，在a-b面内收缩，沿c轴方向拉长。为了深入理解Nb1-xB2中超导特性与结构转变和电子结构的关系，我们对一系列Nb1-xB2样品进行了电子能量损失谱的测量；并且利用第一原理计算分析了材料的电子结构随成分变化的关系，得到了与实验一致的理论结果。     

β-Ca0.33V2O5晶体的电子衍射与高分辨像研究

在准一维β-AxV2O5化合物中，A可以为一价的碱金属（Li，Na，K…），或二价的碱土金属（Ca，Sr，Ba…），这类材料大多属于vanadium bronzes结构，空间群为C2/m。基本结构模型如图1所示，以V2O5为框架，沿b轴方向是三种类型的钒氧长链。由于此类金属钒氧化合物其结构特殊，及丰富的物理化学性能，引起了人们极大的研究热情。     

六方层状钴氧化物中的层间阳离子有序及结构调制研究

六方结构的层状过渡金属化合物具有丰富的结构和物理现象,是近年来材料物理研究领域的一个热门课题[1~3]。层状过渡金属化合物的物理性能和晶体结构具有密切关联。例如,较大层间距的Na0·3CoO2·1·3H2O水合物为超导体[2];层间钠离子Z字形有序排列的Na0·5CoO2在50K附近发生电荷有序相变[3]。系统的结构研究对深入理解层状过渡金属化合物物理性能有着重要意义。在近期研究中,我们利用二价离子(Ca,Sr)替代Na,发现了丰富的物理和结构现象。图a~d为Sr0·35CoO2的电子衍射和高分辨图像。分析表明,Sr0·35CoO2中Sr在CoO2形成层间有序态…     

现代透射电子显微技术在多铁材料研究中的应用

文章简要介绍了材料科学研究中被广泛应用的透射电子显微(TEM)技术及其在多铁材料研究中的应用,并给出了几个典型案例：利用球差矫正原子分辨扫描透射电子显微术(STEM),并和电子能量损失谱(EELS)相结合,分析多铁异质结界面处的原子分布、离子价态和化学键的变化;结合球差矫正原子分辨透射电子显微图像(HRTEM)和STEM图像,分析多铁材料中的局域对称性破缺和电极化特性;利用原位变温及电/磁场加载技术,研究多铁材料中的结构相变和电畴/磁畴的动态演变特性。文章特别指出,现代透射电子显微学是全面分析理解多铁材料局域微结构,探讨多铁耦合机制及其物理根源的有效手段。     

新型功能化合物的晶体结构和电子能量损失谱研究

本文深入研究了六方层状结构钴氧化物中的层间阳离子排列,电荷/轨道序和金属超导体NbB2中的电子能量损失谱,阐述了现代透射电子显微镜(TEM)技术和电子能量损失谱在功能化合物研究领域的应用.基于MxCoO2(M=Na,Sr或Ca)化合物的TEM结构分析,总结给出了反映这种层状结构化合物中阳离子含量和结构特性关联的相图.以Na0.5CoO2材料作为研究主体,系统分析了材料结构随温度的变化,并对Na离子有序和结构相变进行了深入探讨.在100 K到20 K温度区间观测到了两个超结构相,其基本特性可以用电荷/轨道有序模型很好地解释.NbB2是典型的层状超导体,电子能量损失谱表现出很强的各向异性.结合第一性原理计算对其电子结构和电子能量损失谱的特性进行了仔细分析,获得了费米能级附近B的2p轨道未占据态信息.在这些实验和理论结果的基础上,系统分析了六方层状钴氧化物中结构相变和物理性能的关联,并对NbB2和MgB2超导材料电子结构区别进行了讨论.     

Ultrafast electron microscopy in material science

Recent advances in the ultrafast transmission electron microscope(UTEM), with combined spatial and temporal resolutions, have made it possible to directly visualize the atomic, electronic, and magnetic structural dynamics of materials.In this review, we highlight the recent progress of UTEM techniques and their applications to a variety of material systems.It is emphasized that numerous significant ultrafast dynamic issues in material science can be solved by the integration of the pump–probe approach with the well-developed conventional transmission electron microscopy(TEM) techniques. For instance, UTEM diffraction experiments can be performed to investigate photoinduced atomic-scale dynamics, including the chemical reactions, non-equilibrium phase transition/melting, and lattice phonon coupling. UTEM imaging methods are invaluable for studying, in real space, the elementary processes of structural and morphological changes, as well as magnetic-domain evolution in the Lorentz TEM mode, at a high magnification. UTEM electron energy-loss spectroscopic techniques allow the examination of the ultrafast valence states and electronic structure dynamics, while photoinduced near-field electron microscopy extends the capability of the UTEM to the regime of electromagnetic-field imaging with a high real space resolution.     

电子铁电体研究进展

电子铁电性是基于关联体系电荷有序态的一种新的物理现象。近期研究发现,这种新型铁电体通常表现出丰富的磁电性质和耦合效应,在发展可控性多功能微电子器件方面具有广阔的应用前景。本文重点介绍了电子型铁电体代表材料LuFe2O4的实验和理论研究进展,着重探讨了电荷序相变,极化机理,介电,铁电,磁电耦合等重要物理性能。随后,简要介绍了其它体系在相关问题研究中的进展情况,包括：钙钛矿体系Pr(Ca)MnO3,Fe3O4和有机材料(TMTTF)2X等。     

纳米结构中磁斯格明子的原位电子全息研究

斯格明子(skyrmion)磁序结构与晶体微观结构的关联是新型功能磁材料和器件研发的重要问题.本文利用微纳加工技术制备了形状、尺寸均可控的磁纳米结构,通过电子全息术观察定量地分析了斯格明子磁序结构,确定了材料晶格缺陷和空间受限效应对斯格明子磁结构形成和稳定机制的影响,系统地分析了斯格明子基元的磁功能与材料微结构的关联.文中主要探讨了两个问题:1)斯格明子在磁纳米结构中的空间受限效应.重点研究斯格明子磁序随外磁场和温度变化的演变规律,探索其演变过程的拓扑属性和稳定性;2)晶格缺陷对斯格明子磁结构的影响,重点考察晶界原子结构手性反转对斯格明子磁序的影响.这些研究结果可为研发以磁斯格明子为基元的磁信息存储器及自旋电子学器件提供重要实验基础.