探究自旋为1和3/2的亚铁磁系统出现补偿温度的原因

基于格林函数方法,通过采用Tyablikov和Callen近似分别对系统最近邻交换耦合项和单粒子各向异性项进行退耦,研究了三维各向异性的混合自旋亚铁磁系统的磁性质,详细探讨了单粒子各向异性对系统补偿温度的影响,并对系统出现补偿温度的机理进行了分析.结果表明:当小自旋的单粒子各向异性D_a增大时,其子晶格磁化强度随温度下降的速度要比大自旋子晶格的磁化强度慢.当D_a增大到一定值时,如D_a~(min),系统出现补偿点,且补偿点随着D_a的增大而减小.同时,当其他参数取值变化时,D_a~(min)的大小也随之变化.这表明D_a~(min)的取值是依赖系统其他参数取值的.但如果D_a为零时,无论其他参数为何值,系统都不会出现补偿温度.因此,对于本文所研究的亚铁磁模型,出现补偿温度的前提条件是必须考虑小自旋的单粒子各向异性,且其取值存在一个最小值,即:D_a~(min).当且仅当D_a≥D_a~(min)时,系统出现补偿温度,否则补偿温度消失.     

基于新型磁子结YIG/NiO/YIG的磁子阀效应

<正>利用自旋波或者磁子进行信息传输、处理和存储的磁子型器件,有望构成继基于电荷的第一大类半导体/微电子器件和基于电子自旋的第二大类自旋电子器件之后的第三大类固态微电子器件,能为未来信息科学和技术的可持续发展提供更广阔的拓展空间.从物理角度来讲,除了电子,其他粒子或者准粒子(如中子、磁子等)也可以携带自旋角动量信息,能成为自旋信息的潜在载体.特别是磁子(磁激子),它携带1个?的自旋,可通过铁磁、亚铁磁或反铁磁绝缘体中自旋晶格的元激发而产生;并且磁子是电中性的,它可以用作理想的信     

Cr73.7(Fe0.83Mn0.17)26.3合金磁性的研究

当Fe浓度在18≤x≤25范围内时,Cr_(100)-x_Fe_x合金从顺磁经铁磁态重入自旋玻璃态.重入自旋玻璃态的机制目前主要用以下两种非常不同的物理图象来描述.一种用Hecssen- berg自旋玻璃的平均场理论得出:系统在T_c下产生了共线的铁磁相.但在温度T_(xy)下,每个自旋的横向(xy)分量随机地冻结在xy平面上.这样一个系统可以看作在z方向纵向的铁磁性,而在xy平面上是自旋玻璃态.另一种图象是,有限、无限大团簇在渗透浓度上共存.铁磁相自然是由无限大团簇产生的.但由于有限大团簇的存在,这些有限大团簇在一定温度下可以与无限大团簇成反铁磁耦合,从而破坏了无限大团簇,导致了自旋玻璃态的产生.由于Cr-Fe合金中反铁磁交换相互作用较弱,实验中在18(?)x浓度范围内未能观察到反铁磁耦合的存在.在Cr-Fe合金中加入少量的金属Mn可以大大提高合金的Nair温度.在Cr-Fe-Mn合金为研究系统中铁磁、反铁磁交换相互作用的竞争,进而弄清该合金重入自旋玻璃态的机制提供了可能性.本实验利用M(?)ssbauer谱,磁测量等手段对Cr_(73.5)(Fr_(0.83)Mn_(0.17))_(26.3)合金的磁性进行了研究.     

从M-T曲线上“奇异峰”分析掺杂3d族ZnO基稀磁半导体的磁学本质

研究了用双束脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上制备的Zn_0.95Co_0.05O薄膜的结构和磁学性质. 晶体结构分析表明制备的薄膜是具有ZnO沿c轴择优取向的纤锌矿点阵结构的单晶膜. 当室温或低于室温时该薄膜具有磁性. Zn_0.95Co_0.05O薄膜的磁化强度随温度的变化曲线, 在55 K附近出现了一个小峰. 小峰出现的温度与文献中报道的“奇异峰”出现的温度相似, 虽然小峰凸起似乎并不如引文中的明显. 没有实验结果表明引文中的“奇异峰”与纳米材料的量子效应有相关性. Zn_0.95Co_0.05O薄膜的磁学行为并不能用稀磁半导体的铁磁性解释. 并对ZnO基稀磁半导体薄膜中的磁学本质进行了讨论.     

纳米聚苯乙烯胶乳颗粒的特殊成膜性质

应用多种实验手段对平均粒径29 nm的聚苯乙烯纳米胶乳颗粒成膜过程进行了研究. 样品经不同温度热处理1 h后, 原子力显微镜扫描发现聚苯乙烯颗粒的变形温度约为90℃, 平坦化温度约为 100℃. 90℃以下处理时, DSC扫描在Tg附近有一放热峰, 100℃以上热处理后消失. 固体核磁共振结果也发现在90- 100℃热处理后, 芳香碳和脂肪碳的自旋-晶格弛豫时间发生明显转变. 其密度也在该区间发生突变. 说明纳米尺寸的聚苯乙烯颗粒的凝聚态特征与大粒径(＞1 (m)胶乳或本体聚苯乙烯不同, 从而导致聚合物颗粒在较低温度下即可发生变形和相邻颗粒间的融合.     

ErCo_4原子簇的电子结构及磁性研究

快淬合金Er_xCo_(100-x)(x≈20)是一种强磁性材料.由于快淬工艺不同,它可能形成非晶态或准晶态结构.关于这种材料的准晶态结构、相变过程及磁性质,我们已做过系统的研究.与这一成分相近的非晶态ErCo_(3.44)的磁性质也已由Jouve等人进行过研究.结果表明:(1)准晶态及非晶态Er_xCo_(100-x)均存在着抵消温度T_(comp);(2)当T>T_(comp)时,非晶态及准晶态Er_xCo_(100-x)的磁化强度远高于晶态Er_xCo_(100-x)的磁化强度;(3)非晶态及准晶态Er_xCo_(100-x)的居     

铁基超导体中自旋向列相的中子散射研究取得重要进展

<正>最近,中国科学院物理研究所超导国家重点实验室的戴鹏程研究团队采用非弹性中子散射的实验方法研究了单轴压力退孪晶的BaFe2-xNixAs2样品中的自旋激发在Q=(1,0,1)和(0,1,1)处的分布随温度和Ni掺杂量的演化,在国际上首先从自旋/磁涨落上观察到了这种电子向列相的存在,并研究了自旋向列涨落在相图中存在的范围.发现自旋向列关联(定义为I(1,0,1)I(0,1,1),I表示强度)与电阻各向异性具有相似的起始温度,两者在相图中存在的范围也非常相似,并均在最佳掺杂点附近消失(图1),表明两者有直接的关联.该研究首次从自旋角度证实了电子向列相的存在,并为其微观物理起源解释提供了重要实验依据,对理解高温超导体中向列相乃至赝能隙的形成有重要参考意义.该项研究工作于2014年7月在Science杂志上发表.     

稀土正铁氧体RFeO_3中的磁化开关效应

磁化开关效应(也称自旋开关效应),是指RFeO_3中稀土离子磁矩或铁离子磁矩在特定的外场和温度下发生180°翻转的现象,且由于材料体系中稀土离子的不同而呈现出多种表现形式。文章对稀土正铁氧体RFeO_3体系中的磁化开关效应进行分类讨论,并详细讨论磁化开关现象发生前后,稀土离子磁矩和铁离子磁矩两种亚晶格的磁构型,以及外磁场对磁化开关效应的调控。     

La0.67Ca0.33MnOz薄膜中的巨磁阻比的幂指数磁场关系

由于氧化物巨磁阻薄膜具有十分巨大的巨磁阻效应,因而越来越受到了人们的重视.然而其巨磁阻产生的机理却至今仍不甚清楚,有关这方面的研究显得迫切需要.在多层膜或颗粒膜中其巨磁阻产生的本质通常被理解为一种自旋相关的表面散射的结果.若磁阻比定义为MR=Δρ/ρO=(ρO-ρH)/ρO,其中ρO为零场下的电阻率,ρH为磁场H时的电阻率,则在铁磁转变温度以下MR与磁化强度M之间应该有如下的关系:MR(T,H)=[ρ(O,T)-ρ(H,T)]/ρ(O,T)=A(T)F[│M/M_S│~2],(1)其中M_S为饱和磁化强度,F是│M/M_S│~2的单调函数其值介于0与1之间,当M→0时,F[│M/M_S│~2]=0,而当M→M_S时,F[│M/M_S│~2]=1,(1)式中的A(T)只是一个与温度有关的函数.由该式可以得到如下两个结论:首先,MR的温度关系应该是由(1)式中的A(T)的温度关系来决定,与磁场无关,也即MR(H1,T):MR(H2,T)应该为一常数;其次,对于某一特定的温度,MR(T,H)=CF[│M/M_S│~2],其中C为常数,由此决定了MR的磁场依赖关系.本文将对La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_z巨磁阻薄膜中的MR的温度关系和磁场关系作一较详细的实验研究.1 实验     

应力下OsSi2电子结构和光学特性研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论(Density Functional Theory)赝势法, 对各向同性形变下OsSi₂的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算. 计算结果表明, 当晶格常数从96%, 100%, 104%依次进行各向同性形变时, OsSi2的带隙逐渐减小. 当晶格参数被压缩到原来的96%时, OsSi₂的间接带隙值E_g=0.928 eV, 当晶格参数被拉伸到原来的104%时, OsSi₂的间接带隙值E_g=0.068 eV. 其光学特性曲线向低能方向漂移, 晶格拉伸使得OsSi₂的静态介电函数增大而压缩使其减小; 晶格压缩可以使其吸收响应增强, 进而提高光电转换效率.     

准一维超导体Ta_4Pd_3Te_(16)的核磁共振研究

Ta_4Pd_3Te_(16)是具有准一维结构的超导体,超导温度T_C=4.3 K.本文介绍利用~(125)Te核磁共振和~(181)Ta核四极矩共振研究Ta_4Pd_3Te_(16)的物性.~(181)Ta的自旋为I=7/2,对四极矩相互作用敏感;~(125)Te的自旋为I=1/2,只能感受磁相互作用.通过对比~(181)Ta与~(125)Te两种元素的自旋弛豫率(1/T_1),发现在温度低于80 K时出现电场梯度涨落,并随着降温逐渐增强,在T_(CDW)=20 K进入电荷密度波有序态.在超导态,~(125)Te的1/T_1在略低于T_C时出现Hebel-Slichter相干峰,这表明Ta_4Pd_3Te_(16)是一种无能隙节点的超导体.由于强烈电场梯度涨落,~(181)Ta的1/T_1并没有出现相干峰.     

La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3体系的电荷序和自旋序

通过对样品La_0.3Ca_0.7Mn_1-xW_xO₃(x= 0.00, 0.04, 0.08, 0.12, 0.15)的M-T曲线、M-H曲线及ESR谱的测量, 研究了Mn位W掺杂对La_0.3Ca_0.7MnO₃体系电荷序和自旋序的影响. 结果表明: 当0.00≤x≤0.08时, 体系出现电荷有序(CO)相, 体系自旋序随着温度的降低发生顺磁(PM)-电荷有序(CO)-反铁磁(AFM)变化; 当x≥0.12时, CO相融化, 并有部分CO相残留在PM背景中, 体系自旋序主要是顺磁(PM), 在低温下出现铁磁(FM)团簇.     

液态GaAs快速结晶过程中的微观结构演变

采用分子动力学方法对液态Ga As在1×10~(10) K/s冷速下的快速结晶过程进行模拟,并采用双体分布函数、原子平均能量、键角分布函数、二面角分布函数和可视化等方法对凝固过程的微观结构变化进行分析.结果表明:凝固过程中,Ga As的结晶温度T_c为1460 K,当温度高于T_c时,体系处于液态无规网络结构;当温度低于T_c时,Ga和As原子迅速形核结晶,形成闪锌矿为主的多晶结构,并在晶界处形成共晶格孪晶结构,其中晶界处形成一层纤锌矿结构.在温度低于520 K时,As原子偏聚形成简单立方结构As_8.     

固体C_(60)分子动力学的核磁共振研究

在室温下,固体C_(60)呈面心立方结构,因分子快速旋转故取向无序.在250—260K,固体C_(60)分子的晶体结构出现了一级相变,在简立方晶格,降低的空间群对称性至P_a~(?),但即使在有序相,短程无序仍持续到较低的温度.不久前,Shi等报道了C_(60)单晶的弹性力学研究结果,对纯化的fcc晶体,杨氏模量在260K的一级相变点有8%的跳跃,而在160K存在着一个与频率有关的反常弹性形变(来自随时间变化的压力弛豫),而Tycko等提出的与自旋-晶格     

手性钙钛矿材料的自旋电子学研究进展

研究电子的自旋性质对自旋电子器件的发展非常重要.虽然各类铁磁金属以及合金半导体材料的自旋电子学研究取得了重大进展,但是这些材料在合成时需要高温处理,应用时则需要满足晶格匹配条件并施加磁场或者极端温度.手性钙钛矿材料的特殊结构赋予了其新的自旋电子性质,且相关应用可以在室温下实现,这将其与传统的自旋电子材料区分开来.近年来,手性钙钛矿材料的自旋电子学研究取得了重要进展,非常有必要对相关研究结果进行总结.基于此,本文评述了手性钙钛矿的自旋动力学以及相关应用的最新研究进展.首先,本文简单介绍了手性钙钛矿的发展.其次,从理论上阐述了手性钙钛矿的能带结构、自旋轨道耦合及手性诱导自旋选择性效应.再次,回顾了手性钙钛矿自旋电子弛豫过程及其应用(自旋电荷输运、光伏器件、自旋发光二极管及圆偏光探测等)的研究进展.最后,对手性钙钛矿材料在自旋电子学领域的应用前景以及面临的挑战进行了总结和展望.     

新型稀磁半导体Cu掺杂LiMgN的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对纯LiMgN,Cu掺杂LiMgN,以及Li过量和不足时Cu掺杂LiMgN体系进行几何结构优化,计算并分析体系的电子结构、半金属性、形成能及光学性质.结果表明,Cu掺入使体系产生自旋极化杂质带,表现出半金属性,且体系性质受Li计量数的影响.当Li不足时体系的杂质带宽度增大,半金属性增强,净磁矩增大,同时体系的形成能降低,居里温度提高.而当Li过量时,体系半金属性消失,但带隙值减小,导电能力增强.通过比较光学性质发现,Cu掺入后体系在低能区出现新的介电峰,且当Li不足时介电峰增强,同时复折射率函数也发生明显变化,体系对低频电磁波吸收加强.     

马脾铁蛋白磁性纳米颗粒的低温磁学性质研究

系统地认识铁蛋白内核磁性纳米颗粒的磁学性质, 对于建立和完善以铁蛋白为基础的磁共振成像技术以及环境磁学研究具有重要意义. 马脾铁蛋白具有反铁磁性的纳米内核. 结合透射电子显微镜和低温磁学测量技术, 研究马脾铁蛋白内核的磁学性质与温度、外加磁场大小、内核粒度以及观测频率之间的关系. 在5 K 下, 等温剩磁获得曲线(IRM)和直流退磁曲线 (DCD)的交点(R=0.46)表明铁蛋白颗粒间具有很弱的静磁相互作用. 磁滞回线、磁化率和剩磁结果都一致地表明, 室温条件下铁蛋白纳米颗粒表现为超顺磁性, 在低于其阻挡温度T_b(~12 K) 时, 由于纳米颗粒表面出现未补偿自旋磁矩或者由于内部晶格缺陷而产生未补偿磁矩, 铁蛋白会呈现出寄生铁磁性和反铁磁性两种特征, 因而具有载磁能力和磁滞现象, 出现稳定单畴(SD) 的性质. 超顺磁性铁蛋白的热弛豫过程遵循Néel-Arrhenius 方程, 通过频率(AC)磁化率计算获得马脾铁蛋白颗粒的平均有效能垒E_a 为(5.52±0.16)×10⁻²¹ J; 磁各向异性能常数K_eff 为 (4.65±0.14)×10⁴ J/m³; 前指数频率因子f₀ 为(4.52±2.93)×10¹¹ Hz. 这些新结果对于深入理解纳米尺度的反铁磁性颗粒的磁性机制以及在医学上的潜在应用都具有重要意义.     

Co0.9Fe0.1合金膜中组分元素的原子自旋磁矩和轨道磁矩及其对宏观磁化强度的贡献

CoFe合金由于具有高饱和磁化强度、高居里温度和低矫顽力等特性备受人们关注, 研究合金中高饱和磁化强度的来源在实验上具有重要的意义. 利用X射线磁性圆二色性技术(XMCD)结合常规的磁测试手段对磁控溅射法制备的Co_0.9Fe_0.1合金薄膜进行研究, 利用加和定则得到Co的自旋(spin)磁矩和轨道(orbit)磁矩分别为1.58和0.31 mB, Fe的自旋磁矩和轨道磁矩分别为1.63和0.36 μ_B, , 由此得到合金的平均原子磁矩为1.90 μ_B, 这一结果与用SQUID磁强计测得的合金平均原子磁矩1.82 μ_B基本相符; Fe和Co对样品的磁化强度的贡献比例为10.5︰89.5, 总的自旋磁矩和轨道磁矩对磁化强度的贡献为83.4︰16.6; 把自旋磁矩和轨道磁矩分开则有m_Fe-spin︰m_Fe-orbit︰m_Co-spin︰m_Co-orbit = 8.6︰1.9︰74.8︰14.7.     

聚光和非聚光光伏-热电耦合系统的优化

基于能量平衡建立了光伏-热电(PV-TE)耦合发电系统的一维稳态导热模型,研究了在不同的光伏电池效率温度系数和热电优值系数条件下PV-TE耦合发电系统的性能.(1)对于非聚光PV-TE耦合系统,分析了热聚焦因子、热电引脚长度和TE模块的负载电阻与内阻之比对系统发电效率的影响.结果表明:在TE模块的优值系数Z=4×10~(-3)K~(-1),电池效率温度系数β_(ref)=0.001 K~(-1)的情况下,系统总效率相对较好.此时总效率随着热聚焦因子、热电引脚长度、TE模块的负载电阻与内阻之比的增加,均是先增大后减小.因此,可选择最佳的热聚焦因子、热电引脚长度、负载电阻的值,使系统总效率达到最大值.(2)对于聚光PV-TE耦合系统,研究了热电引脚对数和热扩散因子对系统性能的影响.结果表明在Z=2.545×10~(-3)K~(-1),β_(ref)=0.001 K~(-1);Z=4×10~(-3)K~(-1),β_(ref)=0.001 K~(-1);Z=4×10~(-3)K~(-1),β_(ref)=0.0015 K~(-1)情况下,总效率随着热扩散因子的增加而减小.当热扩散因子从0.32上升到5.12时,对于其他β_(ref)和Z的情况,总效率会显著增加.当热扩散因子继续增大时,由热扩散因子增加引起的效率变化非常平缓,原因在于热扩散因子足够大时,热传递非常快,PV电池和TE热侧的温度随热扩散因子变化很小.基于研究结果,可以发现当聚光系统的热扩散因子在3.0左右时,耦合系统具有相对高的效率.     

Cluster星簇对中磁尾尾瓣持续磁重联观测研究

当行星际磁场持续南向时, 磁尾尾瓣区积蓄大量的磁能, 出现强的晨昏电场. 此时中磁尾磁重联进行得深入持久, 在等离子体片闭合磁场和等离子体被带出重联区之后, 尾瓣区的磁场和等离子体不断进入重联区, 这种重联过程称之为“持续尾瓣重联”(CLR). 分析2001~2003年期间欧空局Cluster星簇对中磁尾的观测数据, 发现CLR除导致磁场形态改变和产生高速流外, 重联区出现空泡, 多数空泡中等离子体密度和温度下降两个数量级(少数为一个数量级). 空泡结束后, 密度较重联前低, 温度略有升高. CLR的持续时间一般为几十分钟, 它同行星际磁场持续南向发生的强亚暴有很好的相关性.