Ni_(1-x)Mn_xO稀磁半导体的磁性研究

通过X射线吸收近边结构(XANES)、超导量子干涉仪和第一性原理计算研究了脉冲激光沉积法(PLD)制备的Ni1-xMnxO(0.01≤x≤0.05)薄膜的微观结构和磁学性质.X射线吸收近边结构表明,当x≤0.03时,掺杂的Mn替代了NiO晶格中的Ni原子,并且以混合价态(+2/+3)的形式存在.当x0.03时,掺杂的部分Mn离子形成了类Mn2O3杂相.磁性测量表明,随着Mn含量从0.01增加到0.03,Ni1-xMnxO薄膜的饱和磁矩从0.3μB/Mn增加到了0.45μB/Mn.基于第一性原理计算,我们提出Mn3+离子之间通过Ni空位表现出了铁磁性耦合,Mn2+离子之间则通过超交换作用表现出了反铁磁耦合.     

“1111”型稀磁半导体的研究进展

我们成功地制备了载流子和自旋分离的"1111"型块材稀磁半导体(La,AE)(Zn,TM)AsO(AE=Ba,Sr;TM=Mn,Fe)居里温度TC可以达到40K.我们研究了载流子和局域磁矩对铁磁有序的调制作用,在(La1-xSrx)(Zn0.9Mn0.1)AsO(x=0.10,0.20,0.30)中,控制Mn的浓度为10%,改变Sr的掺杂浓度,当Sr的掺杂量为10%时,我们可以观测到～30 K的铁磁转变温度;而当Sr的掺杂量达到30%时,铁磁转变温度和有效磁矩都大幅度地降低.我们运用缪子自旋共振和中子散射等微观测量手段研究了该系列材料的自旋动力学,缪子自旋共振的测量表明铁磁有序转变发生在整个样品内,即样品是块材稀磁半导体;缪子自旋共振测量得到的"1111"型稀磁半导体静态局域场振幅as与居里温度TC的关系和(Ga,Mn)As,"111"型Li(Zn,Mn)As,以及"122"型(Ba,K)(Zn,Mn)2As2一致,表明这些体系拥有相同的磁性起源机制.我们对该系列稀磁半导体的研究有利于进一步揭示包括(Ga,Mn)As在内的稀磁半导体的磁性起源机制.     

Mn掺杂的TiO2粉体的结构和磁性

采用溶胶-凝胶法制备了过渡金属Mn掺杂的TiO2基稀磁半导体粉末.XRD结果表明,所有样品均为锐铁矿结构,不存在任何杂相,且随掺杂浓度的增大,品格常数单调减小,表明Mn替代Ti进入晶格形成稀磁半导体结构.采用VSM检测样品磁性,x=0.06,0.08的样品显示为室温顺磁性,x=0.12的样品在刚加外磁场时,饱和磁化强度随磁场强度的变化类似铁磁材料的情形,但与铁磁材料不同的是随着H的增加,M并没有趋于饱和,而是像顺磁材料那样M随H的增加而线性增加.     

TiAlN薄膜的磁过滤脉冲真空弧等离子反应沉积制备的研究

采用磁过滤脉冲真空弧等离子反应沉积技术,在室温、钛合金和Si(100)单晶表面制备了TiAlN薄膜.利用SEM、XRD、EDS和XPS等对薄膜的微观组织结构及化学组分进行了观察测试分析,探讨了磁过滤脉冲真空弧等离子反应沉积技术的工艺参数对TiAlN薄膜结构的影响.     

Mn3Sn薄膜的磁光特性研究

采用超高真空分子束外延方法制备了Mn_3Sn(0002)取向薄膜.利用旋转磁光法测量了在膜面内不同方向施加磁场时的磁光克尔角,获得其最大磁光克尔角为20 mdeg.通过计算拟合,Mn_3Sn薄膜具有单轴单向磁各向异性,磁各向异性能常数(K_1)=3.75×10~3 J/m~3.通过对比Mn薄膜的实验数据,认为反铁磁构型的Mn与弱铁磁性的Mn_3Sn之间的界面磁耦合导致单轴单向磁各向异性,Mn的杂散磁矩对Mn_3Sn样品的磁光克尔角有贡献.     

玻璃纤维上镀敷纳米铁磁薄膜的工艺研究

介绍了一种在玻璃纤维上镀敷纳米铁磁薄膜的化学气相沉积方法.分析了基于五羰基铁受热分解,在玻璃纤维上制备纳米铁磁薄膜的原理;设计了一套化学气相沉积镀膜装置,并成功地在玻璃纤维上制备出纳米铁磁薄膜镀层.实验结果表明,这种方法能够批量制备形貌均匀、薄膜厚度可控的铁磁复合玻璃长纤维,为纳米铁磁纤维在电磁波吸收材料中的应用奠定了基础.     

Zn_(0.93)Co_(0.07)O纳米薄膜材料的磁性机制研究

采用磁控溅射方法制备了氮掺杂的Zn0.93Co0.07O系列和Al掺杂的Zn0.93Co0.07O薄膜样品,系统研究了样品的结构、形貌及磁学性能,讨论了样品中铁磁性的产生机制.实验结果表明:所制备的薄膜样品均为单一的纤锌矿结构,没有检测到其他物相.薄膜的表面生长均匀,并观测到清晰的磁畴结构.磁性测量结果表明所有的样品均呈现室温铁磁性,样品的饱和磁化强度随着Al含量的增加而增加,随着氮含量的增加而降低.我们认为在Co掺杂的ZnO稀磁半导体中,铁磁性相互作用是通过电子作为载流子来传递的.     

反应气压对氢化非晶氮化硅薄膜的发光特性影响

采用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术制备了氢化非晶氮化硅(a-SiNx:H)薄膜,利用光致发光谱(PL)和傅里叶红外吸收谱(FTIR)研究了不同气压条件下所形成薄膜的发光特性.结果表明,在较高气压条件下,所沉积薄膜的发光峰位在2.5 eV附近;减小气压使薄膜的沉积速率下降,其内部原子微观结构发生变化,薄膜的发光峰位在3.05 eV处,其半高宽为1.48 eV.     

顺磁绝缘/铁磁金属相复合材料La1.4Sr1.6Mn2O7/La0.67Sr0.33MnO3的磁特性研究

采用溶胶-凝胶法一次性制备了顺磁绝缘／铁磁金属相复合材料La1.1Srt.6Mn2O7/La0.67Sr0.33MnO3系列样品.用X射线衍射仪分析了样品的晶体结构,通过多功能物理测试系统测量了样品的磁特性.研究发现,复合样品从高温到低温明显经历了2次磁相变过程,在Tc1与Tc3D之间磁化强度的数值随温度基本保持不变,...     

IV-VI族稀磁半导体的磁化理论

简单介绍了IV-VI族稀磁半导体的特性。IV-VI族稀磁半导体的自发磁化、矫顽力和居里温度等性质可由载流子浓度调节。对制造技术导致的缺陷反应迟钝用常规制备方法就可以制备IV-VI族稀磁半导体。作为一种磁离子和载流子能被分别导入和控制的稀磁半导体,IV-VI族稀磁半导体有利于研究稀磁半导体中的铁磁特性。给出了IV-VI族稀磁半导体由独立磁离子杂质、相邻杂质相互作用、晶格反磁性和载流子自旋密度四部分作用组成的总磁化强度的各部分的数学表达式。     

Co掺杂ZnO薄膜的结构及光磁性能研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了Zn1-xCoxO(x=0,0.01,0.03,0.05,0.08,0.12)薄膜.利用显微镜和X射线衍射(XRD)研究了ZnO:Co薄膜的表面形貌和微结构.结果表明,所有ZnO薄膜样品都存在(002)择优取向,尤其是当掺杂浓度为12%时,薄膜c轴择优取向最为显著.振动样品磁强计(VSM)测量表明Zn1-xCoxO薄膜具有室温铁磁性.室温光致发光测量发现,所有样品的PL谱中都出现了较强的蓝光双峰发射和较弱的绿光发射,分析认为这主要是由于Co元素的掺入改变了薄膜的禁带宽度、锌填隙缺陷和氧位错缺陷浓度,其中长波长的蓝光峰和绿光峰都能够通过掺杂进行控制.基于上面的测量结果,探讨了不同波段光发射的机理与掺杂状态之间的关系.     

掺杂对高磁导率MnZn铁氧体磁特性的影响

研究了CaCO3和Bi2O3掺杂及烧结气氛对高磁导率MnZn铁氧体磁特性及微观结构的影响．研究结果表明,由于CaCO3存在于晶界,合适的CaCO3掺入量会使晶界明显,晶粒均匀,起始磁导率增加．同时由于Ca^2 与Si^4 共同形成高电阻的晶界层,能够改善材料的起始磁导率的频率特性．由于Bi2O3在烧结过程中分布在晶界,掺入Bi2O3促进了晶粒生长．为了减小烧结样品内部和外部氧含量的差别,必须通过控制烧结气氛,保证Zn^2 尽可能少挥发,同时防止Fe和Mn离子变价,从而避免起始磁导率下降．     

溅射氧化铁薄膜的结构和磁性

本文报导了不同制备条件下四氧化三铁薄膜的结构和磁性。实验的关键制备是水蒸气和氩气的分压之比，其变化范围从1．0到3．0。透射电子显微镜研究表明了在不同的溅射条件下都可以得到结构均匀的薄膜。扫描隧道显微镜的观察清楚地显示了薄膜的表面的三维形貌。     

仿金氮化钛薄膜的磁控反应溅射法研究

本文利用磁控反应溅射法研究制备氮化钛薄膜,结果表明,氮气分气压P_(N_2)直接影响膜中的氮、钛原子比,适当的衬底负偏电压可以消除膜中氧原子的存在。薄膜变与膜中原子组份、微观结构有关。     

应用射频磁控溅射方法制备声表面波器件用ZnO薄膜

采有RF平面磁控溅射技术在单昌Si(100)衬底上淀积了ZnO薄膜。对退火前后ZnO薄膜的结构特性、化学组份以及缺陷特性进行了详细的研究。结果表明：在纯氧中高温退火（600℃）是改善ZnO压电薄膜的结构特性、化学组份并减少缺陷的良好方法。     

不同气氛沉积和后退火处理的HfOx〈2薄膜的弱铁磁性

无磁性掺杂HfO2薄膜的室温弱铁磁性是2004年发现的一种不能用传统固体铁磁理论释的奇特磁现.本文用射频磁控溅射方法在不同气中制备和后退火HfOx薄膜样品,对比研究气对其室温弱铁磁性的影响.物析表明,室温沉积在蓝石衬底上的HfOx薄膜为部晶的单斜多晶薄膜,且存在一定程度的氧失配.室温磁性测量果显示HfOx〈2多晶薄膜具有典型的弱铁磁性磁化曲,且饱和磁矩具有各异性.对比实验果表明,缺氧气（纯氩或氩氮混合气）中沉积薄膜的和磁矩略大于富氧气（氩氧混合气）中沉积薄膜的和磁矩.缺氧气（纯氮和高真空）中后退火处理后,薄膜饱和磁矩随着退火温度的升高而增大;而纯氧气中后退火处理后,薄膜和磁矩大幅减小.沉积和后退火气中氧含量的高低对薄膜和磁矩的显影响表明氧空位是HfOx〈2薄膜弱铁磁性的要来源之一.     

射频磁控溅镀掺杂铜对钛酸锌薄膜中相变化及微结构的影响

探讨了ZnTiO3薄膜掺杂Cu元素对于薄膜性质、相变化与微结构之影响.实验是在一定温度下以射频磁控溅镀系统将铜沉积于ZnTiO3陶瓷靶上,控制沉积于ZnTiO3陶瓷靶上铜含量之后,再沉积掺杂铜的钛酸锌薄膜于SiO2/Si基板上.成长出来的薄膜经由ESCA分析得知铜的质量分数分别为0.84%、2.33%和2.84%.从XRD分析常温下掺杂Cu的ZnTiO3薄膜为非晶质态,经过600℃退火后,ZnTiO3薄膜则由非晶质态转变成Zn2Ti3O8结晶相,而未掺杂铜的ZnTiO3薄膜在600℃退火时并没有结晶相产生.ZnTiO3薄膜经过900℃退火后,Zn2Ti3O8相分解成Zn2TiO4相和TiO2相,且ZnTiO3晶格常数因为Cu离子置换至Zn离子的位置有变小的趋势.由TEM分析证实Cu离子与Zn离子的置换,导致晶格应变产生双晶缺陷.经由XRD、SEM和TEM分析得知掺杂太多的铜会抑制TiO2相的生成,而随着过多的Cu析出,晶体平均晶粒慢慢变小晶格应变也随之降低,以致晶格常数回复往原来晶格常数方向趋近.     

下底层Ti引导制备Co-Pt垂直磁记录薄膜的研究

在加热的玻璃基板上,通过磁控溅射的方法沉积金属Ti作为下底层,然后沉积不同成分的Co1-x-Ptx(x=0,15%,26%,35%)磁性薄膜.利用振动样品磁强计(VSM)和X射线衍射技术(XRD)分析了薄膜的磁性能和晶体结构.结果表明Pt原子分数对Co-Pt晶格常数有重要影响,随着Pt原子分数的增加,Co晶格常数(a,c)增大,从而减小Co-Pt与下底层Ti在(00.2)晶面之间的错配度,有利于c轴取向垂直膜面排列,获得了较好的磁性能.引入Ti和SiO2共溅射制备下底层,研究发现随着SiO2体积分数的增加,Co-Pt薄膜的垂直磁性能得到改善.     

MnBi合金生长及其磁学性能研究

利用外延技术外延生长了MnBi合金,研究了不同的生长温度和不同的衬底对外延膜的生长的影响。发现控制Mn、Bi源的温度对生长的外延薄膜的结构和性能有很大的影响,同时还发现外延在不同的衬底上对制备MnBi合金有较大影响。这表明外延薄膜与衬底之间的依赖性。同时还研究了MgO衬底上外延薄膜的磁学性能,其表现出了室温铁磁性。     

甚高频片式电感用低温烧结平面六角软磁铁氧体的电磁性能

采用BPb玻璃为助烧剂，870℃烧结Y型平面六角结构软磁铁氧体，分析其烧结工艺、显微结构及起始磁导率和介电常数的频率特性。研究发现，含Co、Zn、Cu的Y型铁氧体材料(Ba2Me2Fe12O22，Me=Co、Zn、Cu)在甚高频段具有良好的磁性能，采用BPb玻璃为助烧剂可有效地实现此种材料的低温烧结，并大大改善其介电性能。