过渡金属掺杂CuGaS2的磁学性质

应用基于自旋极化的第一性原理系统地对3d过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)掺杂CuGaS2的磁学性质进行理论计算.通过对过渡金属对CuGaS2掺杂,在铁磁状态下取代不同离子(Cu和Ga)结合能的比较,我们发现:过渡金属在CuGaS2中比较容易占据Ga的位置.通过对稀磁半导体(DMS)磁性稳定性的研究,可以发现到:在Cr、Mn掺杂的CuGaS2中,DMS表现为铁磁状态,其居里温度将可能高于(Ga,Mn)As,其他过渡金属掺杂时,DMS则表现为反铁磁状态.并验算了一条判断DMS磁性状态的简单规律.     

过渡金属掺杂的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2黄铜矿电磁性质的第一性原理研究

应用自旋极化的第一性原理对过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co和N i)掺杂的CuGaSe2和CuGaS2进行研究.计算结果表明:Cr和Mn掺杂的I-III-VI2稀磁半导体(DMS)表现为铁磁性质,而V、Fe、Co和Ni掺杂时表现为反铁磁性质.对稀磁半导体的磁矩研究,其结果符合一条简单的规律:当磁性离子3d的t2g轨道完全被占据时,磁性离子的磁矩比理论的期望值小;当磁性离子3d的t2g轨道处于全空时,磁性离子的磁矩比理论的期望值大;而当磁性离子3d的t2g轨道处于部分被占据时,磁性离子的磁矩与理论值的差距主要取决于晶体的对称性和磁性离子的状态.     

过渡金属掺杂的I-III-VI_2黄铜矿电磁性质的第一性原理研究

应用自旋极化的第一性原理对过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co和N i)掺杂的CuGaSe2和CuGaS2进行研究.计算结果表明:Cr和Mn掺杂的I-III-VI2稀磁半导体(DMS)表现为铁磁性质,而V、Fe、Co和Ni掺杂时表现为反铁磁性质.对稀磁半导体的磁矩研究,其结果符合一条简单的规律:当磁性离子3d的t2g轨道完全被占据时,磁性离子的磁矩比理论的期望值小;当磁性离子3d的t2g轨道处于全空时,磁性离子的磁矩比理论的期望值大;而当磁性离子3d的t2g轨道处于部分被占据时,磁性离子的磁矩与理论值的差距主要取决于晶体的对称性和磁性离子的状态.     

过渡金属掺杂MgH_2的结构和磁性的第一性原理研究

为研究过渡金属掺杂对氢化物铁磁性的影响,采用密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,以Mg H2为基本材料,以过渡金属(V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)元素替代2×1×2超晶胞中的Mg原子建立掺杂模型Mg1-xMxH2(M=V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni),并计算模型自旋极化的磁性、能带结构和态密度等性质.结果表明:与Mg H2中的Mg—H键相比,过渡金属M(M=V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)—H间的相互作用明显增强,造成Mg—H间强烈的离子键和部分共价键的相互作用随着过渡金属的掺杂而被削弱.掺杂体系中,V和Cr是受主杂质,而Mn、Co和Ni体系中,自旋极化率相对较低,且穿过费米能级的子带的斜率较低.研究表明过渡金属(V、Cr、Mn、Co和Ni)掺杂的Mg H2体系虽然可以导电,但电导率较小,具有比较稳定的半金属性.     

“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.     

磁性颗粒静磁相互作用对磁反转影响的研究

建立了二维磁性颗粒膜系统的物理模型,应用能量最小原理计算了磁性颗粒的平均磁矩,讨论了系统的铁磁序及反铁磁态(AFM)、铁磁态(FM)和顺磁态(PM)存在的范围和由AFM向FM转变的条件.研究表明:对于磁性颗粒浓度较小(v/a3≈0.05)的纳米级的铁磁颗粒膜系统,其临界温度Tc≈200K.而当在TTc且J2l-1=2γ2T/Tc时,发生FM向PM的相转变;当T=Tc且J2l-1≤2γ2时,发生由AFM态向PM态的转变.这一性质在低温传感器研究领域具有重要的现实意义.     

Ge_(12) TM团簇的几何结构和电子特性的研究

基于全电子的密度泛函理论对Ge_(12)TM(TM=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)团簇基态结构和电子性质进行了系统地研究,分析和讨论了基态结构的稳定性、电子特性及磁特性。研究结果表明:随着3d过渡金属原子序数的增加,过渡金属原子趋于占据Ge_(12)笼的中心位置;计算得到了Ge_(12)Mn团簇的新的稳态构型;Ge_(12)Ni相对于其他原子掺杂的团簇具有较强的结构稳定性;在磁性方面,Ti,Cr,Fe,Ni,Zn发生了自旋磁矩的淬灭,自旋磁矩变为零,Sc,V,Mn,Co,Cu原子仍具有磁性,其中Mn原子的磁性最强,约为2μB,这些原子相对应的团簇的自旋磁矩都相同皆为1μB。     

双层钙钛矿锰氧化物La_(1.34)Sr_(1.66)Mn_(2-x)Cr_xO_7的磁性和输运性质

采用固相反应法制备了双层钙钛矿结构锰氧化物La1.34Sr1366Mn2-xCrCrxO7(x=0,0.1,0.2,0.3.0.4)多晶系列样品,XRD分析表明,所有样品均为Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为14/mmm.随着Cr3+离子掺杂浓度的增加,该系列样品的晶胞体积单凋减小.对于少量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.1),三维长程铁磁有序转变温度Tc3D升高,二维短程铁磁有序转变温度Tc2D降低;结构分析表明,x=0.1样品的晶格常数c最小,a最大,c/a达到极小值;样品中严重的品格畸变导致双交换作用强度的改变是其磁有序转变温度变化的主要原因.对于大量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.3,0.4),Tc3D降低,Tc2D基本保持不变.样品在150～300K范围内电阻率随着温度的降低单凋增加,显示出绝缘体或半导体行为,并且随着Cr离子的掺杂电阻率单调增加.     

H2在Mg(0001)和M(Sc～Zn)/Mg(0001)表面吸附、脱附性能研究

采用密度泛函方法,对H2在Mg(0001)及掺杂一系列的过渡金属的Mg表面的吸附行为进行了研究.结果表明,H2在Mg(0001),Fe,Co,Cu和Zn掺杂的Mg表面只存在物理吸附;在Sc,Ti,V,Cr,Mn和Ni掺杂的Mg表面时物理吸附和化学吸附都存在.H2在M(Sc～Zn)掺杂Mg表面解离的能垒均低于Mg(0001)表面.解离后的H原子易化学吸附在以下3种邻近的空位:Fe掺杂Mg表面的fcc-hcp1位;Ni掺杂Mg表面的hcp-hcp位;其余掺杂Mg表面的fcc-fcc位.计算结果显示,Ti,V,Cr,Mn,Ni掺杂在Mg表面可有效改善H2的吸附与解离性能.     

Ni1.125Co0.375[Fe(CN)6]·6.8H2O的磁性研究

合成了多金属普鲁士蓝类化合物Ni1.125Co0.375[Fe(CN)6]·6.8H2O,室温穆斯堡尔谱和红外光谱研究表明金属离子通过氰根成键即FeⅠ(s=1/2)-CN-(CoⅠ/NiⅠ)(96%)和FeⅠ(s=5/2)-NC-(CoⅠ/NiⅠ)(4%).超导量子干涉仪(SQUID)场冷却表明:在16 K时化合物从顺磁向铁磁转变,拟合获得顺磁居里点为16.508 K,说明此化合物是铁磁相互作用,当外场达到0.2 T时,零场冷却和场冷却下的磁化率随温度变化曲线几乎重合,为磁畴动力学行为引起的.     

3d过渡金属离子在晶体中的光学和磁学性质理论研究的基础和现状

3d过渡金属离子研究较多的是V2+、Cr2+、Cr3+、Mn2、Mn3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2和Cu2,它们是一类活跃的金属离子,包含这些离子的晶体的光学和磁学性质大多决定于这些离子,这些离子掺杂在其它晶体中常会很大地改变原晶体的物理和化学性质,因而一直是实验和理论研究的热点.介绍了3d过渡金属离子在晶...     

La位Dy替代对La0.67-xDyxSr0.33 MnO3体系磁性的影响

研究了La067-xDyxSr0.33MnO3磁结构的变化规律,结果表明,所有样品在居里温度Tc处发生顺磁-铁磁相变,掺杂样品在TN＜T＜Tc温区进入团簇玻璃态,且在低温区出现反铁磁现象;高掺杂样品M-T曲线在奈耳温度TN处出现磁化强度峰.用替代离子的磁性效应对磁结构的变化规律进行了解释,La(Dy)亚晶格的磁畴旋转导致出现磁化强度峰.     

Spatially resolved electronic structure inside and outside the vortex cores of a high-temperature superconductor

Puzzling aspects of high-transition-temperature (high-Tc) superconductors include the prevalence of magnetism in the normal state and the persistence of superconductivity in high magnetic fields. Superconductivity and magnetism generally are thought to be incompatible, based on what is known about conventional superconductors. Recent results, however, indicate that antiferromagnetism can appear in the superconducting state of a high-Tc superconductor in the presence of an applied magnetic field. Magnetic fields penetrate a superconductor in the form of quantized flux lines, each of which represents a vortex of supercurrents. Superconductivity is suppressed in the core of the vortex and it has been suggested that antiferromagnetism might develop there. Here we report the results of a high-field nuclear-magnetic-resonance (NMR) imaging experiment in which we spatially resolve the electronic structure of near-optimally doped YBa2Cu3O7-delta inside and outside vortex cores. Outside the cores, we find strong antiferromagnetic fluctuations, whereas inside we detect electronic states that are rather different from those found in conventional superconductors.     

Interplay of magnetism and high-Tc superconductivity at individual Ni impurity atoms in Bi2Sr2CaCu2O8+delta.

Magnetic interactions and magnetic impurities are destructive to superconductivity in conventional superconductors. By contrast, in some unconventional macroscopic quantum systems (such as superfluid 3He and superconducting UGe2), the superconductivity (or superfluidity) is actually mediated by magnetic interactions. A magnetic mechanism has also been proposed for high-temperature superconductivity. Within this context, the fact that magnetic Ni impurity atoms have a weaker effect on superconductivity than non-magnetic Zn atoms in the high-Tc superconductors has been put forward as evidence supporting a magnetic mechanism. Here we use scanning tunnelling microscopy to determine directly the influence of individual Ni atoms on the local electronic structure of Bi2Sr2CaCu2O8+delta. At each Ni site we observe two d-wave impurity states of apparently opposite spin polarization, whose existence indicates that Ni retains a magnetic moment in the superconducting state. However, analysis of the impurity-state energies shows that quasiparticle scattering at Ni is predominantly non-magnetic. Furthermore, we show that the superconducting energy gap and correlations are unimpaired at Ni. This is in strong contrast to the effects of non-magnetic Zn impurities, which locally destroy superconductivity. These results are consistent with predictions for impurity atom phenomena derived from a magnetic mechanism.     

过渡金属掺杂ZnO纳米线结构、电子性质和磁性质

本文采用密度泛函理论系统地研究了过渡金属原子Co和Ni单掺杂和双掺杂ZnO纳米线的结构、电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的束缚能都为负值,表明掺杂过程是放热的. Co原子趋于占据纳米线中间位置,而Ni原子趋于占据纳米线表面位置.所有掺杂纳米线能隙都小于纯纳米线能隙,并显示出直接带隙半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于磁性原子的贡献. Co掺杂纳米线出现了铁磁和反铁磁两种耦合状态;而Ni掺杂纳米线出现了铁磁、反铁磁和顺磁三种耦合状态.     

ICP-MS测定中药萝芙木中微量元素的含量及形态分析

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了中药萝芙木中9种微量元素的含量及形态分析.样品采用去离子水浸提,HNO3-H2O2电炉加热消解,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定,用茶叶标准物质对测定方法的准确度进行验证,初步探究微量元素的存在形态.结果显示萝芙木中9种微量元素的总含量大小为ZnMnPbFeCuCrAsNiCd,水提液中各元素的含量大小为ZnMnAsNiCrPbCd,Fe和Cu未检出.水提残渣态中各元素的含量为0.014~9.643μg/g,水提液中Zn、Mn、Cr、As、Ni元素都存在可溶有机态和可溶无机态,有机态与无机态的比率值在28.12%~264.55%之间,其中Zn、Cr、Ni的有机态大于无机态,比值大于166.67%;颗粒吸附率在7.69%~125%之间.萝芙木中9种微量元素是以多种形态共存的复杂体系.     

Manipulating spin and charge in magnetic semiconductors using superconducting vortices

The continuous need for miniaturization and increase in device speed drives the electronics industry to explore new avenues of information processing. One possibility is to use electron spin to store, manipulate and carry information. All such 'spintronics' applications are faced with formidable challenges in finding fast and efficient ways to create, transport, detect, control and manipulate spin textures and currents. Here we show how most of these operations can be performed in a relatively simple manner in a hybrid system consisting of a superconducting film and a paramagnetic diluted magnetic semiconductor (DMS) quantum well. Our proposal is based on the observation that the inhomogeneous magnetic fields of the superconducting film create local spin and charge textures in the DMS quantum well, leading to a variety of effects such as Bloch oscillations and an unusual quantum Hall effect. We exploit recent progress in manipulating magnetic flux bundles (vortices) in superconductors and show how these can create, manipulate and control the spin textures in DMSs.