正交电场作用型自旋场效应管的自旋极化控制

研究了电场调控型自旋场效应管的量子输运过程.该场效应管主要由双正交电场和Rashba自旋轨道耦合共同调制.运用散射矩阵方法并结合介观体系的相关输运理论,揭示了自旋场效应管在各参数调控下的自旋量子输运过程,其自旋输运规律可由相关理论给予解释.数值计算表明,与平行电场相比,对于自旋轨道耦合型自旋场效应管的量子输运,垂直电场的调制能够导致更加明显的自旋翻转.     

正交电场作用型自旋场效应管的自旋极化控制（英文）

研究了电场调控型自旋场效应管的量子输运过程。该场效应管主要由双正交电场和Rashba自旋轨道耦合共同调制。运用散射矩阵方法并结合介观体系的相关输运理论,揭示了自旋场效应管在各参数调控下的自旋量子输运过程,其自旋输运规律可由相关理论给予解释。数值计算表明,与平行电场相比,对于自旋轨道耦合型自旋场效应管的量子输运,垂直电场的调制能够导致更加明显的自旋翻转。     

铁磁/半导体/铁磁异质结中电子的自旋翻转及磁电阻效应

考虑半导体中自旋轨道耦合作用的自旋翻转效应及铁磁半导体边界处的界面势垒作用,研究了自旋极化电子在准一维铁磁/半导体/铁磁(F/S/F)异质结中的输运行为.数值结果表明,随着界面势垒的增大能够实现电子自旋的翻转.随着两边铁磁体磁化方向夹角的变化,磁电阻在夹角为π处出现正负转变,而且磁电阻正负值的绝对值关于夹角π不对称,这些现象均起源于Rashba自旋轨道耦合作用而不是Dresselhaus自旋轨道耦合作用.与Dresselhaus自旋轨道耦合作用相比,Rashba自旋轨道耦合作用更能增大磁电阻效应.     

自旋转移矩驱动的磁化翻转理论研究

采用宏自旋模型和Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程讨论了垂直磁化隧道结的磁化翻转,结果表明:(1)减小隧道结自由层的厚度可以加快磁化翻转;(2)通过增加外电场,可以降低自由层的磁各向异性,从而加快磁化翻转速度;(3)双界面五层膜隧道结可以增加自旋极化电流,从而加快磁化翻转速度。上述理论分析对于提高自旋转移矩磁随机存储器的性能有重要意义。     

铁磁/绝缘体/铁磁隧道结中的自旋流

考虑粗糙界面散射和自旋翻转,运用Slonczewsik模型,我们研究了铁磁/绝缘体/铁磁中的磁性隧穿,得到自旋电流密度表达式.在界面势垒比较低时,自旋电流受随粗糙界面散射和自旋翻转的强度改变明显.     

铁磁/有机系统的自旋扩散漂移性质研究

基于自旋扩散漂移方程和欧姆定律,理论研究了电场对铁磁/有机半导体界面的电流自旋极化性质的影响.考虑到有机半导体内特殊的载流子以及电场对其自旋扩散长度的影响,计算了界面处的电流自旋极化率.结果表明,高电场可以使界面处的电流自旋极化率得到有效提高.同时还进一步研究了电场下有机半导体中极化子比率、自旋相关界面电阻等因素对电流自旋极化的影响.     

铁磁/有机系统的自旋扩散漂移性质研究王

基于自旋扩散漂移方程和欧姆定律, 理论研究了电场对铁磁/有机半导体界面的电流自旋极化性质的影响. 考虑到有机半导体内特殊的载流子以及电场对其自旋扩散长度的影响, 计算了界面处的电流自旋极化率. 结果表明, 高电场可以使界面处的电流自旋极化率得到有效提高. 同时还进一步研究了电场下有机半导体中极化子比率、自旋相关界面电阻等因素对电流自旋极化的影响.     

稀磁半导体/半导体量子线中的散粒噪声

采用散射矩阵方法研究在电场、磁场作用下稀磁半导体/半导体量子线结构中自旋依赖的散粒噪声性质,揭示其中自旋噪声同外磁场、偏压、温度和体系的几何参数之间的依赖关系.研究发现,稀磁半导体/半导体量子线的噪声谱密度随外磁场的增加而显著减小.自旋向下电子的热噪声随温度变化近似线性增大,而自旋向上电子的热噪声随温度变化而呈现出振荡现象.自旋向下电子的散粒噪声谱,零温时随偏压变化而线性增加,而在低温时随偏压变化在小范围内呈现出振荡现象.     

气相中Ir^＋与CH4分子自旋禁阻反应中C—H键活化机理的理论研究

采用密度泛函理论和高级电子相关耦合簇方法,在CCSD（T）/6-311＋＋G（3df,3pd）//B3LYP/6-311＋G（d,p）的理论水平下,研究了3个自旋态势能面上自旋禁阻反应Ir^＋（^5F）＋CH4（^1A1）→IrCH2^＋（3A″）＋H2（1Σg^＋）的微观机理,通过自旋-轨道耦合的计算,讨论了势能面交叉和可能的自旋翻转过程.结果表明,Ir^＋与CH4的反应中不同势能面之间的“系间窜越”（ISC）将会发生,分子体系通过3次自旋翻转沿着热力学最有利的反应路径进行,最优的反应路径总放热量为44.64 kJ/mol.运用Harvey等的方法优化出最低能量交叉点（MECP）,并计算了MECP处相应的自旋-轨道耦合常数（SOC）,分别为346.95,2 545.62,2 990.98 cm^-1,较大的SOC值说明了自旋翻转是有效的.     

铁磁半导体/半导体/铁磁半导体异质结中光子辅助量子输运特性

基于有效质量近似和Floquet理论,考虑自旋-轨道耦合和外场驱动作用下,研究铁磁半导体/半导体/铁磁半导体异质结中的量子输运特性.结果表明自旋-轨道相互作用不仅使自旋发生翻转,而且束缚态能级发生劈裂,从而使电导率中出现两个Fano共振峰.势阱两边的磁化强度以及两边磁化强度之间的夹角对自旋翻转和共振位置具有调制作用.     

应力对La_(0.8)Ca_(0.2)MnO_3薄膜电输运性能的调控研究

采用脉冲激光沉积技术,在LaAlO3和0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3两种单晶基片上外延生长了La0.8Ca0.2MnO3薄膜.X射线衍射分析表明两种薄膜皆为单取向生长,且面内分别受到压应力和张应力作用.晶格失配造成的应力对薄膜的电阻和金属-绝缘相转变温度Tp影响很大.对LCMO/PMN-PT施加外电场,从而调节薄膜所受应力也可以调制其电阻和Tp.     

锡酸铅对铌镁酸铅-钛酸铅铁电陶瓷性能的影响

采用固相法合成（0．90-x）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0．10PbSnO3-xPbTiO3（PMN—PSn-PT）铁电陶瓷．研究了（0．90-x）PMN0．10PSn-xPT铁电陶瓷的结构、介电、铁电和压电性能．在PMN-PT陶瓷中加入PSn后,由于Sn在合成过程中的变价行为导致了第二相Sn2Nb2O7的产生．根据XRD分析确定了（0．90-x）PMN-0．10PSn-xPT体系的准同型相界（MPB）位于x=0．36附近,进而结合介电温谱分析得到了（0．90-x）PMN-0．10PSn-xPT的部分低温相图．PSn加入到PMN-PT陶瓷中,降低了PMN-PT铁电陶瓷的压电活性,最大值位于0．52PMN-0．10PSn-0．38PT组分处（390pC／N）．极化样品的介电温谱上没有观察到三方四方相变温度点,说明PSn的加入使PMN-PT陶瓷的MPB变窄和竖直,因而PSn的加入可以提高PMN-PT铁电陶瓷的实际使用温度．     

Great diversity in stability of perovskite-type oxides studied by electrochemical hydrogen charging

Single crystals of 0.91Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.09PbTiO3,SrTiO3 and BaTiO3,and ceramic pellets of CaCu3Ti4O12 and BiFeO3 have been studied and compared through electrochemical hydrogen charging,in which the oxides were coated with silver electrodes to electrolyze water as the cathode.Great diversity has been observed in the stability of the oxides:0.91Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.09PbTiO3 was quickly decomposed;hydrogen could enter the lattice of the other four oxides,but their properties were influenced at extremely different speeds.Such a great diversity in stability against hydrogen among perovskite-type oxides highlights the importance of reliability study over functional oxides materials.     

优化的B位离子氧化物共烧法制备钙钛矿结构的PYN—PZN—PT三元铁电陶瓷

通过优化B位离子氧化物共烧方法,成功制备出具有纯钙钛矿结构的Pb（Yb1/2Nb1／2）O3-Pb（Zn1／3Nb2／3）O3—PbTiO3（PYN-PZN-PT）三元铁电固溶体陶瓷,有效地抑制PZN基陶瓷制备过程中烧绿石相的形成．选取（0．48-x）PYN-0．52PZN-xPT（x=0．24～0．28）,对三元体系的相结构、铁电、压电和介电性能进行了研究．结果表明：烧结得到的陶瓷致密均匀无杂相,晶粒尺寸2～4μm;随着PT含量的增加,物相经历了从三方相到三方和四方相共存的准同型相界（MPB）、再到四方相的结构演变;MPB附近的组分具有优异的性能,性能最好的组分是0．21PYN-0．52PZN-0．27PT,其压电系数d33—550pC／N,室温介电常数ε′=2070,矫顽场Ec=19．9kV／cm,居里温度Tc=260℃;陶瓷样品的介电温谱表现出介电弥散以及介电峰的展宽等类弛豫体的特点．     

掺铁铌镁酸铅一钛酸铅单晶的光折变效应

采用助溶剂法生长了掺杂量分别为0．1wt％和0．01wt％的0．67PMNT-0．33PT单晶．利用二波耦合实验研究了掺铁的弛豫铁电单晶0．67Pb（Mg1／3Nb2,3）03-0．33PbTi03（PMN．PT）的光折变性能．本文测试了样品的消光光谱、电光系数、光诱吸收电场和光电导．最大的增益系数达到了21cm-1,是无掺杂的PMN-PT晶体的两倍．光栅形成速率随铁浓度的升高而降低．     

Polarization rotation mechanism for ultrahigh electromechanical response in single-crystal piezoelectrics

Piezoelectric materials, which convert mechanical to electrical energy (and vice versa), are crucial in medical imaging, telecommunication and ultrasonic devices. A new generation of single-crystal materials, such as Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PZN-PT) and Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), exhibit a piezoelectric effect that is ten times larger than conventional ceramics, and may revolutionize these applications. However, the mechanism underlying the ultrahigh performance of these new materials-and consequently the possibilities for further improvements-are not at present clear. Here we report a first-principles study of the ferroelectric perovskite, BaTiO3, which is similar to single-crystal PZN-PT but is a simpler system to analyse. We show that a large piezoelectric response can be driven by polarization rotation induced by an external electric field. Our computations suggest how to design materials with better performance, and may stimulate further interest in the fundamental theory of dielectric systems in finite electric fields.     

成坯压强对PZN 基陶瓷性能的影晌

用二次合成法制备了 0 .75Pb( Zn1/ 3 Nb2 / 3 ) O3 - 0 .1 5Ba Ti O3 - 0 .1 0 Pb Ti O3 固溶体陶瓷 ,并研究了成坯压强的变化对该类材料的密度、晶粒尺寸、介电性能和电致应变性能的影响 ,结果表明 :随着成坯压强的增加 ,陶瓷的密度有所增加 ,其介电性能和电致应变性能也得到了提高。     

介质中的电磁能量密度及其损耗

以电磁场理论为基础,从场与介质相互作用的角度详细分析了介质中电（磁）场能量密度的物理意义,将介质中的电磁能量密度分解为电（磁）场能量密度和介质的极（磁）化能量密度.极（磁）化能量密度决定于极（磁）化强度和外场强度.在交变电（磁）场中产生电磁能量损耗的物理机制是,由于非线性介质中的各种阻尼作用,电（磁）偶极矩跟不上外场的变化而出现弛豫损耗,电磁能量被损耗转换为热能.利用极（磁）化能量密度公式导出在简谐交变外场中电磁能量损耗的平均功率密度表达式,该损耗功率密度与介质的相对介电常数（磁导率）的虚部、外场频率和场强的平方成正比.电磁能量密度时变值分解为场能时变值、极（磁）化能时变值和电磁损耗时变值.     

沿a/b轴择优取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的回线动力学标度

测量了在Pt/Ti/SiO2/Si上生长的36%a/b轴择优取向Bi4Ti3O12铁电薄膜的电滞回线,并研究了薄膜的回线动力学标度。外加电场频率的变化范围0.4~10 kHz,电场幅值的变化范围653~1 045 kV.cm-1。在外电场频率一定时,该Bi4Ti3O12薄膜的回线面积随外电场幅值的增大而增大。当外电场幅值固定时,回线面积随外电场频率的上升先增加后减小。当f=1 kHz时,回线面积最大。由此可知,该Bi4Ti3O12薄膜中畴翻转的特征时间约1 ms。在外电场频率低于1 kHz时,回线面积A∝f-0.023 83E0;在1 kHz以上高频段有标度关系A∝f-0.053 88E0。     

胶-凝胶法制备钛酸铅陶瓷纤维热处理条件的研究

以醋酸铅、钛酸四丁酯为原料,三乙醇胺为螯合剂,冰醋酸为催化剂,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制得了钛酸铅凝胶纤维,并将其在不同温度、不同时间、不同升温速率下进行热处理,得到钛酸铅陶瓷纤维。本文通过FT-IR、TGA-DTA、XRD、SEM表征手段,重点研究了退火温度、退火时间、升温速率等条件对陶瓷纤维微观结构和表面形貌的影响,确定了凝胶纤维的热处理工艺,制得了均匀、致密、光滑的纳米结构钛酸铅陶瓷纤维。