液相外延调制掺杂GaAs-Al_xGa_(1-x)As异质结特性

用液相外延方法在较低温度(580°—700°)下生长了顺序不同的GaAs-Al_xGa_(1-x)As调制掺杂异质结构。测量了温度低达1.5K和磁场高达7.5T之下的霍尔效应,并测量了俄歇溅射谱及氦离子卢瑟福背散射谱。在舒伯尼柯夫—德—哈斯振荡上观察到了各向异性,说明在异质结界面上存在着二维电子气的输运,它和体载流子的输运相并联。     

In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As量子阱二维电子气的零场自旋分裂

用分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)方法在半绝缘InP衬底上生长In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As量子阱样品。在In0.52Al0.48As势垒层中进行元素Si的δ掺杂,元素Si电离的电子转移到量子阱中,在量子阱中形成二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG)。对该样品在低温下进行了磁输运测试,得到了2DEG纵向电阻(磁电阻)和横向电阻(Hall电阻)在不同温度下随磁场的变化曲线。观察到磁电阻的Shubnikov-de Haas(SdH)振荡和由零场自旋分裂引起的SdH振荡在低场下的拍频效应。也观察到Hall电阻出现量子Hall效应所特有的Hall平台。对Hall电阻在低场部分的直线拟合获得2DEG的Hall浓度,并根据Hall浓度和零场电导获得2DEG的Hall迁移率。对磁电阻曲线的快速傅立叶变换(fast Fourier trans-form,FFT)分析获得的2DEG浓度与Hall浓度一致。对拍频节点进行分析,获得了2DEG的自旋轨道耦合常数,并由此得到了零场自旋分裂能、自旋弛豫时间、自旋进动长度等实现自旋器件的相关参数。     

高温高压对Bi_(0.45)Sb_(1.55)Te_3热电性能的调控

采用高温高压法在30min内实现从元素粉末(Bi,Sb,Te)到块体纯相Bi_(0.45)Sb_(1.55)Te_3的快速合成,并利用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜及高分辨透射电子显微镜表征样品的相成分和微结构,测试其在室温下的电输运性能.结果表明:高温高压法是一种简单、快速合成块体热电材料的途径;Bi_(0.45)Sb_(1.55)Te_3样品由结晶性良好的典型层状晶体构成;电阻率随合成压力的升高而增加;合成压力为2GPa的样品获得最大功率因子为10.85μW/(cm·K~2).     

La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/LaMnO_3复合体系中颗粒间界对电磁输运行为的影响

将奈尔温度为145 K的反铁磁性绝缘体LaMnO_3作为第二相复合到La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3颗粒间界处,研究反铁磁性绝缘体对复合体系的电磁输运性质的影响.在(1-x)La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/xLaMnO_3复合体系中,随着x增加,样品的金属-绝缘体转变温度Tp降低,峰值电阻增加.电输运行为表明:随着反铁磁性第二相LaMnO_3的引入,电子-声子散射以及电子-磁振子散射对输运行为的影响变大.在低磁场0.3 T下,相对于纯La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3,复合样品在金属-绝缘体转变温区附近的磁电阻大大增强;在高场3 T下,所有样品都存在着磁电阻平台现象,且复合样品的磁电阻值在低温区域都明显大于纯La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3的磁电阻值.     

La_(5/8)Ca_(3/8)Mn_(1-x)Co_xO_3(x≤0.1)体系电阻率低温最小值现象的散射机制

主要研究了La5/8Ca3/8Mn1-xCoxO3(x≤0.1)体系的低温电输运特性.在全温区,电阻率随温度变化曲线出现双绝缘—金属转变峰现象;各样品均在25 K附近存在一个有趣的低温电阻最小值现象,外加磁场可使其向低温区移动并产生抑制作用.通过对La5/8Ca3/8Mn1-xCoxO3(x≤0.1)样品在25 K附近的电输运特性进行的拟合分析,表明存在着弹性和非弹性散射过程的竞争,可用库仑相互作用和非弹性电子散射解释.拟合参数值的变化表明来自电子—电子、电子—声子及电子—磁子散射的共同作用,且电子—电子相互作用随着Co掺杂量的增加而增强,这与样品在低温下存在的铁磁—反铁磁相互竞争产生的团簇玻璃态有关.随着Co掺杂量增大,FM团簇减少且自旋冻结,使载流子局域化增强而导致电阻率增大.证明了与磁场和温度有关的电子散射进程引起电子的局域化效应乃是导致体系输运行为发生变化的主要原因.     

(ITO)_x(SiO2)_(1-x)纳米颗粒薄膜的电输运性质

为了理解三维纳米颗粒薄膜体系中电子的跳跃传导行为,采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了一系列不同Sn:In_2O_3(ITO)体积分数的三维(ITO)_x(SiO_2)_(1-x)纳米颗粒薄膜样品,对绝缘性样品在2~300,K温度范围内电导率与温度的关系进行了系统研究.在低温区(120,K),电导率与温度遵从lnσ■T~(-1/2)的关系,体系的电子输运机制符合Abeles等提出的跳跃传导模型,电子的输运以颗粒间的跳跃为主,颗粒库仑充电能主导着颗粒间电子的输运过程.而在高温区,体系的电子输运机制符合热涨落诱导的隧穿导电模型,热涨落电势主导着颗粒间电子的输运过程.     

Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)氧离子导体的制备与性能

采用传统的固相反应法合成Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)氧离子导体,借助于交流阻抗谱和介电弛豫谱分别研究了钠和铝的双掺杂对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)材料的晶粒电导率可以达到1.51×10~(-3)S/cm,是Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3材料电导率的5.5倍。在Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)材料中观察到一个与氧离子弛豫相关的介电弛豫峰,弛豫参数为E=0.80 eV和τ_0=6.12×10~(-13)s,氧离子在Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)材料中主要通过Na-Bi-Ti的路径进行扩散迁移的。结合结构参数容忍因子及自由体积的分析,钠和铝的双掺杂改善了氧离子在Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3材料中的扩散通道,但是铝的引入一定程度上提高了氧空位扩散的能量壁垒。     

石墨微晶粉末系统磁阻研究

用加压的方法制备了石墨微晶粉末样品,利用Quantum Design公司的Squid测量提供的磁场和低温,在温度为1.8 K～300 K和4.5 T的磁场范围内测量了样品的电阻,某些样品的电阻与温度关系符合涨落引起的隧穿导电机理,即满足R∞exp[T1/(T1+T2)],样品磁阻(MR)为正值.其它样品的曲线符合R∞1/Tα这一指数规律,其中α接近于数值1,提出声子激发的束缚态电子隧穿导电机制,其电输运特性取决于势垒有效宽度,含有负磁阻成分.研究表明样品的负磁阻是由于磁场中费米面附近电子能级的分裂,增强了声子激发的束缚态电子隧穿导电效应.     

Bi再掺杂对Mg_2Si_(0.985)Bi_(0.015)热电材料性能的影响

本文考察Bi再掺杂对Mg_2Si_(0.985)Bi_(0.015)基体的组成、微观结构以及电子输运与热导率等方面的影响。采用X线衍射仪(XRD)和电子能谱(EDS)等对样品进行表征分析。结果表明:再掺杂的Bi除部分进入Mg_2Si_(0.985)Bi_(0.015)基体外,其余在晶界处生成Mg3Bi2。由于Mg2Si中Bi量的提高使得载流子浓度增加,进而增大样品的电导率,而塞贝克系数受载流子浓度变化和杂相的影响甚微。热导率则因Bi量增加和杂相的存在略有降低。在873 K时,2%Bi再掺杂样品的最高热电优值(ZT)为0.78,比未再掺杂样品提升约10%,说明Bi再掺杂对Mg2Si基体材料热电性能有一定提升作用。     

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.     

纳米级Sr_2FeMoO_6/CeO_2复合材料磁致电阻效应研究

研究具有纳米级晶粒尺寸的(Sr_2FeMoO_6)_(1-x)/(CeO_2)_x复合材料的电输运性质.发现其低场磁致电阻效应在整个温区内要高于纯Sr_2FeMoO_6多晶材料.外加磁场为2 kOe(1 Oe=1000/(4π)A/m时,x=0.3的复合材料在10K与300 K的磁致电阻分别为纯SFMO样品的1.7与1.3倍.表明载流子在晶界处的隧穿效应加强了其磁致电阻效应.     

石墨烯圆环中的Aharonov-Bohm效应

我们用微加工方法制备了直径为1μm的单层石墨烯Aharonov-Bohm（AB）干涉环器件,在0.3K的低温和0.3T的磁场条件下对其电子输运性质进行了测量,看到了随磁场近似等间距的AB干涉振荡,说明石墨烯在0.3K时相位相干长度达到了μm尺度.我们对AB振荡的实验曲线进行了分析处理,发现其振荡周期与理论计算吻合得很好.     

量子霍尔电阻的精密测量

1980年冯·克里青教授利用MOSEFT在低温强磁场中发现量子霍尔效应,其量子霍尔电阻(QHR)为:R_H=h/(ne~2),(1)式中,e为电子电荷;h为普朗克常数;n为整数.上式表明,量子霍尔电阻只与基本物理常数h/e~2有关,与材质和样品的几何尺寸无关.因此,可利用它来建立电阻的自然基准和测量精细结构常数.为了用它建立电阻自然基准,许多国家的实验室都进行了量子霍尔电阻的精密测量,最高测量不确定度已达1×10~(-8).1988年第18届国际计量大会(CGPM)及第77届国际计量委员会(CIPM)作出决议:“自1990年1月1日起,国际上将同时正式启用以约瑟夫逊常数和冯·克里青常数的国际公认值为基础的电学计量新基准复现电压单位和电阻单位.作为量子霍尔电阻的公认值——冯·克里青常数     

石墨微晶粉末系统磁阻研究

用加压的方法制备了石墨微晶粉末样品，利用Quantum Design公司的Squid测量提供的磁场和低温，在温度为1．8K～300K和4．5T的磁场范围内测量了样品的电阻，某些样品的电阻与温度关系符合涨落引起的隧穿导电机理，即满足R oc exp[T1／(T1 T2)]，样品磁阻(MR)为正值．其它样品的曲线符合RoC1／T^α这一指数规律，其中α接近于数值1，提出声子激发的束缚态电子隧穿导电机制，其电输运特性取决于势垒有效宽度，含有负磁阻成分．研究表明样品的负磁阻是由于磁场中费米面附近电子能级的分裂，增强了声子激发的束缚态电子隧穿导电效应。     

Bi_(1.6)Pb_(0.4)Sr_2Ca_2Cu_3O_y超导体的DSC研究

新型高T_c氧化物超导体Bi—Sr—Ca—Cu—O系,在100K以上呈现超导性,存在高T_c(～110K)相和低T_c(～80K)相,其零电阻转变温度(T_(c0))总是低于85K.适当掺Pb可以增强高T_c相,抑制低T_c相,降低烧结温度,提高零电阻转变温度.用固相反应法制得组分为Bi_(1.6)Pb_(0.4)Sr_2Ca_2Cu_3O_y的超导体,零电阻温度为107K,稳定性较好。现以此样品作示差扫描量热(DSC)分析,并配合XRD分析,试图了解该体系的结构相变及其与超导电性的关系.     

稀土掺杂钙钛矿锰氧化物(La_(0.975)Gd_(0.025))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁性和电性研究

采用传统的高温固相反应法,制备了钙钛矿锰氧化物(La0.975Gd0.025)4/3Sr5/3Mn2O7多晶样品,利用X射线衍射(XRD)仪、物性测量系统(PPMS)和超导量子磁强计(SQUID)研究了样品的结构、磁性和电性,结果表明:该多晶样品为Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为I4/mmm;样品的三维铁磁有序转变温度T3 DC和二维铁磁有序转变温度T2 DC分别为110K和240K,在居里温度(T3 DC)附近出现明显的磁熵变,当外磁场为2.5T时,其磁熵变值为3.1J/kg·K;电性测量结果显示,T3 DC也是样品经历金属性到绝缘性转变的温度,当T3 DCT300K时,样品遵循三维变程跳跃的导电方式,说明样品中载流子的输运过程是由磁不均匀性决定的.     

点间耦合强度对耦合量子点系统电导及AB效应的影响

本文利用非平衡格林函数的运动方程方法,研究了与两个电极耦合在一起的三耦合量子点系统的电子输运中的微分电导的AB振荡.给出了在无外磁场作用下,量子点间耦合强度相等(我们称为同位耦合)时的电导曲线,发现体系是存在部分简并的,但如果令量子点3脱耦或者强烈的与系统耦合,则可以解除系统的简并.在有磁场作用下,观察到了微分电导明显的AB振荡效应,AB效应的振荡周期同是否存在偏压有关,并且在不同的磁通量的情况下,体系将会在简并态与非简并态间振荡.     

温度和量子线的纵横比对电导振荡现象的影响

利用两端区域为二维自由电子气 ,中间区域为准一维均匀直通道的简单理论模型 ,即 2D_准 1D_2D模型 ,研究了低温下不同纵横比 (通道长宽比 )的量子线电子弹道输运性质 .理论计算结果表明 ,量子线弹道区电子输运性质与通道纵横比和温度两者有密切关系 ,即随重整化标准费米能变化而产生的电导量子化和电导振荡现象强烈地依赖于温度和通道纵横比两者 ,而不仅仅依赖温度 .     

La0.85Li0.15MnO3薄膜的制备及磁场、激光诱导效应

通过直流磁控溅射法在单晶SrTiO3(100)衬底上制备了膜厚约为93.8 nm的La0.85Li0.15MnO3薄膜.用X线衍射仪、直流四探针法对其结构及磁、光诱导效应进行了研究.结果表明,薄膜为赝立方钙钛矿结构,具有良好的(100)取向.260K时,薄膜发生金属一绝缘体转变.在金属区,激光使薄膜的阻值增大,磁场使薄膜的阻值减小.电输运性质表明,在低温区,电阻满足公式R(T)= R0+ R1T2+ R2T4.5,此输运机制主要是由电子-电子散射造成的;在高温区,输运特性与小极化子模型R (T)= R0 Texp(Ea/KBT)完全吻合,输运机制是由于小极化子近邻跃迁引起的.由于外场诱导使得小极化子退局域,导致小极化子跃迁能减小,所以高温区外场导致样品电阻减小.     

Nd2-xCexCuO4-δ晶体的生长及性质

为了从电子型超导体的角度探求高温超导体的机理,采用自助熔剂缓冷法成功地生长出了高质量的Nd2-xCexCuO4-δ单晶,并由X射线衍射和扫描电镜证明了晶体是高质量的单晶.用物性测量仪在0～9 T范围内分别测量了磁场平行和垂直样品表面的电阻转变曲线.结果显示,样品零场下零电阻转变温度约为21 K,在80～150 K范围,电阻随温度的变化关系可以用幂指数关系R(T)～T2来描述,但是在低温区表现出N型反常行为.在起始转变温度以下有一个很大的电阻突起峰,且受到磁场的抑制.晶体表现为类重费米子系统性质.样品特征温度为23.1 K.