贵金属/半导体异质结中的光致自旋电流效应研究

自旋电子材料因能同时对电子的自旋和电荷两个自由度实施操控,在构筑以低功耗、超高速、大容量和超宽带为特征的新一代信息处理技术中展现出巨大的应用潜力.然而,通过掺杂过渡金属元素和稀土离子而形成的传统稀磁半导体和钙钛矿锰氧化物往往因结构缺陷导致的居里温度不高、自旋磁矩和自旋极化率偏低等不足,阻碍了自旋电子材料的商业化应用.近年来,在高纯半导体上沉积贵金属薄膜所形成的贵金属/半导体异质结中,通过使用偏振光激发该类异质结可产生纯自旋电流.这种基于逆自旋霍尔效应(ISHE)、可在室温下运行的、非接触和非破坏型的自旋极化激励方法理论上可获得高于50%自旋极化率,引起了人们的广泛关注.文章主要介绍光致自旋电流形成机制和测试方法,以及入射光圆偏振度、光强、入射角度等参数对光致自旋注入效率的调控机理,介绍杂质介导和声子介导对光致自旋输运的贡献,最后提出增强光致自旋电子极化率的可行方案,可为揭示自旋载流子产生、注入和输运相关的自旋动力学核心科学问题以及研制高性能自旋电子器件提供有益的参考.     

用NBR／PVC共混胶制备耐寒制品的配方研究

讨论了NBR/PVC共混胶与BR并用、相容剂、硫化体系、补强体系和增塑体系对配方硫化胶低温耐寒性能、耐油性和相关力学性能的影响,研制出了具有优良耐寒性能和力学性能的耐寒制品配方。该配方硫化胶的脆性温度可以达到-44℃,压缩耐寒系数在-20℃和-30℃下分别达到了0.78和0.33,耐油溶胀度达23.3%。     

DCP硫化NBR／PVC共混胶压缩永久变形性能的研究

对比丁腈橡胶(NBR)与聚氯乙烯(PVC)橡塑共混胶(以下简称NBR/PVC)在DCP硫化体系中,分别以单纯DCP、DCP与硫磺并用、DCP与三烯丙基异氰酸酯(TAIC)并用作为硫化体系的结果,分析了压缩永久变形性能随硫化体系变化而变化的规律,硫化性能与压缩永久变形性能之间的关系。结果表明:DCP单独硫化NBR/PVC时,DCP用量较大,NBR/PVC压缩永久变形性能较差,最小值为41.9%;DCP与硫磺并用时,硫磺参与聚合物自由基反应,提高硫化速度,并使交联效率提高,NBR/PVC压缩永久变形性能优良,DCP 4.5份和硫磺1.0份配合,NBR/PVC压缩永久变形最小为22.0%;DCP与TAIC并用时,有效降低了NBR/PVC压缩永久变形,TAIC用量的增加对NBR/PVC压缩永久变形性能影响较小,当TAIC用量为1.0份时,NBR/PVC压缩永久变形最小为28.9%。     

Spin injection in a ferromagnet/resonant tunneling diode heterostructure

The spin transport property of a ferromagnet (FM)/insulator (Ⅰ)/resonant tunneling diode (RTD) heterostructure was studied. The transmission coefficient and spin polarization in a multilayered heterostructure was calculated by a Schrödinger wave equation. An Airy function formalism approach was used to solve this equation. Based on the transfer matrix approach,the transmittivity of the structure was determined as a function of the Feimi energy and other parameters. The result shows that the spin polarization induced by the structure oscillates with the increasing Fermi energy of the FM layer. While the thickness of the RTD is reduced,the resonant peaks become broad. In the heterostructure,the spin polarization reaches as high as 40% and can be easily controlled by the external bias voltage.     

空穴型Si/SiGe共振隧穿二极管及其直流参数提取

共振隧穿二极管因其特有的负微分电阻特性,成为一种很有前途的基于能带工程的异质结构量子器件.采用超高真空外延技术,以p型重掺杂硅为衬底生长出以4 nm厚Si0.6Ge0.4层为空穴量子阱、以4 nm厚Si层为空穴势垒的双势垒单量子阱结构.然后用常规半导体器件工艺制成了空穴型共振隧穿二极管.在室温下对面积为8 μm×8 μm的共振隧穿二极管进行测量,其峰值电流密度为45.92 kA/cm2, 电流峰谷比为2.21. 根据测量得到的电流电压特性考虑串联电阻的影响,提取出共振隧穿二极管的直流参数.可以利用这些参数将共振隧穿二极管的直流模型加入SPICE电路模拟软件器中进行共振隧穿二极管电路设计.     

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.     

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/反铁磁双层薄膜中自旋波色散关系

重点讨论了在不同的层间耦合下外磁场和横向自旋波结构因子对色散关系的影响.结果表明:外磁场和横向自旋波结构因子都能使能带分裂,出现能隙.且随着它们的增强各类本征模之间相互转化,能量呈线性增加.层间铁磁性耦合时,只能存在光学-声学型界面自旋波;层间反铁磁性耦合时,可能存在声学-光学型和光学-光学型两类界面自旋波.     

聚苯胺在LiFePO4/C正极中的双重功能

锂离子电池(LIB)中正极活性材料的导电率σ都很低,要减小正极的极化程度,增大活性材料的比充、放电容量和充、放电电流密度,最有效方法之一是选用高导电率的导电剂,与粘结剂混合在一起在正极中组成良好的导电网络.测试结果表明:聚苯胺(PAn)的导电率(σPAn=18.39 S/cm)大于正极中常用导电剂乙炔黑(AB)的导电率(σAB=7.77 S/cm).以PAn作为正极活性材料,不添加其他导电剂,对其进行恒电流充、放电试验(电流密度I=15 mA/g)时,其第3循环的比放电容量D3=60.8 mAh/g,充、放电效率η3=94.56%,试验结果表明:PAn在正极中兼有导电剂和活性材料的功能.以LiFePO4/C含碳复合材料作为正极活性材料,以PAn替代AB作为导电剂进行了恒电流充、放电试验,在电流密度为15 mA/g,30 mA/g,45 mA/g,60 mA/g,75 mA/g,90 mA/g和120 mA/g时,LiFePO4/C的比充、放电容量都增加了,表明正极的极化程度减小了.正极在经过较大电流密度(120 mA/g)充、放电后,再以小电流密度(15 mA/g)进行充、放电时,比充、放电容量几乎没有变化,表明经大电流(120 mA/g)充、放电后LiFePO4/C的贮锂结构没有变化.