晶体畴反转过程中畴壁运动与极化电流特性研究

为了解晶体畴反转的动力学过程,利用马赫-曾德干涉实验系统,研究了外电场极化下掺镁铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁运动和极化电流特性。实时记录了掺镁7 mol%、掺镁5 mol%铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁特征和极化电流变化情况,发现离散的畴壁速度脉冲伴随着离散的极化电流脉冲,连续的畴壁速度脉冲对应着连续的极化电流脉冲。掺镁铌酸锂晶体正向反转和纯净铌酸锂反向反转的畴壁速度变化和极化电流变化比较尖锐,而掺镁铌酸锂晶体反向反转和纯净铌酸锂正向反转的畴壁速度变化和极化电流变化比较缓和。最后对实验现象进行了解释。     

可见光诱导铌酸锂晶体畴反转

研究了在可见光诱导条件下的近化学计量比掺镁铌酸锂的反转电压与光强之间的关系.并实现了利用可见光对晶体畴反转进行可控操作和实时监测.发现晶体的反转电压随光强增大而下降,最大降幅达到70%左右.探寻了可见光诱导铌酸锂晶体畴反转的形成机制,认为光诱导晶体畴反转的主要原因是光激载流子迁移改变了晶体内部的局域电场,造成了晶体极化反转电压的降低.     

具有4-自旋相互作用Ising模型性质的模拟研究

利用MonteCarlo模拟研究了具有4-自旋相互作用Ising模型的磁学性质．模型建立在平面蜂窝状晶格上，除了考虑对相互作用以外，还考虑了四自旋相互作用．给出了不同四自旋相互作用下系统的磁化强度、磁内能、磁比热、磁化率以及转变温度等物理量．结果表明，4-自旋之间的相互作用对Ising模型的性质有很大影响，但基本上是定量的．Monte Carlo模拟的结果对有效场理论（EFfr）的结果给出了很大的修正。     

电荷的本质及其效应

本文通过对电子纵向极化等现象的分析,揭示了电荷的旋量性,导出了轻子和光子的电荷二旋量公式,解释了cp联合反演和电流产生磁场等效应,并把它推广到重子和介子领域,建立了电荷的二旋量理论.     

矩形磁纳米点的磁反转及动力学特性研究

基于微磁学模拟方法研究了矩形纳米点的磁反转和动力学特性.获得了矩形纳米点的磁反转过程、自旋波本征动力学特性,以及两者间的内在联系.矩形纳米点的磁反转过程从边缘畴壁的失稳开始,伴随着边缘畴壁移出纳米点外微磁结构从"Flower"态转变为"C"态,随着"C"态边缘畴向磁体中央扩展形成大角畴壁,最后伴随着畴壁移出纳米点外实现反转.磁反转过程中微磁结构相变总是伴随着某种自旋波模式的软化;对称的边缘模式(S-EM)模式软化诱发微磁结构从"Flower"态向"C"态演化,在反转场附近,局域于Y形畴壁的Y-D畴壁模式自旋波的软化激发矩形纳米点不可逆磁反转.     

超低频高压脉冲矩形波电源设计

为了满足外加电场极化法制作具有周期性畴反转结构的非线性晶体的需要,设计了一种能输出超低重复频率高压矩形波脉冲的电源装置.电源输出脉冲重复频率在0.5～100.0 Hz范围内可调,输出电压在2～10 kV范围内可调,输出脉冲电流不小于300μA,输出脉冲宽度在0.2%～50.0%T(周期)范围内可调,输出高压的线性度和稳定度均能满足电场极化法的要求.使用本电源多次对LiNbO3晶体进行极化反转试验,取得了良好的效果.在适当的实验条件下,此电源可满足各种厚度非线性晶体材料的极化要求.     

准相位匹配PPKTP极化反转的监测

文中提出了采用电光效应实时监测判断KTiOPO_4(KTP)晶体周期性极化反转进程的实验方案,分析了在高压电场极化脉冲作用下,KTP晶体的电光效应的基本特性和极化电流所表现出来的峰值特性,以及它们与KTP晶体的铁电畴反转之间存在的依赖关系,并确定了用监控光强的变化来判断极化反转程度的基本依据,在监测系统的帮助下对熔盐法生长的KTP晶体进行了极化反转．最后对获得的PPKTP进行了化学蚀刻,结果表明,获得的PPKTP质量有了明显提高．倍频转换效率达到1．13%．     

极性晶体中三维和二维声学极化子自陷的有效质量特征

运用Huybrechts方法研究了三维和二维声学极化子有效质量作为电子-声子耦合参量的函数的变化特征.对二维声学极化子的研究,采用了我们最近导出的电子-声学声子相互作用哈密顿量.结果表明:电子-声子耦合达到一定强度时声学极化子有效质量发生突变而使极化子自陷,声学极化子在二维系统中比三维条件下更容易自陷.     

开路和短路电学边界外延铁电薄膜的畴结构及铁电性能

考虑基体对外延铁电薄膜内畴变的约束,采用应力函数方法求解外延铁电薄膜畴变时的本征应力,并结合相场法分析了不同电学边界条件下铁电薄膜的畴结构与极化强度.对短路电学边界下PbTiO_3外延铁电薄膜畴结构的计算表明,由a畴到a/c/a畴转变时的薄膜厚度与采用有限元方法模拟的结果十分接近.通过对开路电学边界下铁电薄膜畴结构的分析发现,由a畴到a/c/a畴转变时的薄膜厚度远大于短路条件下的转变厚度.基体约束引起的应力变化使得薄膜内畴结构出现a畴和a/c/a畴的分层.铁电薄膜的平均自发极化强度随厚度的增加而增加,从a畴向多畴转变后,极化强度有显著的增加.     

二维磁性Heisenberg薄膜的自旋重取向和条形畴研究

利用Monte Carlo方法研究了二维磁性Heisenberg薄膜在有交换相互作用、各向异性、偶极相互作用等因素共同作用下的相变行为,重点讨论了薄膜的自旋重取向和磁畴的变化.模拟结果表明:在一定的参数范围内,随着温度的升高,系统的自旋取向将由垂直向平行于平面方向转变;系统在不同情况下出现了水平条形畴和垂直条形畴,并研究了交换相互作用、各向异性及温度对基态条形畴的影响.     

Observation of coupled magnetic and electric domains

Ferroelectromagnets are an interesting group of compounds that complement purely (anti-)ferroelectric or (anti-)ferromagnetic materials--they display simultaneous electric and magnetic order. With this coexistence they supplement materials in which magnetization can be induced by an electric field and electrical polarization by a magnetic field, a property which is termed the magnetoelectric effect. Aside from its fundamental importance, the mutual control of electric and magnetic properties is of significant interest for applications in magnetic storage media and 'spintronics'. The coupled electric and magnetic ordering in ferroelectromagnets is accompanied by the formation of domains and domain walls. However, such a cross-correlation between magnetic and electric domains has so far not been observed. Here we report spatial maps of coupled antiferromagnetic and ferroelectric domains in YMnO3, obtained by imaging with optical second harmonic generation. The coupling originates from an interaction between magnetic and electric domain walls, which leads to a configuration that is dominated by the ferroelectromagnetic product of the order parameters.     

自旋密度波对有次近邻互作用超导体的影响

本文研究具有次近邻互作用的2 1维BCS型超导体与自旋密度波共存的系统。在平均场近似下,应用含温度格林函数方法讨论自旋密度波序参量M对超导相变温度Tc的影响。计算表明不可能出现自旅密度波提高Tc的情况,而当M较大时,往往破坏超导电性。     

Out-of-plane and In-plane piezoelectric behaviors of [Ba(Zr0.2Ti0.8)O3]–0.5(Ba0.7Ca0.3TiO3) thin films

The piezoelectric properties of [Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3]–0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3)TiO_3)(abbreviated as BZT-0.5BCT) thin films deposited on Pt/Ti/SiO_2/Si substrates are reported in the present investigation. The effect of the distances between the target and substrate(d) on the morphology and out-of-plane piezoelectric properties was investigated.The experimental results showed that the ferroelectric domains size was dependent on the distance between the substrate and target and the ferroelectric domain growth was constrained by the grains. The samples exhibited well-defined out-of-plane butterfly loops and hysteresis loops and the one with d of 6.5 cm possessed the optimal ferroelectric properties and it exhibited good in-plane piezoelectric properties.     

Electrical effects of spin density wave quantization and magnetic domain walls in chromium

The role of magnetic domains (and the walls between domains) in determining the electrical properties of ferromagnetic materials has been investigated in great detail for many years, not least because control over domains offers a means of manipulating electron spin to control charge transport in 'spintronic' devices. In contrast, much less attention has been paid to the effects of domains and domain walls on the electrical properties of antiferromagnets: antiferromagnetic domains show no net external magnetic moment, and so are difficult to manipulate or probe. Here we describe electrical measurements on chromium--a simple metal and quintessential spin density wave antiferromagnet--that show behaviour directly related to spin density wave formation and the presence of antiferromagnetic domains. Two types of thermal hysteresis are seen in both longitudinal and Hall resistivity: the first can be explained by the quantization of spin density waves due to the finite film thickness (confirmed by X-ray diffraction measurements) and the second by domain-wall scattering of electrons. We also observe the striking influence of the electrical lead configuration (a mesoscopic effect) on the resistivity of macroscopic samples in the spin density wave state. Our results are potentially of practical importance, in that they reveal tunable electrical effects of film thickness and domain walls that are as large as the highest seen for ferromagnets.     

铁电材料电畴结构的扫描电镜成象

本文介绍了铁电体电畴结构的扫描电子显微镜成像技术。根据畴反差较弱的特点,着重讨论了样品的处理技术及成像参数的选择技巧。实验结果表明:为了避免畴反差被破坏,必须使用较低的入射电子束能量,较大的入射角和快速帧扫描速度。应用这一技术,成功地在OPTON公司生产的DSM950扫描电镜上观察到了锆钛酸铅二元系压电陶瓷材料90°电畴和180°电畴结构花纹,并且当使用高能电子束轰击未镀导电膜的样品时,能观察到电畴的消失过程。     

第四类Cartan-Hartogs域上的Khler-Einstein度量

进一步讨论了第四类Cartan-Hartogs域上Khler-Einstein度量的显表达式问题。运用该度量的显表达式以及Bergman度量的显表达式与连续函数的性质,得到了第四类Cartan-Hartogs域上Khler-Einstein度量和Bergman度量等价的简单证明。     

外加电场作用下层状铁电多晶材料板的模拟

建立了一个模拟在外加电场作用下的层状铁电多晶板的模型．该模型认为铁电材料的能量密度函数是变形和电位移的非凸函数以及引入了畴变对材料行为的影响．为了满足各晶粒间的运动学约束及电位移场的连续性条件,模型认为每个晶粒具有某种混合构形．通过常应力和常电场强度假设及利用加载过程中须满足的连续性条件,该模型将求解板对外加电场的响应问题转化为求解各晶粒中的应力及各晶界上的电位势的代数方程组的问题．同时,该模型利用两电畴的Ｇｉｂｂｓ自由能之差作为畴变的方向的判据,由要求板的Ｇｉｂｂｓ函数最小来确定畴变量的大小．     

准一维有机铁磁体中的自旋耦合

应用Peierls-Hubbard模型研究了一种结构类似于poly-BIPO的准一维有机铁磁体。采用Hartree-Fock近似和周期性边界条件,探讨了最近邻相互作用和次近邻相互作用对系统的铁磁基态的影响。由于最近邻与次近邻相互作用之间的竞争,导致主链上相邻格点的自旋发生反铁磁耦合→铁磁耦合的变化,形成反铁磁自旋波或铁磁自旋波作为传递媒介,使自由基自旋得以平行排列,得到高自旋的铁磁基态。     

铁电相变的简谐子软模图像

在自由边界条件下计算了立方钛酸钡有限尺寸晶体中原子的简谐振动模 ,发现许多简谐子软模。用这些软模花样说明了晶体冷却时发生具有a畴和c畴结构的铁电相变。理论表明铁电相变过程涉及屏蔽电荷的激发及其在界面的缓慢扩散 ,以最后得出各个电畴内部的均匀自发极化。铁电相变过程的这些细节 ,都得到了实验的有力证明     

弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅的工程畴结构研究

综述了目前对铁电晶体畴结构进行观测的主要技术方法,及国内外相关研究单位对新型弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅[(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT)]的工程畴结构的研究进展。以往的研究表明,该类单晶的机电性能与其工程畴结构之间存在着密不可分的关系,这些研究结果对阐明PMN-xPT单晶在不同极化方向与工程畴结构状态下,其优异机电性能的起源机制与发生规律,进而指导剪切波换能器、垂直极化方向的大应变驱动器等电机器件的设计与制作,具有重要的理论意义与实际应用价值。