室温铁磁性半导体MnxGa1-xSb

采用离子注入、离子淀积及后期退火方法制各了稀磁半导体单晶MnxGa1-xSb,在室温下(300 K)获得了单晶的磁滞回线.用X射线衍射方法分析了铁磁性半导体单晶MnxGa1-xSb的结构,用电化学C-V法分析了单晶的载流子浓度分布.由X射线衍射得知,MnxGa1-xSb中Mn含量逐渐由近表面处的x=0.09下降到晶片内部的x=0.电化学C-V测得单晶的空穴浓度高达1×1021cm-3,表明MnxGa1-xSb单晶中大部分Mn原子占据Ga位,起受主作用.     

稀释磁性半导体

近年来一类新的半导体合金:稀释磁性(或半磁性)半导体引起人们的极大关注。稀释磁性半导体(DMS)是一种合金材料,它们的晶格含有取代的磁性离子,例如CdMnTe(在主晶CdTe中一小部分Cd原子由一种磁性离子(Mn)任意取代)。对这些材料感兴趣的原因有三:1.DMS的特性(能隙、晶格参数等)可加以仔细修整。例如不透明半导体CdTe当愈来愈多的Cd原子被Mn取代时逐渐变得透明。2.显出极端有趣的磁性。例如在低温下     

Fe-Ni/ZnSe多层膜的磁性质

由磁性层和非磁性层组成的多层膜,通过改变非磁性层材料的类型及多层膜的结构,可以得到各种不同性质的新材料.ZnSe属于Ⅱ—Ⅴ族半导体化合物,当掺入磁性杂质原子时,便形成稀释磁性半导体,它有许多独特的磁学和光学性质.由磁性层和ZnSe组成的多层膜,界面处由于原子扩散,会形成一层很薄的稀释磁性半导体层,因而使多层膜形成了一个复杂的系统.我们曾研究过Fe/ZnSe双层膜,发现在700nm的波长下;极向克尔旋转角增加可     

有机半导体器件中的磁场效应研究进展

有机半导体器件中的磁场效应, 是指在不包含任何磁性功能层的有机半导体器件中, 其电流或发光在外加磁场作用下发生改变的现象. 由于有机半导体器件中的磁场效应具有高的灵敏度, 且其绝对值即使在室温下也较大, 因此有机半导体中的磁场效应具有重要的科学意义和实用价值, 从而引起了科研人员的广泛兴趣, 并取得了较大的研究进展. 本文较详细地介绍了该领域的研究历史、现状和已经取得的主要研究结果, 重点综述了产生该奇特磁场效应可能的物理机制, 并对其未来的发展方向进行了展望.     

具有室温延展性的新型无机半导体材料:α-Ag_2S

正在传统材料中,金属材料和合金具有室温延展性,金属键在外力作用下可以产生塑性形变,其形变张力可达5%~100%~([1,2]).而无机半导体材料和陶瓷绝缘材料通常都属于脆性材料,只有不到0.1%~0.2%的形变张力.中国科学院上海硅酸盐研究所陈立东和史迅研究组与德国马普所Yuri Grin研究所~([3])合作,首次报道了一种在室温条件下具有类似金属的优异延展性的无机半导体材     

新型络合物高效非线性光学材料——CMTC晶体

利用双重基元模型和分子工程方法,研究探索出一种可用于半导体激光(LD)直接倍频的新型络合物型高效非线性光学材料——硫氰酸汞镉(CMTC)晶体.本文第1次报道采用降温法自混合溶剂中生长CMTC单晶.对该晶体的结构、光学及非线性光学性能进行了较全面的研究.在络合物材料中,CMTC首次实现了半导体激光室温下直接倍频,获毫瓦级高效蓝紫光输出.     

铁基超导体BaFe_(2-x)Ni_xAs_2中磁性相互作用的中子散射

铁基超导电性起源于对母体中长程反铁磁序的压制,理解其超导微观机理的关键在于清楚认识磁性相互作用的演化规律,及其与超导电性的具体关系.本文以典型的电子型掺杂铁基超导体系BaFe_(2-x)Ni_xAs_2为对象,介绍了中子散射实验针对其电子态相图、磁有序态、低能磁激发和高能自旋涨落谱等磁性物理的相关研究,着重总结它们随掺杂的系统而演变的规律,同时介绍了在自旋向列相中的最新研究进展.最后,基于这些结果,提出了磁性相互作用驱动的非常规铁基超导电性的可能物理图像.     

从M-T曲线上“奇异峰”分析掺杂3d族ZnO基稀磁半导体的磁学本质

研究了用双束脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上制备的Zn_0.95Co_0.05O薄膜的结构和磁学性质. 晶体结构分析表明制备的薄膜是具有ZnO沿c轴择优取向的纤锌矿点阵结构的单晶膜. 当室温或低于室温时该薄膜具有磁性. Zn_0.95Co_0.05O薄膜的磁化强度随温度的变化曲线, 在55 K附近出现了一个小峰. 小峰出现的温度与文献中报道的“奇异峰”出现的温度相似, 虽然小峰凸起似乎并不如引文中的明显. 没有实验结果表明引文中的“奇异峰”与纳米材料的量子效应有相关性. Zn_0.95Co_0.05O薄膜的磁学行为并不能用稀磁半导体的铁磁性解释. 并对ZnO基稀磁半导体薄膜中的磁学本质进行了讨论.     

非晶态R_4Fe_(77.5)B_(18.5)合金的磁性和晶化

低Nd快淬Nd-Fe-B合金,由于具有高的剩磁和磁能积可望成为实用性永磁材料。我们已在Nd-Fe-B三元相图的富Fe区,系统地研究了快淬Nd-Fe-B合金的相组成和磁性,重点研究了低Nd(3—5at％)快淬Nd-Fe-B合金的永磁性。在Nd_4Fe_(77.5)B_(18.5)合金中,获得室温最大矫顽力H_c=231kA/m和磁能积(BH)_(max)=104kJ/m~3,并研究了Co,Al,Ga等元素的替代对快淬Nd_4Fe_(77.5)B_(18.5)合金磁性的影响。本文报道非晶态R_4Fe_(77.5)B_(18.5)(R=Y,Ce,Pr,Nd,Gd,Dy)合金的磁性和晶化以及晶化对磁性的影响。     

新型半导体深能级掺杂机制研究

掺杂技术是现代半导体技术的核心之一.本文介绍了荣获2017年国家自然科学奖二等奖的项目,重点围绕宽禁带半导体材料、二维半导体材料的能带结构和器件,系统地研究了几类重要的半导体材料的深能级掺杂机制,并进行性能预测.主要创新工作包括:(1)提出了钝化共掺杂方法,增加了TiO_2的光催化效率;(2)发现了空穴导致非磁半导体中d~0铁磁性的新的物理机制;(3)为克服小量子系统掺杂瓶颈,提出通过共掺杂方法在材料中形成杂质能带,降低杂质电离能以提高载流子浓度;(4)对两类新型的二维半导体材料,即过渡金属硫化物以及石墨炔,发现了一系列新奇的物理现象和掺杂机理.这些工作对半导体掺杂理论的发展、新一代纳米器件和第三代半导体器件的结构设计以及性能预测将起到重要的指导作用.     

单相多铁性材料——极化和磁性序参量的耦合与调控

单相多铁性材料是指同时表现出铁电性和磁性的单相化合物, 最近的研究还拓展到具有铁性磁涡旋的体系. 一方面, 多铁性材料同时具有铁电性和磁性; 更为重要的是, 铁电性与磁性之间存在磁电耦合效应, 从而可能实现铁电性和磁性的相互调控. 因此, 多铁性材料是一种新型多功能材料, 在自旋电子学和其他领域有着广阔的应用前景. 从凝聚态物理角度看, 多铁性现象本身也对铁电学、磁学和强关联电子物理提出了很多基本问题和挑战, 成为量子调控研究的一个热点领域. 多铁性物理在最近几年开始复兴, 并取得了很大进展. 综述了多铁性物理这一领域的研究现状和存在的主要问题. 首先, 简单介绍多铁性与磁电耦合效应的概念以及它们之间的联系, 重点阐述实现多铁性的困难, 亦即铁电性和磁性的互斥性. 其次, 详细介绍了单相体系中实现铁电性与磁性共存的一些可能物理机制, 其中重点介绍两个新的物理机制: (ⅰ)非共线螺旋状磁结构引起的铁电性和(ⅱ)电荷有序相导致的铁电性. 这两类系统中磁性和铁电性之间在量子层次上存在很强的耦合和互相调控效应. 随后, 叙述了多铁性系统中存在的元激发—— 电磁振子, 以及铁性磁涡旋效应. 最后, 指出了多铁性材料可能的应用以及尚未解决的问题.     

熊耳群火山岩锆石SHRIMP年代学研究:对华北克拉通盖层发育初始时间的制约

熊耳群火山岩广泛发育于华北克拉通南部, 它的形成标志着华北克拉通南部盖层发育的开始. 准确厘定熊耳群火山岩的形成时代, 对于揭示华北克拉通元古宙时期的构造格局与演化历史有重要意义. 应用SHRIMP U-Pb方法对熊耳群火山岩和同期的次火山-侵入岩共5个样品的锆石进行了84个测点的精确定年, 结果表明: 熊耳群形成于古元古代1.80~1.75 Ga. 因为熊耳群早于长城系, 推断长城系的底限年龄可能在1.75 Ga. 华北克拉通南部新近的SHRIMP U-Pb年龄资料, 表明华北克拉通南部有1.84 Ga左右热-构造事件的地质记录, 而熊耳群火山岩的发育标志着华北克拉通古元古代裂解事件的开始. 熊耳期岩浆岩中大量继承性岩浆锆石的存在(主要是2.20 Ga左右), 说明熊耳期岩浆可能来源于2.20 Ga左右的地壳, 或者是熊耳期幔源岩浆同化混染了大量的2.20 Ga左右的地壳物质.     

拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应

量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的反常霍尔效应即是一种可以在零磁场下出现的量子霍尔效应.本文介绍了拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应的概念发展及量子反常霍尔效应如何在磁性掺杂拓扑绝缘体中实验实现,并探讨了量子反常霍尔效应在低能耗器件方面的应用前景.     

封面说明

<正>在半导体中注入自旋形成兼具电荷属性和自旋特性的稀磁半导体可以制成自旋阀、自旋二极管、高密度非易失性存储器以及磁感应器等新型的功能器件,具有诱人的应用前景.但是向传统的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中掺杂存在两点不足.首先,传统的稀磁半导体在引入自旋的同时也引入了载流子,这种自旋和电荷的捆绑效应严重制约了电性和磁性的调控维度.其次,基于掺杂中的不等价代     

低维磁性拓扑绝缘体与拓扑半金属

磁性与拓扑性之间复杂的相互作用引起了越来越多的关注.磁性拓扑材料展示了多种新奇的物理效应,有望应用于未来低功耗高速自旋电子学器件.本文从量子霍尔效应出发,回顾了磁性拓扑材料,包括陈绝缘体、反铁磁拓扑绝缘体、磁性外尔半金属及其他磁性拓扑态等在理论与实验上的进展,并详细介绍了我们课题组最近几年在磁性拓扑材料方面的理论工作.这些工作不仅增进了对磁性拓扑态分类的理解,也提供了实验上可能实现的材料体系.     

新型X射线影像存储屏的研究

室温下在Eu²⁺掺杂的BaBrCl中, 发现经X射线辐照后的光激励发光(PSL). 光激励谱和差吸收谱(DAS)基本相同, 均为峰值波长位于550和675 nm处的宽带谱, 表明经X射线辐照后F心形成. 这使得用半导体激光器代替气体激光器作为读出光源成为可能. PSL强度与X射线辐照剂量呈线性关系, 转化效率为BaFBr:Eu富士IP板的29%.     

Zn_(1-x)Fe_xSe薄膜的光吸收特性

稀释磁性半导体(DMS),或半磁半导体(SMSC)是一类新型的半导体材料。它是以Ⅱ—Ⅵ族、Ⅳ—Ⅵ族、Ⅱ—Ⅴ族或Ⅲ—Ⅴ族化合物为基体,以磁性离子随机地部分取代其中的非磁性阳离子而形成的三元或四元化合物。这些化合物呈现了与成分有关的带隙     

InGaN单结太阳电池中的浅能级杂质的理论计算和模拟

通过氢有效质量理论(HEMT)对In0.65Ga0.35N(高In组分,Eg=1.31eV)太阳电池材料进行分析,计算出其浅能级施主和受主的重要性质参数电离能:ΔED～10.8meV,ΔEA～90meV.在此基础上得到了室温条件下In0.65Ga0.35N的浅能级施主和受主强电离时的杂质浓度范围:施主9.56×108～4.57×1016cm-3,受主9.56×108～7.84×1016cm-3;并估算了产生杂质能带的最低杂质浓度:施主～1×1018cm-3,受主～5.79×1020cm-3.然后借助AMPS-1D软件对含有部分电离的浅能级施主、受主In0.65Ga0.35N单结太阳电池进行模拟,详细讨论了施主能级和受主能级对载流子的俘获对太阳电池效率的影响.本文结果为InGaN单结和多结太阳电池的掺杂(尤其是p型掺杂)和制备提供了理论参考和帮助。     

光化学原位制备PDEA-磁性纳米凝胶用于DNA 固定及缓释研究

应用光化学原位聚合法合成了聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯)包覆的磁性纳米凝胶 (PDEA-磁性纳米凝胶). 应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)、振动样品磁强计 (VSM)、光子相关光谱(PCS)等对PDEA-磁性纳米凝胶的结构、形貌、磁学性质、粒径及表面 ζ-电位等进行了表征. 结果表明, PDEA-磁性纳米凝胶形状较规则, 为“核-壳”结构, 表面PDEA高分子层约为26%, 平均水合粒径为43 nm, 具有超顺磁性. 该磁性纳米凝胶具有明显的pH敏感性, 在室温、 pH 5.0时可结合DNA分子, 最大结合量为51 μg/mg, 在pH 7.4条件下能够将DNA高效释放出来, 且呈现出明显的缓释效应, 加之良好的磁响应性能, 使其可作为一种新型磁靶向转基因载体应用于生物医学研究.     

华北克拉通高凡群、滹沱群和东焦群的形成时代和物质来源: 碎屑锆石SHRIMP U-Pb同位素年代学制约

对华北克拉通前寒武纪变质地层高凡群、滹沱群和东焦群碎屑锆石年龄谱进行了研究. 高凡群石英岩碎屑锆石年龄主要为~2.5 Ga, 存在部分~2.7 Ga和时代更老的碎屑锆石. 滹沱群底砾岩的石英岩砾石碎屑锆石年龄谱与高凡群石英岩十分类似. 东焦群变质长石石英砂岩碎屑锆石年龄也以~2.5 Ga为主, 但无>2.6 Ga碎屑锆石, 而有~1.83 Ga和2.0~2.2 Ga碎屑锆石存在. 研究表明: (1) 高凡群形成于新太古代五台花岗-绿岩带之后, 为华北克拉通古元古代(2.14~2.47 Ga)最古老的地层之一; (2) 滹沱群是在古元古代高凡群之后陆壳基底之上形成的沉积地层, 时代为古元古代中期(2.09~2.14 Ga); (3) 东焦群形成于~1.83 Ga之后, 可能与长城系底部对比; (4) 所有样品的碎屑锆石都显示了明显的2.5 Ga年龄峰值, 为华北克拉通早前寒武纪基底新太古代晚期强烈构造岩浆热事件的时代记录.