PdCuSi非晶合金晶化过程的相变及电子结构的研究

报道了用ＤＴＡ和Ｘ射线衍射综合技术研究Ｐｄ－Ｃｕ－Ｓｉ非晶合金体系晶化全过程中的相变观测结果，实验表明，在结晶过程中亚稳态向稳定态转变与前人报道的有明显不同。用ＸＰＳ技术观测了Ｎ－Ｃｕ－Ｓｉ非晶合金体系的诸原子的电子结构变化，表明Ｃｕ，Ｓｉ原子对该体系的晶化相变过程有重要影响。     

准周期光子晶体的态密度

本文研究了准晶光子晶体的局域态密度和全态密度.结果表明,准晶光子晶体的局域态密度分布具有和准晶光子晶体完全相同的对称性,带隙内光子晶体中的态密度很小,不同的准晶光子晶体的局域态密度随介电材料的占空比的变化是不同的,这对构造准晶光子晶体是非常重要的.准晶光子晶体的全态密度所显示的带隙和透过率显示的带隙的一致性表明准晶光子晶体在某种程度上是各向同性的.     

拓扑相变与物质拓扑相的理论发现——2016年度诺贝尔物理学奖成果简介

 美国物理学家索利斯（David J.Thouless）、霍尔丹（F.Duncan M.Haldane）、科斯德里茨（J.Michael Kosterlitz）因“关于拓扑相变和物质拓扑相的理论发现”获得2016年度诺贝尔物理学奖。介绍了这3位诺贝尔物理学奖获得者的学术经历,并从拓扑与拓扑相变、量子霍尔效应中的拓扑、1维量子反铁磁与对称性保护的拓扑态等方面探析拓扑相变和物质拓扑相理论发现的科学意义。     

短程相互作用对准粒子相对论动力学的影响

通过调节短程相互作用，在Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型中实现了Dirac点的移动与融合.该过程对应于一种由半金属相到能带绝缘相的拓扑相变(即Lifshitz相变).通过解析和数值研究的方法，对该相变过程中系统准粒子的相对论动力学特性进行了研究.结果表明:在短程相互作用很弱的情况下(即Dirac点融合前)，系统展现出相对论动力学特征; 然而，随着短程相互作用的增强，Dirac点会发生融合相变.此后，系统则表现为非相对论动力学特征.因此，相变过程是由相对论到非相对论动力学转变的过程.进一步通过数值模拟得到了融合前(相对论)后(非相对论)粒子的密度分布随时间演化的图像.在相变前，单色Dirac准粒子发生劈裂，而双色Dirac准粒子产生定向漂移现象.在相变后，无论初态如何改变，系统始终无组分劈裂现象出现.最后，展示了不同相互作用下准粒子的质心运动曲线(世界线).     

关联体系中的拓扑物态

拓扑量子材料是凝聚态物理学中的一个重要分支,当在拓扑量子材料中引入电子-电子之间的关联相互作用,将会在体系中产生复杂的新奇有序相.本文重点回顾目前关于强关联体系中拓扑物态的角分辨光电子能谱实验研究的进展,从拓扑近藤绝缘体和Kagome晶格中的拓扑物态两个方面展开讨论.拓扑近藤绝缘体是在强关联效应诱导的近藤绝缘体中存在的拓扑物态,目前在SmB6和YbB12等相关材料体系中有大量的理论和实验支持证据. Kagome晶格的独特结构将引入新的拓扑相以及强关联的平带,在很多材料体系中诱导出了一系列新的强关联物理现象.深入理解拓扑性与关联性之间的关系,对于理解强关联电子间的相互作用以及实现拓扑物态的精确调控都具有重要的意义.     

无序对准PT对称结构中光子传输与相关特性的影响

主要研究了结构无序对光子在由耦合波导阵列构成的准PT对称体系中的传输与相关特性的影响.结果表明,当在准PT对称体系中引入非对角无序之后,由于Anderson局域效应使光子主要聚束在中心波导附近,且相变点变小,并增强了这种非厄米体系的吸收增强透过现象.     

(Fe Cr)_(83)B_(17)非晶合金结构及其晶化相变的研究

本文用DTA和X射线衍射技术,研究了(FeCr)_(83)B_(17)非晶合金晶化相变全过程。说明该非晶体系的晶化相变过程中,原子键力是晶化相变的驱动力。从“t-x”关系表明,在我们实验条件下(x=5％,15％,25％),高熔点的Cr含量(x)增大所引起晶化峰位向高温方向增大值具有良好的线性关系。实验指出,(Fe_(1-x)Cr_x)_(83)B_(17)非晶合金淬火态的结构单元是Fe_3B局域9原子多面体结构的原子团。     

二维准晶准周期结构的算术理论

Penrose点阵是考察准晶准周期结构的基本模式.文中首先给出了准格点集在适当坐标系下的坐标,并对准周期结构对称性的存在给出了解释.进一步由坐标表示得到准晶同样具有准格点约束,这就决定了在给定的全实代数扩域上,准晶只可能存在有限种旋转对称性.定理3给出的一般规律是准格点的坐标属于某个分圆域的最大实子域的代数整数环.作为这个定理的应用,作者证明了在实二次域上只可能存在5,8,10,12四种对称性的准格点阵.     

十二重准晶中负折射的研究

周期性的光子晶体中存在电磁波的负折射现象.然而,这些研究主要集中在周期性结构中,对非周期结构的研究还没有相关的报道.研究从实验和理论两个方面证明了非周期性十二重准晶光子结构同样存在负折射,并且可以实现超透镜的远场成像.利用楔形结构来验证这些条件:在频率为11.82 GHz时,准周期光子晶体可以实现负折射,并且对应的有效折射率接近于-1.与周期性光子晶体相比准晶更接近于各向同性.     

含能流的各向同性XY链中的基态纠缠

分析了含能流的横磁场三比特各向同性XY自旋链的基态纠缠.发现随着外磁场的变化,系统会发生量子相变.以三比特系统为例给出有效哈密顿量的能谱,讨论了体系基态纠缠随λ的变化.当λ＜3/3时,在相变点处基态由W态跳跃到非纠缠态,此时自旋链中没有能量流动.当3/3≤λ≤3时,在能级交错点处发生量子相变,体系由非能流相进入能流相,同时基态由W态ф1跳跃到另一W态ф5;此时,由于能流的影响,使得基态保持在W态,而不再处于非纠缠态;并且随着λ的增大,系统将在更大范围内处于能流相.当λ＞3时,基态波函数表示为ф5,系统完全处于能流相.     

光晶格中自旋3/2超冷费米原子的Mott绝缘态及其量子相变

我们首先简要介绍了超冷原子和光晶格,然后利用推广的单带Hubbard模型讨论了二维正方光晶格中自旋3/2费米型超冷原子体系中的几种Mott绝缘态,其中该系统的自旋自由度具有较大SO(5)对称性.对于对称性破缺的自旋四极矩有序态和自旋偶极-八极矩共存有序态,我们详细研究了系统的低能集体激发模式-Goldstone玻色激发的具体行为.在SU(4)对称点附近,我们发现强烈的量子涨落可能会演生出一个SU(4)π通量的自旋液体态.对此,我们还分析了这两种奇异量子态之间可能存在的量子相变.     

一维晶格中电子本征态特征与动力学行为

研究了一维紧束缚模型中电子本征态波包在空间扩展的性质,分析了体系的本征态波函数的扩展行为与动力学行为的联系,比较了一维准周期Fibonacci模型及Anderson模型中本征态波函数空间扩展及几率分布特点.探索分析准周期系统动力学性质的方法.     

节点面晶体的拓扑特性

提出了实现节点面晶体的冷原子晶格方案, 讨论了节点面晶体的拓扑特性.通过调节激光参数, 系统可以实现3种不同相(拓扑节点面金属相, 拓扑平庸的金属相以及拓扑平庸的能带绝缘相)之间的相变.分别讨论了系统处于不同相态下,其节点面、能带、表面态和态密度的变化情况.结果表明:当系统处于节点面半金属相时, 晶体中存在拓扑保护的边缘流;而相变后系统为拓扑平庸态.通过研究不同晶面讨论了这种三维拓扑金属在不同截面的变化特性, 结合表面态和电子态密度, 可以更好地反映系统的拓扑特性.     

两类聚合物溶液的相变分析

讨论了两类聚合物溶液的相变,一类是单体相-溶胶相-凝胶相之间的相变;另一类是溶液中溶胶-凝胶之间的相变.结果表明,聚合物溶液体系相变的阶和相变点依赖于每个子系(单体或溶剂分子)的态的简并度以及子系间的有效相互作用;态的简并度的对称性和均匀性对相变的阶和临界点有明显的影响.     

CuZr非晶中的马氏体相变研究进展

Cu-Zr非晶合金因其独特的物理、化学和力学性能以及成分和结构上均一性等优良特点,成为极具应用前景的先进材料.从Cu-Zr非晶马氏体相变的主要特征出发,阐述了国内外Cu-Zr非晶合金马氏体相变的研究进展,结合实例对马氏体相变的实际应用进行了相关介绍,并对Cu-Zr非晶相变研究中亟待解决的问题进行了讨论,为Cu-Zr非晶复合材料优化设计提出了新的研究思路.     

一维非幺正分离时间量子行走的拓扑特性的检测

文章在分离时间量子行走的硬币算符和条件平移算符中各引入一个可调控的参数,并在每步的演化过程中增加描述测量的非幺正算符,研究非幺正量子行走的拓扑特性。首先计算系统硬币本征态对应的极化矢量随系统动量在第一布里渊区内变化一周时的绕数,并将其作为拓扑不变量表征系统的拓扑特性,给出在可控参数空间内的拓扑相图;接着验证了在不同拓扑相的边界处存在有拓扑保护的边界态;最后计算了可测量平均位移,并说明用其可以测量系统随可控参数变化的拓扑相变。     

非晶合金晶化过程中结晶度的DSC法测定与控制（I）

基于非晶合金相变的热力学原理：部分晶化非晶合金的晶化即为残留非晶相的转变，其相变热应正比于残留非晶相的相含量，本文导出了部分晶化非晶合金结晶度Xc的DSC法测量公式．进一步通过对其100％无定性样DSC曲线的分析发现：部分晶化非晶合金的Xc实际上即为其100％无定性样在同样退火条件下的转变分数fc.为了检验这一推论的正确性，本文选用Ni74Sil0B16非晶合金淬态样进行了一系列的等温退火处理和等温DSC测试．结果表明：通过DSC法测定部分晶化非晶合金试样的相变热，不仅可以求出该试样结晶度的大小，而且通过对该合金100％无定形试样的DSC曲线分析和跟踪，甚至可以预测和控制该合金一定退火条件下结晶度的大小．     

准晶态的获得与显微结构

准晶态是一种具有准周期结构,但没有平移对称性的新物质态,它具有明显的长程二十面体对称性和有序性,并存在晶体结构析不允许出观的五次对称轴。准晶态是近两年才出现的新材料,它引起了国内外科学界的关注。本文介绍了准晶样品Al_6Fe,Al_6Cr的制备,并介绍了用德拜法摄制衍射谱,但所摄谱线很弱。在实验允许的误差范围和所用仪器精确度范围内,Al_6Cr和Al_6Cr准晶的驰豫没有被观测到。最后对实验结果作了讨论:①准晶态的晶化过程是一个随温度升高而发生不连续质变的过程。②日前发现的准晶物质,都是铝同第四周期的过渡族元素构成合金。③准晶态是正常相急骤冷却,在某些区域产生过度密集和畸变而形成,只能在正常相和二十面体的混合相中才可能看到准晶的存在。④各种准晶在晶化时,晶化温度是不相同的。⑤冷却速度必须大到一定程度,但又不能太大,否则不能制得令人满意的准晶。⑥准晶的密度和各种不同的材料是密切相关的。⑦准晶物质脆性极大,硬度不太高,从热学性质来说晶化温度也较低,并且它很难同正常相分离开来。     

拓扑节线半金属研究进展

拓扑量子材料包括拓扑绝缘体、拓扑半金属和拓扑超导体等,是现代凝聚态物理和材料科学的研究重点.本文旨在简要介绍近年来关于拓扑节线半金属材料的研究结果,并重点阐述本课题组在这一领域的最新研究进展.拓扑节线半金属主要可通过能带的简并和色散两个方面来进行分类.在能带的简并方面本文主要介绍不同对称性保护的节线半金属:在时间反演对称性存在的体系中由点式空间群和非点式空间群保护的节线半金属;在时间反演破缺体系中磁序和拓扑序耦合的节线半金属.在能带的色散关系方面,本文主要介绍具有高次色散的高阶节线半金属和由能带倾斜效应导致的第二类节线半金属.     

采用超晶格结构实现C过量掺杂Ge2Sb2Te5材料的相变性能研究

研究了C过量掺杂Ge₂Sb₂Te₅^GST相变材料的相变特性与微观结构,制备了一系列包含周期性2nmC薄膜与GST薄膜的超晶格结构复合相变薄膜材料.研究发现,相变材料的相变性能与GST的厚度有较强的依赖关系,反映出C掺杂比例对GST相变性能的影响.随着GST厚度的逐渐降低,高温下C的自发扩散导致GST的掺杂效应逐渐增强,超晶格体系的非晶—晶态相变逐渐被抑制.在此结构中,过量的C掺杂导致体系越来越难以发生相变,甚至失去相变特性.同时,由于C-Ge、_C-Sb和C-Te键不稳定,多次可逆的非晶—晶态转变后体系将同时出现未掺杂的GST成分与C掺杂的GST的成分,因此有可能出现稳定的三相.最后,制备了基于[GST(8nm)/C(2nm)]₅相变薄膜的相变存储器件,器件的测试结果证实体系能够出现稳定的三电阻态.</sup>