磁性纳米线的模板合成与研究

分别采用电沉积法和催化沉积法在多孔氧化铝模板中沉积了Co,Ni纳米线阵列和Co-P合金纳米线阵列,结合扫描电镜、X射线分析和能谱分析对其结构与形貌进行表征.发现电沉积法制备的Co,Ni纳米线阵列中晶粒取向无序,催化沉积法制备的Co-P合金纳米线阵列为非晶态;催化沉积法制备的纳米线阵列不受电场分布不均的影响,可以在大范围内均匀分布.     

钴纳米线阵列的制备和磁性

在具有纳米孔洞的氧化铝模板上,用电化学的方法制备了钴纳米线有序阵列,磁性测量显示易磁化方向平行于纳米线,矫顽力较块材有很大提高,可作为垂直磁存储介质,理想的存储密度高达2.6×1010/cm2.     

GaN纳米线的成核及生长机制研究

报道了利用CVD方法研究GaN纳米线的成核和生长机理的最新结果,着重强调了生长温度和催化剂对纳米线生长的影响。通过分析GaN纳 米线的形貌、显微结构与生长温度、催化剂等影响因素之间的依赖关系,详细研究了GaN纳米线的生长过程。这一结果有助于了解一维纳米结构的生长机理,实现纳米材料的可控制生长,并有可能直接应用于GaN纳米器件的制备。     

Cu掺杂ZnS纳米线结构和磁性质

本文采用第一性原理密度泛函理论系统地研究了Cu原子掺杂ZnS纳米线的结构、电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的形成能比纯纳米线的形成能低,说明掺杂过程是放热的.并且Cu原子趋于替代纳米线的表面的Zn原子.电子结构显示Cu掺杂纳米线是半金属铁磁半导体材料,在自旋电子学方面有重要应用.     

C掺杂ZnS纳米线电子性质和磁性质

运用第一性原理方法研究了C掺杂ZnS纳米线的电子性质和磁性质.研究发现C原子趋于替代纳米线表面的S原子.所有掺杂纳米线显示了半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于C原子2p轨道的贡献.由于杂化,相邻的Zn原子和S原子也产生了少量自旋.在超原胞内,C、Zn和S原子磁矩平行排列,表明它们之间是铁磁耦合.铁磁态和反铁磁态的能量差达到了121meV,表明C掺杂ZnS纳米线可能存在室温铁磁性,这在自旋电子学领域有很大应用前景.     

Fe掺杂ZnO纳米线电子性质和磁性质

本文采用第一性原理密度泛函理论系统地研究了Fe原子单掺杂和双掺杂ZnO纳米线的电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的形成能都比纯纳米线的形成能低,说明掺杂过程是放热的.计算结果显示Fe原子趋于占据纳米线表面位置.纳米线的总磁矩主要来源于Fe原子3d轨道的贡献.由于杂化,相邻的O原子也产生了少量自旋.在超原胞内,Fe、O原子磁矩平行排列,表明它们之间是铁磁耦合.表面掺杂纳米线显示出半导体特性,而中间掺杂纳米线显示出半金属性,在自旋电子学领域有广泛应用.     

(002)织构HCP钴纳米线磁性研究

采用交流电化学沉积法在氧化铝模板孔洞中制备了有序钴纳米线阵列。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、振动样品磁强计等对样品的结构、形貌和磁性进行了表征和研究。扫描电镜表明氧化铝模板孔洞直径为20 nm,结构研究证明钴纳米线为六角密堆积(HCP)结构且具有很强的(002)织构,磁性测试发现该钴纳米线阵列具有很强的单轴各向异性,室温矫顽力达2 590 Oe,有望用于高温永磁磁记录。     

磁性氧化铁纳米线的制备与表征

通过溶胶-凝胶法在氧化铝模板（AAO）中制备出了磁性Fe_2O_3纳米线阵列,然后去除AAO模板得到磁性Fe_2O_3纳米线。用SEM,TEM,FTIR,EDX,VSM对磁性纳米线的形貌、微结构和磁性能进行表征。SEM和TEM结果显示磁性纳米线的直径约为50～80nm,长度在8～10μm,长径比为120～180;FTIR和EDX结果表明制备的产物是磁性Fe_2O_3纳米线;VSM结果表明磁性氧化铁纳米线阵列存在明显的磁各向异性。此外,采用Zeta电位仪对磁性Fe_2O_3纳米线表面的电性进行了研究,结果表明纳米线表面带正电荷,有利于和动物细胞相结合。     

Fe纳米线阵列宏观磁性的Preisach模拟

采用阳极氧化铝模板法制备16nm的铁纳米线阵列膜,并研究了其宏观磁学性质.沿着纳米线长轴加场测得的磁滞回线表现出高的矫顽力和矩形比,归因于垂直于膜面的高形状各向异性.等温剩磁曲线和直流退磁曲线的测量结果表明纳米线阵列体系中存在强烈的退磁性相互作用.采用Preisach模型对相关曲线进行模拟,发现剩磁矫顽力和相互作用场的分布较窄,是一种典型的符合双势垒模型的体系.     

MOCVD 生长GaN的表面形貌及缺陷研究

采用自制MOCVD和ThomasSwanMOCVD以Al2O3为衬底对GaN生长进行了研究.利用光学显微镜获得了GaN外延膜表面形貌随Si、Mg掺杂量不同的变化规律以及表面缺陷等信息.研究表明,随掺Si量增大,GaN外延膜的表面变粗糙,结晶品质下降.在电子浓度达2×1019cm-3以上时,GaN外延膜表面出现龟裂.对GaN进行Mg掺杂,外延膜表面出现岛状突起,且随Mg掺杂量增大,岛状突起数目增多.观察到了MOCVD生长的GaN的六角状岛、龟裂、条状缺陷等典型缺陷.     

过渡金属掺杂ZnO纳米线结构、电子性质和磁性质

本文采用密度泛函理论系统地研究了过渡金属原子Co和Ni单掺杂和双掺杂ZnO纳米线的结构、电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的束缚能都为负值,表明掺杂过程是放热的. Co原子趋于占据纳米线中间位置,而Ni原子趋于占据纳米线表面位置.所有掺杂纳米线能隙都小于纯纳米线能隙,并显示出直接带隙半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于磁性原子的贡献. Co掺杂纳米线出现了铁磁和反铁磁两种耦合状态;而Ni掺杂纳米线出现了铁磁、反铁磁和顺磁三种耦合状态.     

高性能Fe-Co合金有序纳米线阵列的制备与磁性研究

采用两步电化学阳极氧化方法制备了有序多孔氧化铝模板,通过交流电化学沉积方法在模板中合成了线间距约为62nm、直径约为25nm的Fe48Co52合金纳米线阵列,细致研究了阵列的晶体结构与磁性能．研究表明：沉积态阵列具有体心立方结构．氢气退火处理对阵列的晶体结构没有影响,但是会显著提高阵列的磁性能．退火后,Fe—Co合金纳米线阵列显示了较高的永磁性能,其易磁化方向的矫顽力、矩形度以及单根纳米线的最大磁能积分别约为3．63kOe、0．971以及33．7mol／dm^3 GOe．     

基于硅纳米线缺陷辅助隧穿肖特基二极管研究

介绍了铂（Pt）/p型硅纳米线（p-SiNWs）肖特基二极管的制备方法,在300~370 K温度范围内,测量了Pt/p-SiNWs肖特基二极管I-V特性.根据热发射（TE）、产生-复合（GR）,隧穿（TU）和漏电流（RL）理论模型,拟合了肖特基二极管电流传输机制,拟合结果说明Pt/p-SiNWs肖特基二极管中电流传输机制为缺陷辅助隧穿机制.此外,根据实验数据计算了肖特基二极管主要特征参数,二极管理想因子n随温度升高而减小,势垒高度Φb0随温度升高而增加,并且隧穿参数E0不随温度而变化.     

北京大学在磁性纳米线电荷与自旋输运研究方面取得新进展

源于纳米线的各向异性和低维特性，探索磁性纳米线中的电子输运对于将纳米线应用于与自旋相关的信息存储与操控具有指导性的意义；另一方面，对于深入认识介观物理的基本规律也具有重要的意义。北京大学物理学院俞大鹏教授领导的“纳米结构与低维物理”研究团队研究了Fe3O4纳米线的磁学特性和单根纳米线的电子输运特性，取得了新进展。     

碳纳米管-铜纳米线复合结构的形成和热力学稳定性

通过分子动力学的方法研究了碳纳米管填充一定数量的铜纳米粒子形成碳纳米管-铜纳米线(CNT/CuNW)复合结构的过程.通过构象演变和体系能量的变化,可以将整个的铜粒子填充碳纳米管的过程中可分为三个过程:构象调整,填充吸附和构象稳定.对比分析高温下包裹和填充形成CNT/CuNW复合结构的变化,可以看出填充形成的CNT/CuNW的稳定性比包裹形成的CNT/CuNW的稳定性要好.通过径对径向分布函数的分析,可以进一步确定,在填充形成的复合结构的熔点要比包裹形成的CNT/CuNW的高,这主要归因于碳纳米管高的热稳定性.     

RTM缺陷形成机理的研究

简要介绍了树脂传递模塑 (RTM )成型工艺中缺陷的形成机理理论 .该理论能根据纤维增强材料的铺设结构及树脂胶液流动方式预测缺陷的形成     

六方GaN空位缺陷的电子结构

用基于密度泛函理论平面波超软赝势法对六方GaN空位型本征点缺陷进行了理论研究.计算了GaN、Ga0.875N,Ga0.750N,GaN0.875和GaN0.750等5种模型(Ga和N不同比例情况下的空位型GaN)的能带结构、差分电子密度、电子态密度,详细讨论了各种空位缺陷对GaN性能的影响.结果显示,带隙宽度随着Ga空位或N空位的增加而不断增大,Ga空位是一种受主缺陷,N空位是施主缺陷;N空位的增加导致GaN电导率的下降.     

交流电沉积频率对Fe-Co纳米线阵列的成分和磁性能的影响

采用交流电沉积方法于不同频率在氧化铝模板中合成了线间距50 nm、直径22 nm的Fe-Co合金纳米线阵列,研究了沉积频率对阵列成分、晶体结构以及磁性能的影响.研究发现:Fe-Co纳米线阵列的最佳沉积频率范围为5～350 Hz.在此范围内合成的阵列,其晶体结构对沉积频率的依赖并不明显,但成分与磁性能却会受到沉积频率的影响.阵列磁性能随频率的变化趋势可以用纳米线饱和磁化强度与线间静磁耦合作用的改变来定性解释.氢气退火后,所有阵列均具有良好的磁性能.它们的矫顽力和矩形度分别高于3.512 kOe和0.939.其中,50 Hz沉积的阵列磁性能相对最好.热磁分析表明:其居里温度约为630 ℃.     

铁钴合金纳米线有序阵列的制备及其磁性表征

用电化学法制备了高度有序的多孔阳极氧化铝（AAO）模板，选摩尔比为1：1的CoSO4和FeSO4混合溶液为电解液，用交流电化学沉积法在多孔阳极氧化铝的柱形微孔内制备Fe0.5 Co0.5合金磁性纳米线有序阵列．分别用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪对多孔氧化铝模板和纳米线阵列的微观形貌和结构进行分析，用振动样品磁强计（VSM）对样品的磁学性能进行测试．结果显示，制备的磁性合金纳米线表面光滑、均匀，纳米线中的晶粒在生长过程中有（200）晶面的择优取向．VSM测试结果表明，纳米线阵列结构具有较高的垂直磁各向异性，当外场沿纳米线轴向磁化时，纳米线阵列有很大的剩磁比（Mr／Ms=0．7）和很大的矫顽力（饱和Hc=1700 Oe），说明样品经适当热处理后，剩磁比和纵向矫顽力普遍得到提高．     

Fe0.68Ni0.32合金纳米线阵列的磁性行为

采用电化学沉积方法,在多孔的三氧化二铝模板中,制备出直径约80 nm的Feo.68Nio.32合金纳米线阵列,X射线衍射结果表明,其结构为bcc,且沿着[110]方向有织构.转角度的磁滞回线表明,易轴沿着纳米线的长轴,矫顽力和剩磁比均随着外场与线轴的夹角的减小而减小,在θ=0°时达到最小.用穆斯堡尔谱对样品中磁矩进行了统计,1套谱拟合的结果显示,样品中存在一定程度的磁性织构,进一步2套谱拟合的结果表明,53%的磁矩沿着线轴方向排列,47%的磁矩成混乱分布,这导致了沿线方向矫顽力,剩磁的降低.