具有纳米氧化层自旋阀薄膜的XPS研究

采用X射线光电子能谱(XPS)研究了带有两种纳米氧化层(NOL)Ta/Ni80Fe20/Ir19Mn81/Co90Fe10∥NOL1∥Co90Fe10/Cu/Co90Fe10∥NOL2/Ta的镜面反射自旋阀薄膜的化学结构. 研究结果表明:CoFe/NOL1和NOL2/Ta界面处发生了热力学有利的化学反应. CoFe磁性敏感层仍保持金属特性,部分氧化的CoFe和Ta发生界面反应,使得Ta覆盖层被氧化成Ta2O5,形成NOL2. 由于仍存在部分金属CoFe,NOL1为不连续的氧化层,使得与IrMn层仍存在直接的交换耦合作用. 在退火过程中,IrMn层中的Mn原子扩散到NOL1中;然而,由于NOL1和扩散的Mn原子发生界面反应,生成Mn的氧化物,从而阻止Mn原子的进一步扩散,使其偏聚在NOL1中.     

角分辨光电子能谱中的样品原位调控

角分辨光电子能谱技术是研究量子材料的一项关键实验技术.近年来,原位样品调控技术的发展,特别是压力、掺杂、电场等非温度调控参量的原位调控的实现,极大地拓展了角分辨光电子能谱的测量空间,为观察外场调控下电子态的连续演化提供了可能.本文分别对原位碱金属掺杂、门电压、单轴压、电流等几种原位样品调控技术近期的发展进行了介绍,并总结了角分辨光电子能谱和原位样品调控技术的结合在多种量子材料中的应用.     

二维材料的角分辨光电子能谱研究

材料的电子结构是决定其电、磁、光等性质的关键因素,而能够直接观测材料电子结构的角分辨光电子能谱(Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy, ARPES)技术是研究材料的基本物理和化学性质的先进技术手段之一.近年来,各种具有优异性能的二维材料被人们不断发掘出来,并有望成为未来光电、电子和自旋器件的基础材料.本文将对ARPES的构成和原理做简要的介绍,并总结了当前利用ARPES技术研究二维材料电子结构及其基本物性的前沿进展.本文所关注的二维材料体系主要包含以下四个部分:石墨烯、氮化硼、单元素二维材料、过渡金属硫族化合物.其中对石墨烯的ARPES研究成果最为丰富,对它的研究直接引领了对其他二维材料的ARPES研究.当前,对基于不同二维材料相互堆叠形成的异质结构的研究正方兴未艾,我们在文中也提及一部分关于二维堆垛异质结构的ARPES研究.     

铁基高温超导材料的角分辨光电子能谱研究

高温超导电性是近代凝聚物理关注的核心问题.高温超导的研究一方面具有重大的应用前景,另一方面推动了多体关联凝聚态物理理论和计算的发展.铁基高温超导材料是除铜氧化物高温超导外的第二类常压条件下的高温超导材料.在对铁基高温超导的研究过程中,研究者利用角分辨光电子能谱技术对铁基高温超导材料的电子结构、对称破缺相、超导能隙等进行了详细的研究,为揭示铁基高温超导配对机制提供了重要的实验依据.近些年,角分辨光电子能谱实验更是在一些铁基高温超导材料中发现了拓扑超导存在的证据.本文将对铁基高温超导材料的角分辨光电子能谱相关工作进行总结.     

膜厚对NiO/NiFe/Cu/NiFe磁阻效应的影响

用射频磁控溅射方法制备多层膜,研究了双层膜ＮｉＯ／ＮｉＦｅ的矫顽力Ｈｃ和交换耦合场Ｈｅｘ与反铁磁层ＮｉＯ、铁磁层ＮｉＦｅ厚度的关系,结果表明：ＮｉＯ厚度为７０ｎｍ时,Ｈｅｘ最大;Ｈｃ随ＮｉＯ厚度增大而增大．当ＮｉＦｅ厚度增加时,Ｈｅｘ近似线性减小;而Ｈｃ则随ＮｉＦｅ厚度增大开始有缓慢增加,然后才减小．对于ＮｉＯ（７０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（ｔ１）／Ｃｕ（２．２ｎｍ）／ＮｉＦｅ（ｔ２）自旋阀多层膜材料（括号内的量表示厚度）,研究了ＮｉＦｅ膜厚度对磁阻效应的影响,结果表明：被钉扎层ＮｉＦｅ的厚度为３ｎｍ,自由层ＮｉＦｅ的厚度为５ｎｍ时,ＭＲ值最大,约为１．６％．     

表面活性剂Bi对自旋阀多层膜交换耦合场的影响及其微结构分析

采用磁控溅射方法制备了Ta(10nm)/NiFe(8nm)/Cu(2.6nm)/NiFe(3.6nm)/FeMn(9nm)/Ta(10nm)自旋阀多层膜.在Cu/NiFe界面沉积适量厚度的Bi原子能够有效地提高交换耦合场,沉积过量的Bi原子会导致交换耦合场下降.X射线光电子能谱分析结果表明:沉积在Cu/NiFe界面的Bi原子可以有效地抑制Cu原子在NiFe层表面的偏聚;当沉积过量的Bi原子时,Bi原子会进一步迁移到FeMn中,形成杂质,从而破坏了FeMn的反铁磁性,使交换耦合场降低.     

拓扑绝缘体能带结构的角分辨光电子能谱研究

以拓扑不变量定义和区分的拓扑材料的发现标志着凝聚态物理学和材料科学的又一次革命.这些材料的拓扑表面态的鲁棒性、背散射禁戒和特殊的输运行为在自旋电子学、非线性光学、拓扑量子计算等广泛的领域有潜在的应用价值.角分辨光电子能谱(ARPES)既能直接观察k空间,又对表面电子态敏感,因此在拓扑材料的研究中一直处于举足轻重的地位.本文试从材料分类的角度对三维拓扑绝缘体和本征磁性拓扑绝缘体这两类材料的部分ARPES研究作一综述,使读者对这一领域的研究现状有一个基本的概念.     

SiO2/Ta界面反应及其对Cu扩散的影响

利用磁控溅射方法在表面有SiO2层的Si基层上溅射Ta薄膜，采用X射线光电子能谱研究了SiO2/Ta界面以及Ta5Si3标准样品，并进行计算机谱图拟合分析，实验结果表明在制备态在SiO2/Ta界面处有更稳定的化合物新相Ta5Si3和Ta2O5生成，在采用Ta作阻挡层的ULSI铜互连结构中这些反应产物可能有利于对Cu扩散的阻挡。     

NiO靶烧结温度对NiO/Ni81Fe19双层膜的影响

在不同的温度下烧结制备 Ni O靶 ,用射频磁控溅射法淀积 Ni O/ Ni81 Fe1 9双层膜 ,研究了不同的温度烧结 Ni O靶对 Ni O/ Ni Fe双层膜特性的影响 ,结果表明 ,使用不同的烧结温度制备的 Ni O靶溅射所得的 Ni O膜中 Ni的化学价态及其含量不同 ,进而影响 Ni O/ Ni81 Fe1 9双层膜的磁滞回线的矩形度及层间交换耦合作用     

XPS研究多壁碳纳米管的阳极氧化处理效果

采用阳极氧化法对多壁碳纳米管（MWNTs）进行表面处理以提高其表面极性官能团含量。研究了不同电解参数对MWNTs处理结果的影响,采用X射线光电子能谱对处理前后的MWNTs的表面特征进行了分析。结果表明,经阳极氧化处理后,MWNTs表面氧原子摩尔分数与极性官能团总量均有不同程度增加。通电量和碱性电解质的电导率（物质的量浓度）是阳极氧化处理过程的主要影响因素,MWNTs表面极性官能团总量的增加可以归结为羟基的增加和羰基的减少,另外还探讨了可能的氧化反应机理。     

共挤压成形NiFe2O4-10NiO/xNi金属陶瓷材料的增韧特性

采用共挤压技术制备具有蜂窝状结构的NiFe2O4.10NiO/xNi型金属陶瓷材料,研究其共挤压特征,并通过对比蜂窝结构材料与均匀体材料试样间力学性能的差异,分析蜂窝结构NiFe2O4-10NiO/xNi材料的增韧特性.研究结果表明,与均匀体材料相比,蜂窝状结构材料NiFe2O4.10NiO/xNi无论在横截面还是在纵截面上均能够更有效地提高材料的断裂韧性,同时,其纵截面上的增韧效果要比其横截面的增韧效果明显,纵截面上的断裂韧性比横截面上的断裂韧性高17.3%左右,比相同金属含量均匀体材料的断裂韧性至少高15.5%.     

Chemical states of the atoms in magnetic multilayersTa/NiOx/Ni81Fe19/Ta and Co/AlOx/Co

Ta/NiOx/Ni81Fe19/Ta and Co/AiOx/Co multilayers were prepared by rf reactive and dc magnetron sputtering. The exchange coupling field (Hex) and the coercivity (Hc)of NiOx/Ni81Fe19 as a function of the ratio of Ar to O2 during the deposition process were studied. The composition and chemical states at the interface region of NiOx/NiFe were also investigated using the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and peak decomposition technique. The results show that when the ratio of Ar to O2 is equal to 7 and the argon sputtering pressure is 0.57 Pa, the x value is approximately 1and the valence of nickel is +2. At this point, NiOx is antiferromagnetic NiO and the corresponding Hex is the largest.As the ratio of Ar/O2 deviates from 7, the Hex will decrease due to the presence of magnetic impurities such as Ni+3 or metallic Ni at the interface region of NiOx /NiFe, while the Hc will increase due to the metallic Ni. Al layers in Co/AIOx/Co multilayers were also studied by angle-resolved XPS. Our finding is that the bottom Co could be completely covered by depositing an Al layer about 1.8 nm. The thickness of AIOx was 1.2 nm.     

FeSi／Cu多层膜的磁性和磁光效应

用射频交流溅射法制备了具有不同层厚的ＦｅＳｉ／Ｃｕ多层膜系列样品。通过铁磁共振谱测量发现：当Ｃｕ层厚度（ｄＣｕ）小于１５Ａ时，ＦｅＳｉ层间发生交换耦合。室温饱和磁化强度测量发现：ｄＣｕ＜１５Ａ，磁化强度随ｄＣｕ减小而明显下降。磁光克尔谱测量则表明：ｄＣｕ＜１５Ａ时，谱线出现异常。将上述三个结果进行综合分析提出如下模型：ｄＣｕ＜１５Ａ，Ｃｕ层中传导电子被反向极化，并通过ＲＫＫＹ相互作用使ＦｅＳｉ层间     

PZT／SiO_2／Si界面的XPS分析

采用ＳＯＬ－ＧＥＬ工艺在ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上制备了铁电薄膜，对ＰＺＴ／ＳｉＯ２／Ｓｉ结构进行了ＸＰＳ分析，结果表明，在ＰＺＴ铁电薄膜和硅衬底之间加ＳｉＯ２使Ｆ／Ｓ界面得到了改善．     

PVA/NiO复合纳米纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝法,以聚乙烯醇(PVA)和硝酸镍(Ni(NO3)2)为前驱物,制得PVA/Ni(NO3)2纤维;再以尿素(CO(NH)2)为碱源,通过水热合成法制备了PVA/NiO复合纳米纤维.利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段对样品的形貌和结构进行了表征,以罗丹明B为目标降解物,考察了PVA/NiO复合纳米纤维的光催化活性.结果表明:NiO纳米粒子均匀地负载于PVA纳米纤维上,形成了具有良好光催化活性的PVA/NiO复合纳米纤维光催化材料.     

复合多铁材料0.2NiFe2O4/0.8BaTiO3的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶与固相反应相结合的方法制备0.2NiFe2O4/0.8BaTiO3复合多铁材料.X射线衍射结果表明,铁电相与铁磁相共存.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌进行了分析.扫描电子显微镜结果表明材料内部是异质结构的,高分辨透射电子显微镜(HRTEM)结果分析复合材料由NiFe2O4和BaTiO3两相构成,并且两相之间存在明显的界面.电滞回线表明,样品具有铁电性,但存在着一定的漏电.利用振动样品磁强计(VSM)对样品的磁性能进行了测量,由于NiFe2O4的存在,样品具有磁性.     

不同分散剂对制备NiO/SDC粉体粒度和团聚的影响研究

采用柠檬酸法制备NiO/SDC粉体,研究了不同分散剂对制备NiO/SDC粉体粒度和团聚的影响。借助X-射线衍射仪,透射电子显微镜对粉体形貌进行分析,激光粒度仪对NiO/SDC粉体粒径分布和比表面积进行测定。结果表明:添加非离子型分散剂聚乙二醇6000的NiO/SDC粉体具有最小的体积平均粒径1.758μm,最大的比表面积6.44m2/g和最小的表面积平均粒径0.932μm,具有最好的分散效果。     

W/SiC纳米多层膜的调制结构及调制界面

采用XRD和HREM技术研究了多靶磁控溅射法制备的W／SiC纳米多层膜的微结构,结果表明,在多层膜中,SiC调制层为非晶态;W调制层在大调制周期时为纳米晶,随调制周期减小逐渐转变为非晶态,W／SiC纳米多层膜的调制结构界面平直,清晰,周期性好,而在原子尺度上,界面存在一个成分混合和结构调整的过渡区。