FeCo-Al203颗粒膜隧穿磁电阻的颗粒尺寸效应

利用磁控溅射仪制备了一系列的Feco-A1203颗粒膜.分别通过传统的四探针方法和透射电镜(高分辨电镜)研究了FeCo-Al2O3颗粒膜的隧穿磁电阻和纳米颗粒结构.结果表明:当FeCo的体积分数约为32.8%时,FeCo-Al2O3颗粒膜的隧穿磁电阻达到最大值,约为6.9%,该值为目前所报道的在室温和外磁场为12.5 KOe下测量得到的最高值.电镜观察表明在FeCo-Al2O3颗粒膜中,bcc结构或非晶态的FeCo颗粒弥散分布在晶态或非晶态的Al2O3基体中.根据电镜观察结果得到颗粒膜的尺寸分布,经过尺寸拟合发现对于FeCo颗粒体积分数较小的颗粒膜,FeCo颗粒的分布满足对数-正态分布函数,而当颗粒膜中的FeCo.颗粒体积分数较大时,FeCo颗粒的分布就严重的偏离了对数一正态分布函数.同时.实验结果表明:颗粒膜的隧穿磁电阻随颗粒尺寸呈现出非单调的变化,在一中间尺寸达到最大值.     

FeCo-Al2O3颗粒膜隧穿磁电阻的颗粒尺寸效应

利用磁控溅射仪制备了一系列的FeCo-Al2O3颗粒膜．分别通过传统的四探针方法和透射电镜（高分辨电镜）研究了FeCo-Al2O3颗粒膜的隧穿磁电阻和纳米颗粒结构．结果表明：当FeCo的体积分数约为32．8％时,FeCo-Al2O3颗粒膜的隧穿磁电阻达到最大值,约为6．9％,该值为目前所报道的在室温和外磁场为12．5K Oe下测量得到的最高值．电镜观察表明在FeCo-Al2O3颗粒膜中,bcc结构或非晶态的F如颗粒弥散分布在晶态或非晶态的Al2O3基体中．根据电镜观察结果得到颗粒膜的尺寸分布,经过尺寸拟合发现对于FeCo颗粒体积分数较小的颗粒膜,FeCo颗粒的分布满足对数一正态分布函数,而当颗粒膜中的FeCo颗粒体积分数较大时,FeCo颗粒的分布就严重的偏离了对数一正态分布函数．同时,实验结果表明：颗粒膜的隧穿磁电阻随颗粒尺寸呈现出非单调的变化,在一中间尺寸达到最大值。     

金属-绝缘体颗粒膜隧穿磁电阻效应的修正理论

基于Inoue模型,提出了一个修正理论来研究金属-绝缘体颗粒膜的隧穿磁电阻效应.假定颗粒膜中铁磁颗粒的尺寸服从对数正态函数,通过两个临界尺寸D1(T)和D2(T)将颗粒膜中的铁磁颗粒分为三类:超顺磁颗粒、单畴铁磁颗粒和多畴颗粒.同时引进一个参数k2来描述超顺磁颗粒与单畴铁磁颗粒对颗粒膜巨磁电阻效应影响的权重,另一个参数k1来描述基体对铁磁颗粒自旋极化率的影响.计算结果表明仅有单畴铁磁颗粒对颗粒膜的隧穿磁电阻效应起主导作用.     

包裹SiO_2薄层的Fe_3O_4纳米颗粒体系中增强的隧穿磁电阻效应

Fe3O4是一种半金属材料,在金属磁性氧化物当中有着较高的居里温度(858K),因此在自旋电子应用当中有广阔的前景。通过在直径大约200nm的单分散Fe3O4微球外包裹一层绝缘的SiO2壳层而人工引入晶界,再冷压烧结成块状制成样品。与包膜前相比,样品的磁电阻效应大为增强,而且两者磁电阻的行为明显不同,后者在高场下出现一个线性关系,这是由SiO2晶界引起的,相关的探索给出了一条新的提高磁电阻效应的途径。     

磁性隧道结自旋极化电子隧穿的温度特性

基于自由电子模型,研究了铁磁金属／绝缘体（半导体）／铁磁金属（ＦＭ／Ｉ（Ｓ）／ＦＭ）隧道结自旋极化电子隧穿的温度特性。从结论可以定性地解释有关的实验现象。     

包裹SiO2薄层的Fe3O4纳米颗粒体系中增强的隧穿磁电阻效应

Fe₃O₄是一种半金属材料,在金属磁性氧化物当中有着较高的居里温度(858K), 因此在自旋电子应用当中有广阔的前景。通过在直径大约200 nm的单分散Fe₃O₄微球外包裹一层绝缘的SiO₂壳层而人工引入晶界,再冷压烧结成块状制成样品。与包膜前相比,样品的磁电阻效应大为增强,而且两者磁电阻的行为明显不同,后者在高场下出现一个线性关系,这是由SiO₂ 晶界引起的,相关的探索给出了一条新的提高磁电阻效应的途径。     

纳米磁性颗粒点阵的磁电阻效应

纳米颗粒高密度排列体系有其独特的磁学和电输运性质.主要研究了具有单轴各向异性的单畴磁性颗粒二维正方点阵的磁性和隧穿磁电阻效应.纳米磁性颗粒规则地浸在绝缘基质中.自旋电子在点阵中的输运主要来源于隧穿磁电阻.颗粒磁矩的取向与隧穿磁电阻的大小直接相关.我们发现磁偶极矩相互作用的强弱及温度对该种纳米颗粒点阵系统中的磁学和电输运性质有重要的影响.弱偶极相互作用下,系统的磁化强度和隧穿磁电阻随温度的增加而减小.在给定温度时,偶极相互作用强度的增加,使系统出现由低电阻状态向高电阻状态的转变.强偶极相互作用使系统出现明显的磁电阻各向异性.     

双量子阱中有自旋轨道耦合的场助电子共振隧穿

研究在自旋轨道耦合和周期振动场的作用下,电子隧穿双量子阱结构的透射系数和自旋极化率．通过数值计算发现：隧穿后电子的自旋简并消除,得到与自旋相关的共振峰．电子隧穿宽势阱时出现对称的Breit-Wigner共振峰,而隧穿窄势阱时出现不对称的Fano共振峰．研究也发现通过调节入射能量和中间势垒的宽度,可以改变共振峰的振幅和位置．利用这个原理可以设计可调的自旋过滤器,实现对自旋的调控．     

磁性隧道结自旋极化电子隧穿的温度特性

基于自由电子模型,我们研究了铁磁金属／绝缘体（半导体）／铁磁金属隧道结自旋极化电子隧穿的温度特性。从我们的结论可以定性地解释有关的实验现象。     

温度对电荷耦合器件的隧穿电阻和隧穿几率的影响

单电子输运器件在集成单电子电路、电学计量和量子信息处理等方面有着广泛的应用前景.金属单电子输运器件具有固定的隧道结,而半导体单电子输运器件则具有可调的隧道结.基于隧穿电阻和隧穿几率的唯象计算公式,详细研究了温度对硅基电荷耦合器件的隧道结的隧穿电阻和隧穿几率的影响,同时讨论了温度和门电压与库仑阻塞条件之间的关系.     

Magnetic properties and tunneling magnetoresistance in FeCo-SiO2 granular films

Fefv(SiO2)1-fv granular films were fabricated by rf sputtering (fv represents the Fe volume fraction). The mi-crostructure, magnetic properties as well as the tunneling magnetoresistance effect (TMR) were systematically studied. It was found that the maximum TMR ratio is about -3.3% at fv = 0.33. Under the same condition, a series of (Fe100-x Cox)0.33(SiO2)0.67 were prepared. TMR value reaches -4.5% at x = 53, while the microstructure of the film still keeps as that of Fe0.33(SiO2)0.67. The higher TMR ratio is contributed to the elevating of the spin polarization of particles. This is consistent with Inoue's theory.     

铁磁/绝缘层/有机半导体/铁磁多层膜隧道结的隧穿磁电阻的温度和偏压特性研究

采用Slonczewski的近自由电子模型, 利用转移矩阵的方法, 研究了铁磁/绝缘层/有机半导体/铁磁隧道结的自旋极化载流子隧穿的温度和偏压特性. 计算了T=4 K和T=300 K时, 隧穿磁电阻(Tunneling Magnetic Resistance, TMR)随偏压的变化关系, 同时还研究了零温时在有限偏压下隧穿磁电阻TMR与绝缘层厚度、有机半导体层厚度以及铁磁/有机半导体界面势垒U的变化关系. 我们的计算结果较好地解释了有关的实验 结论.     

高k栅栈MOSFET共振隧穿模型

针对高介电常数（k）栅堆栈金属氧化物场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）实际结构,建立了入射电子与界面缺陷共振高k栅栈结构共振隧穿模型.通过薛定谔方程和泊松方程求SiO2和高k界面束缚态波函数,利用横向共振法到共振本征态,采用量子力转移矩阵法求共振隧穿系数,模拟到栅隧穿电流密度与文献中实验结果一致.讨论了高k栅几种介质材料和栅电极材料及其界面层（IL）厚度、高k层（HK）厚度对共振隧穿系数影响.结果表明,随着HfO2和Al2O3厚度减小,栅栈结构共振隧穿系数减小,共振峰减少.随着La2O3厚度减小,共振峰减少,共振隧穿系数却增大.随着SiO2厚度增大,HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈结构共振隧穿系数都减小,共振峰都减少.TiN栅电极HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈比相应多晶硅栅电极栅栈结构共振隧穿系数小很多,共振峰少.     

高能量分辨率扫描隧道谱的发展及其在单自旋态和低维超导电性研究的应用

在发展高能量分辨率扫描隧道谱的基础上,实现了基于自旋翻转的非弹性隧道谱,从而实现了对单自旋态的探测,并成功在单分子尺度上研究了自旋间的超交换作用.还探测到了磁性原子在超导能隙中诱导的多重束缚态,并利用这些束缚态在单原子尺度上研究了自旋间的相互作用,在实空间实现了对单个原子的化学识别.利用低温扫描隧道谱,证明生长在Si基片的单原子层厚的铅和铟薄膜为超导体,这是至今报道的最薄的超导体.     

声波在声子晶体中的Zener共振遂穿效应

应用转移矩阵方法,研究了由两个全同声子晶体构成的可调谐声学谐振腔中声波的共振遂穿效应,其遂穿过程类似于量子力学中的Zener共振遂穿效应.通过改变声波谐振腔的长度,研究了声子晶体的带隙中声波遂穿的动力学过程.结果表明:不同带隙具有不同的遂穿特征,遂穿频率随着谐振腔的增加呈周期性振荡变化的规律.     

颗粒系统稀土掺杂氧化物的磁电阻效应

具有钙钵矿结构的稀土掺杂氧化物具有很强的磁电阻效应，该类材料所显示的复杂的物理现象和可能的应用前景引起人们的很大兴趣。但是其磁转变温度一般低于室温，而且需要很高的外加磁场才能够饱和。为实现室温和低场磁电阻，人们采用多种方法，如制备复合材料或尺寸在纳米量级的多晶体系。本文重点介绍了锰酸盐颗粒体系的结构特点、磁电阻效应以及产生成电阻效应的可能机理。     

STM用于超精机械加工表面微观形貌检测与分析的研究

通过自行研制扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope，以下简称STM)检测了超精机械加工试件表面微观形貌，生成三维立体形貌图，对微观形貌图进行分析，了解相关的加工机理及微观表面形貌缺陷发生的原因，为提高超精加工表面质量及优化加工工艺过程提供了一些参考依据。     

提高钻探设备在岩石中掘进钻井的效率

为了研究钻探设备在岩石掘进过程中的效率问题,通过综述与实验相结合的方法,阐述了钻探设备的发展过程,揭示了岩石破碎的机械原理和钻探过程的能容量由钻井掌子面承载比重的大小决定.在一定破碎条件下,保障仪器的参数及能量是提高钻探效率的目标.并通过实验证明了破碎过程能容量与单位掘进能的依赖关系和无因次准数与用于花岗石钻具单位掘进能的依赖关系.分析表明:建立新的掘进技术是研究无汽阀杆掘进.旋转装置的作用;掘进钻探碎石仪应该保证最小的岩石能容量的破碎;在设计碎石仪时必须考虑到出现摆动型波浪能量条件;在岩石一定破碎条件及定位销碎石仪有足够强度情况下,浸入式气动气锤保证将钻探速度提高50%.     

强场原子分子物理实验研究中的符合测量技术及其应用

飞秒激光具有超短的脉冲宽度和超强的峰值功率,已经成为测量和操控原子分子超快动力学行为的重要工具．但是强激光场下,原子分子行为非常复杂,多个反应通道纠缠在一起．全微分符合测量技术能够提供特定反应通道精确的动力学数据,推动了强场原子分子物理研究的快速发展．本文结合北京大学新建的冷靶反冲离子动量谱仪,介绍全微分符合测量技术在强场原子分子物理实验研究中的重要应用以及在强场原子分子物理实验研究方面取得的一些重要进展．     

不锈钢焊缝在硫酸中的腐蚀

本文研究了在２０％Ｈ２ＳＯ４溶液中奥氐体不锈钢焊接接头的腐蚀行为。结果指 出．焊接材料的热影响区对腐蚀较为敏感，其腐蚀形态多呈晶间腐蚀．原因在于，受 焊接的热影响，晶界沉淀析出碳化物，导致晶界处发生选择性腐蚀。同时，还模拟了 晶界贫铬区，进行了一系列电化学试验，探讨了贫铬区的再活化溶解行为。