Co掺杂ZnO稀磁半导体的微观结构与磁学性质

用溶胶-凝胶方法制备了具有单一纤锌矿结构的Co掺杂ZnO稀磁半导体粉末样品.通过对样品的结构、元素价态、电学和磁学性质的分析,研究了样品室温铁磁性来源.研究结果表明,2次烧结的样品比1次烧结样品的磁化强度明显增强;观测到的铁磁性与ZnO本征缺陷(Zn空位)有关,铁磁性起源于局域化受主(Zn空位)之间的交换相互作用.     

La1-xCaxMnO3的光学性质

通过溶胶-凝胶法制备La、Mn共掺杂的具有钙钛矿结构的La0.75Ca0.25MnO3晶体.采用XRD对其结构进行表征,并研究其对甲基橙的光降解作用.采用第一性原理密度泛函理论平面波超软赝势(USP)和GGA+U(其中GGA为广义梯度近似,U为Hubbard模型中自旋相反电子的强关联排斥能)方法对钙钛矿结构La1-xCaxMnO3(x=0.25,0.50,0.75)的光学性质进行研究,结果表明光降解性质很好,与实验结果相符.     

钒掺杂SnO2材料的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论采用全势线性缀加平面波方法计算V掺杂SnO2后的电子态密度、能带结构、介电函数和吸收系数。结果表明:由于V的掺入,晶胞SnO2费米能级向导带方向移动,在费米能级附近形成新的电子占据态,出现杂质能带,这是由V-3d态和O-2p态电子杂化所形成;介电谱在0～3.0 eV之间时出现3个新的介电峰,在高能区介电谱主峰位置发生蓝移,峰值强度减少;吸收谱发生展宽,吸收谱与介电谱的峰相对应。     

掺钛氧化锌半导体薄膜制备及其光学性质的研究

以二氧化钛(TiO2)掺杂的氧化锌(ZTO)陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射工艺在玻璃衬底上沉积了ZTO半导体薄膜,利用可见-紫外光分光光度计、四探针仪测试以及多种光学表征方法,研究了陶瓷靶中TiO2含量对ZTO薄膜光学性质和光电综合性能的影响.实验结果表明:ZTO薄膜的折射率表现为正常的色散特性,其色散行为遵循有效单振子模型.TiO2含量对ZTO薄膜的电阻率、透过率、折射率、消光系数和光学带隙等具有不同程度的影响,当TiO2的质量分数为3%时,ZTO薄膜的电阻率最低、可见光平均透过率最高、光电综合性能最好.     

Zr 掺杂对锐钛矿型TiO2 电子结构和光学性质的影响

本文采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了Zr 掺杂对锐钛矿型TiO₂ 电子结构和光学性质的影响, 计算了Zr 掺杂前后锐钛矿型TiO₂ 的电子态密度分布、能带结构、光吸收系数等性质, 定性地分析了掺杂前后电子结构和光学性质的变化. 研究结果表明: Zr 掺杂锐钛矿型TiO₂, 导致带隙减小, 掺杂后在360~400nm 附近的光吸收系数增大, TiO₂ 的吸收带产生红移, 增强了TiO₂ 的光催化活性, 理论与实验结果 一致.     

第一性原理研究MoS2的电子结构及光学性质

为了系统深入地研究MoS_2的电子能带结构和光电性质,基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,计算和分析了材料MoS_2的电子结构及其光学性质,给出了MoS_2的能带结构、光吸收谱、电子态密度、能量损失谱、反射谱、介电函数谱等光学性质。计算结果表明:体材料MoS_2的电子跃迁形式是非垂直跃迁,具有间接带隙的半导体材料,带隙宽为1.126 eV;价带和导带的形成是由Mo和S的价电子起作用产生的。通过分析其光学性质,发现MoS_2的介电函数的实部和虚部的峰值都出现在低能区,当光子能量的升高,介电函数值会缓慢降低;材料MoS_2对可见紫外区域的光子具有很强的吸收,最大吸收系数为3.17×105cm~(-1);MoS_2在能量为18.33eV位置出现了共振现象,其它区域内能量的损失值都趋于为0,说明电子之间共振非常微弱。这些光学性质奠定了该材料在制作微电子和光电子器件方面的作用,尤其是在紫外探测器应用方面有着潜在的应用前景,为未来对MoS_2材料的进一步研究提供理论参考。     

NaOH共沉淀法制备尖晶石型CoxZn1-xFe2O4纳米晶

以CoSO4、ZnSO4和Fe2(SO4)3为原料,NaOH为沉淀剂,利用化学共沉淀法制备了CoxZn1-xFe2O4纳米晶;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)分别对CoxZn1-xFe2O4纳米晶的形貌、尺寸、结构和磁性能等进行表征.结果表明制备的CoxZn1-xFe2O4均为尖晶石结构,晶粒为球形,粒径在30～60 nm之间.样品的比饱和磁化强度(σs)、矫顽力(Hc)随钴含量的增加而增加,样品逐渐从ZnFe2O4的顺磁性转变为CoFe2O4的亚铁磁性.     

PrCo1-xMgxO3 纳米晶的制备及磁学性质研究

采用Sol-Gel法制备了PrCo1-xMgxO3稀土复合氧化物纳米晶，用SEM观察了其微粒的大小及形貌．用XRD进行了物相及烧成温度分析，确定其为钙钛矿立方型结构．用7404型振动磁强计（VSM）测定了其矫顽力、磁滞回线、饱和化强度（Ms）和剩余磁化强度（Mr），确认PrCo1-xMgxO3的磁学性质随x的变化规律．     

Ni（pz）4Br2型化合物的光热磁性质的理论研究

本文利用ｄ＾８（Ｄ４ｈ）全组态混合统一晶场理论对Ｎｉ（ｐｚ）４Ｂｒ２型化合物的吸收光谱、棋态ＺＦＳ、ＥＰＲ参量、低温下的Ｓｃｈｏｔｔｋｙ热容量和顺磁磁化率进行了统一的计算和理论分析，理论结果与实验观测值符合甚好，从而对Ｎｉ（ｐｚ）４Ｂｒ２的光、热、磁性质作出子完整的、合理的理论解释。     

新型Laves相Mg(Cu1-xSix)2结构及力学性能

采用机械合金化+热压烧结制备Laves相Mg(Cu1-xSix)2(0≤x≤0.20),研究合金元素Si对其结构、显微组织及力学性能的影响.结果表明:MgCu2中的部分Cu被Si替代,晶体结构并未改变,主相仍为C15结构的Laves相.随Si添加量的增多,整个XRD衍射峰向低角度偏移量增大,点阵常数增大;Si加入使组织均匀、晶格畸变和晶粒尺寸增加,显微硬度增大,抗压强度和抗弯强度先增大后减小.     

III-V稀磁半导体研究进展

低温分子束外延技术的应用，使高浓度掺杂的Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体得以成功制备，与现代半导体器件兼容．本概要地回顾了磁性半导体的发展历史，介绍了目前的实验，应用及理论进展．     

稀磁半导体MnTe和CrTe的微观结构及电磁性能

基于密度泛函理论的VASP软件包,研究CrTe和MnTe晶胞的稳定性和电磁性能,并对比具有相同结构的CrTe和MnTe在稳定性和电磁性能方面的差异.结果表明,稳态的CrTe为具有NiAs结构的铁磁体,其闪锌矿结构(ZB)、纤锌矿结构(W)和岩盐结构(RS)为亚稳态结构,该亚稳态结构均为半金属性质.     

半导体CdS1-xSex纳米材料的制备、表征及吸收光谱研究

使用二氯化镉(CdCl2.2.5H2O)、硫粉(S)、硒粉(Se)为原料,用乙二胺作溶剂,在180℃的温和条件下,通过改变原料中硫、硒的组分,合成了固溶体半导体CdS1-xSex(0≤x≤1)纳米材料,用XRD、TEM、SAED进行分析表征,产物为六方相、直径约20nm左右、长度约500nm左右的短棒状结构.依据XRD图,对产物的晶格常数随组分x的变化关系进行了研究,其变化关系遵从Vegard定律;测量了产物的紫外吸收光谱,对其能带隙随组分x的变化关系进行了研究,说明可通过对组分x的控制来调制材料的带隙.     

Co掺杂对Zn1-xCoxO稀磁半导体光学性质的影响

溶胶-凝胶法制备了Co掺杂的ZnO基稀磁半导体,研究其粉体和薄膜的结构和光学特性.X射线衍射结果表明Co2 随机替代Zn2 位置进入ZnO晶格,并引起晶格常数的变化.紫外-可见透射光谱表明样品的禁带宽度随着Co掺杂浓度的增大呈现非单调变化规律,低浓度掺杂样品的光学带隙随掺杂浓度增大而减小(红移),这是由于Co2 替代Zn2 ,局域d电子与能带电子之间的sp-d交换耦合引起的.     

Fe掺杂GaN稀磁半导体材料研究

用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术生长出不同Fe掺杂浓度的GaN薄膜,并对其微观结构、表面形貌以及磁学性能进行了研究。对于低掺杂浓度的Fe掺杂GaN样品,X射线衍射和高分辨透射电镜均没有发现其他相物质存在;对于高浓度掺杂的样品,X射线衍射探测到了Fe单质和Fe3N存在。通过高分辨透射电镜图像,观察到了晶格中的Fe3N纳米团簇,并且发现团簇以Fe3N[0002]晶轴平行于GaN[0002]晶轴的方式存在于GaN晶格之中。同时,随着掺杂浓度的增高,薄膜表面粗糙度增加。磁学测量表明,不同掺杂浓度的样品都显现出明显的室温铁磁性。     

稀磁半导体Zn_(1-x)Co_xS光谱的理论解释

以Co2 + 自由离子的 3d电子径向波函数为基础 ,对Zn1-xCoxS中的电子云延伸效应进行了理论研究 .引入了电子云延伸效应系数κ ,得到了Zn1-xCoxS中Co2 + 离子的最优化 3d电子径向波函数 ,并由此得到了Zn1-xCoxS的光谱 .结果表明 :应用晶体场理论 ,考虑到电子云延伸效应的修正 ,对于研究稀磁半导体的光谱性质是方便有效的 .同时也从物理学本质上解释了电子云延伸效应 .     

稀磁半导体Zn1—xCoxS光谱的理论解释

以Co^2 自由离子的3d电子径向波函数为基础,对Zn1-xCoxS中的电子去延伸效应进行了理论研究,引入了电子云延伸效应系数k,得到了Zn1-xCoxS中Co^2 离子的最优化3d电子径向波函数,并由此得到了Zn1-xCoxS的光谱。结果表明：应用晶体场理论,考虑到电子云延伸效应的修正,对于研究稀磁半导体的光谱性质是方便有效的。同时也从物理学本质上解释了电子云延伸效应。     

稀磁半导体/半导体量子线中的散粒噪声

采用散射矩阵方法研究在电场、磁场作用下稀磁半导体/半导体量子线结构中自旋依赖的散粒噪声性质,揭示其中自旋噪声同外磁场、偏压、温度和体系的几何参数之间的依赖关系.研究发现,稀磁半导体/半导体量子线的噪声谱密度随外磁场的增加而显著减小.自旋向下电子的热噪声随温度变化近似线性增大,而自旋向上电子的热噪声随温度变化而呈现出振荡现象.自旋向下电子的散粒噪声谱,零温时随偏压变化而线性增加,而在低温时随偏压变化在小范围内呈现出振荡现象.     

新型稀磁半导体Zn＿（1－x）Co＿xS光谱特性的实验研究

在７３～３００Ｋ温度范围内，首次测量了不同组分的新型稀磁半导体Ｚｎ＿（１－ｘ）Ｃｏ＿ｘＳ（ｘ＝０．００１，０．０１，０．０３，０．０４８，０．０５３，０．０６３）的近红外和可见区的吸收光谱和磁圆二色谱。观测到一系列吸收峰和磁圆二色谱峰，两者互相对应，其峰位与样品组分ｘ值无关。它们分别对应于Ｃｏ￣（２＋）离子在Ｔ＿ｄ对称的晶体场中不同能级间的跃迁。