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Pressure-Tunable Large Anomalous Hall Effect in Ferromagnetic Metal LiMn_(6)Sn_(6)

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Chinese Physics Letters 2024年第5期41卷 69-76页

作者：高玲玲赖俊文陈栋裴翠颖王琦赵毅李昌华曹渭征吴珏霏陈宇林陈星秋孙岩 Claudia Felser 齐彦鹏 School of Physical Science and Technology ShanghaiTech UniversityShanghai 201210China Shenyang National Laboratory for Materials Science Institute of Metal ResearchChinese Academy of SciencesShenyang 110016China Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids Dresden 01187Germany College of Physics Qingdao UniversityQingdao 266071China ShanghaiTech Laboratory for Topological Physics ShanghaiTech UniversityShanghai 201210China Department of Physics Clarendon LaboratoryUniversity of OxfordParks RoadOxford OX13PUUK School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology of ChinaShenyang 110016China Shanghai Key Laboratory of High-resolution Electron Microscopy ShanghaiTech UniversityShanghai 201210China

Recently, giant intrinsic anomalous Hall effect(AHE) has been observed in the materials with kagome lattice.Here, we systematically investigate the influence of high pressure on the AHE in the ferromagnet LiMn_(6)Sn_(6) with clean Mn kagome lattice. Our in situ high-pressure Raman spectroscopy indicates that the crystal structure of LiMn_(6)Sn_(6) maintains a hexagonal phase under high pressures up to 8.51 GPa. The anomalous Hall conductivity(AHC) σ_(xy)^(A) remains around 150 Ω^(-1)·cm^(-1), dominated by the intrinsic mechanism. Combined with theoretical calculations, our results indicate that the stable AHE under pressure in Li Mn_(6)Sn_(6) originates from the robust electronic and magnetic structure.

关键词： structure mechanism intrinsic

冷速对高碳铬轴承钢液析碳化物凝固析出机制的影响

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金属学报 2022年第8期58卷 1024-1034页

作者：李闪闪陈云巩桐兆陈星秋傅排先李殿中中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

为明确液析碳化物的形成与工艺的关系和产生机制,以及受添加稀土元素的影响,对添加稀土元素和未添加稀土元素的GCr15系连铸高碳铬轴承钢进行了不同冷却速率下的重熔凝固实验。试样凝固完毕后,采用OM、EPMA、SEM和XRD等表征和分析了铸态... 详细信息

为明确液析碳化物的形成与工艺的关系和产生机制,以及受添加稀土元素的影响,对添加稀土元素和未添加稀土元素的GCr15系连铸高碳铬轴承钢进行了不同冷却速率下的重熔凝固实验。试样凝固完毕后,采用OM、EPMA、SEM和XRD等表征和分析了铸态轴承钢中的液析碳化物的数量、面积、平均尺寸和化学成分等与冷却速率的关系,以及添加稀土元素的影响效果。结果表明,GCr15系轴承钢液析碳化物的类型为M_(3)C型渗碳体,Cr含量较高,可达15%(质量分数)以上,并且随冷速增加,其数量明显增加。但是,当冷却速率较快时,初生奥氏体细化,同时因形成碳化物所需的C、Cr元素扩散时间减少,碳化物尺寸显著减小,且分布更加弥散均匀。通过对比分析添加稀土元素对凝固组织的影响,发现稀土元素有细化奥氏体进而细化液析碳化物的作用。根据不同冷速下液析碳化物的特点,提出了高碳铬轴承钢凝固过程一次碳化物形成的动力学机制。

关键词：轴承钢重熔凝固液析碳化物冷却速率

金属间化合物PtSb波函数投影Berry相位与析氢催化关联的第一性原理计算

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金属学报 2023年

作者：周彦余李江旭刘晨赖俊文高强马会孙岩陈星秋中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室中国科学技术大学材料科学与工程学院

根据寻找具有低Pt负载量的高效析氢反应(HER)催化剂的指导原则,结合投影Berry相位描述符,设计发现了性能优异的HER催化剂立方Pt7Sb,其氢吸附Gibbs自由能(ΔGH*)甚至小于Pt元素。因此,在降低Pt负载量的情况下,其HER催化活性有望提高。从... 详细信息

根据寻找具有低Pt负载量的高效析氢反应(HER)催化剂的指导原则,结合投影Berry相位描述符,设计发现了性能优异的HER催化剂立方Pt7Sb,其氢吸附Gibbs自由能(ΔGH*)甚至小于Pt元素。因此,在降低Pt负载量的情况下,其HER催化活性有望提高。从电子结构分析来看,2个描述符ΔGH*和投影Berry相位之间有很好的一致性。由于投影Berry相位完全由体态(波函数相位)决定,这种一致性意味着良好的催化性能与本征电子结构的拓扑性质之间存在着密切的关系。该结果提供了一个很好的HER催化剂候选材料,降低了Pt的负载量,并为展示催化剂本征拓扑性质的作用提供了参考。

关键词：析氢反应催化剂投影Berry相位第一性原理计算

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纯γ-Mn的电子、基态属性和磁有序结构

金属学报 2002年第12期38卷 1251-1256页

作者：陈星秋李海兰丁学勇赫冀成 P.Rogl R.Podloucky 东北大学材料与冶金学院沈阳110004 Institute for Physic Chemistry Wien University

采用第一原理方法,基于ultrasoft赝势、密度函数理论,从原子层面对纯γ-Mn的顺磁、铁磁和反铁磁性状态下的电子、基态属性、相稳定和磁有序结构进行了研究.通过自旋极化分析讨论了纯γ-Mn这3种磁性状态的结构稳定性,发现在基态时,反铁... 详细信息

采用第一原理方法,基于ultrasoft赝势、密度函数理论,从原子层面对纯γ-Mn的顺磁、铁磁和反铁磁性状态下的电子、基态属性、相稳定和磁有序结构进行了研究.通过自旋极化分析讨论了纯γ-Mn这3种磁性状态的结构稳定性,发现在基态时,反铁磁性状态的γ-Mn结构最稳定,且Mn原子处于高自旋状态,其理论磁通量为2.41μB/atom,这与实验结果吻合通过局部状态密度（DOS）,分析了它们的键和磁有序特性,发现主要是位于Fermi态附近的3d轨道电子对磁性起决定性的作用,其向上自旋和向下自旋的主峰分别处于Fermi能下面的键区和Fermi能上面的反键区.通过比较这3种磁性状态可知,反铁磁的γ-Mn存在显著的磁体积效果.

关键词： γ-Mn 基态属性电子结构磁有序锰

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高纯稀土对M50钢液析碳化物的影响

材料研究学报 2023年第12期37卷 915-923页

作者：邓朝辉陈云巩桐兆徐闯陈星秋傅排先李殿中中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

研究了在M50钢液中添加La、Ce混合稀土和纯Ce稀土对碳化物析出的影响。结果表明,添加稀土不改变液析碳化物的成分和结构,但是使块状碳化物的尺寸和共晶碳化物的面积减小,高纯Ce稀土的效果更显著。实验和计算结果揭示了在M50钢液中添加... 详细信息

研究了在M50钢液中添加La、Ce混合稀土和纯Ce稀土对碳化物析出的影响。结果表明,添加稀土不改变液析碳化物的成分和结构,但是使块状碳化物的尺寸和共晶碳化物的面积减小,高纯Ce稀土的效果更显著。实验和计算结果揭示了在M50钢液中添加稀土影响碳化物析出的机制:加入稀土能变质钢液中的夹杂物,使生成的富含稀土的夹杂物成为高温δ-铁素体和奥氏体的形核剂,促进了高温δ-铁素体和奥氏体的形核和减小二次枝晶臂,阻碍碳化物形成元素在液相中的扩散和碳化物长大。第一性原理分子动力学计算结果表明,残留的游离稀土元素Ce与钢液中的元素原子间的相互作用,能降低熔体中Fe、C的扩散系数和碳化物的生长速率并细化液析碳化物。

关键词：金属材料 M50轴承钢稀土液析碳化物第一性原理分子动力学

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铱硼二元系相及晶体结构的澄清（英文）

Science China Materials 2015年第8期58卷 649-668,594页

作者： Isolde Zeiringer 程曦月陈星秋 Ernest Bauer Gerald Giester Peter Franz Rogl Institute of Materials Chemistry and Research University of Vienna Shenyang National Laboratory for Materials Science (SYNL) Institute of Metal Research (IMR) Chinese Academy of Sciences (CAS) Institute of Solid State Physics Vienna University of Technology Institute of Mineralogy and Crystallography University of Vienna

本文通过差示扫描量热法、电子探针以及等温低温退火处理,系统地研究了铱硼二元体系在B元素含量10%~70%范围内化合物的结构及组成,并成功的合成及表征了四种化合物:Ir4B5+x,Ir5B4+x以及Ir4B3-x的高温和低温相.运用单晶X射线衍射法确定了... 详细信息

本文通过差示扫描量热法、电子探针以及等温低温退火处理,系统地研究了铱硼二元体系在B元素含量10%~70%范围内化合物的结构及组成,并成功的合成及表征了四种化合物:Ir4B5+x,Ir5B4+x以及Ir4B3-x的高温和低温相.运用单晶X射线衍射法确定了Ir4B5+x(x=0,Ir4B5型;空间群C2/m;a=1.05200(2),b=0.289564(6),c=0.60958(1)nm,β=91.156(2)°),Ir5B4+x(x=0,Ir5B4型;空间群I41/a;a=0.62777(1),b=1.02599(2)nm)以及Ir4B3-x低温相(x=0,Ir B0.9型;空间群Cmc21;a=0.27728(1),b=0.75742(2),c=0.73152(2)nm)的晶格常数及结构.运用粉末X射线衍射法确定了Ir4B3-x高温相(WC型;空间群P6-m2;a=0.28137(5),c=0.2828(1)nm)的晶格常数及结构.通过第一性原理计算结合结构演化搜索方法,从理论上研究了该体系的组成、结构以及相稳定性.除了验证实验合成的Ir4B5、Ir5B4以及Ir4B3,本文还预测了三个可能在一定条件下合成的新稳定结构:o F28-Ir4B3,o C8-Ir B以及m C10-Ir3B2.

关键词：晶格常数点阵参数 XPD nm

ODS钢中氧化物/铁素体界面捕氢行为的第一原理研究

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金属学报 2018年第2期54卷 325-338页

作者：冯宇超邢炜伟王寿龙陈星秋李殿中李依依中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所沈阳110016

通过第一原理计算系统研究了氧化物弥散强化钢(ODS钢)中H原子在氧化物析出相Y_2TiO_5和Y_2Ti_2O_7间隙的占位能;计算了H在Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面的占位能,分析发现这些H原子占位均容易固溶在电荷密度较高的间隙位置。计算也进一步揭示,... 详细信息

通过第一原理计算系统研究了氧化物弥散强化钢(ODS钢)中H原子在氧化物析出相Y_2TiO_5和Y_2Ti_2O_7间隙的占位能;计算了H在Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面的占位能,分析发现这些H原子占位均容易固溶在电荷密度较高的间隙位置。计算也进一步揭示,在界面处Fe空位更容易形成;H原子倾向于占据Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面中Fe相一侧,而He原子则容易占据氧化物一侧,这表明在ODS钢中H原子会优先被氧化物沉淀相与基体间界面所吸收。ODS钢中大量弥散析出的纳米氧化物与基体间的界面结构,客观上实现了H原子的有效分散,并能够将H团簇稳定在更细小的尺度;而且在界面H团簇长大过程中会吸收大量的H原子和空位,可能以此作为辐照离位损伤缺陷的自愈合点,从而解释了ODS钢优越的耐辐照损伤性能。同时,计算也尝试解释了H-He双粒子辐照对ODS钢辐照空洞的产生存在协同效应的实验结果。

关键词： ODS钢 Y2Ti2O7/bcc-Fe界面 H 第一原理计算

化合物生成焓:一百年和密度泛函基量子机制的原子模型新时代

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中国稀土学报 2004年第Z1期22卷 1-7页

作者：陈星秋严新林丁学勇薛向欣东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

讨论基于量子理论的密度泛涵基的原子模型在计算化合物生成焓方面的成功应用,并用此方法分析和计算了七个Mn基Laves相金属简化合物RMn2(R=Sc,Y,Lu,Ti,Zr,Hf,Nb)的标准热力学生成焓.同时,也简单地述评了传统的实验方法和计算模型的发展... 详细信息

讨论基于量子理论的密度泛涵基的原子模型在计算化合物生成焓方面的成功应用,并用此方法分析和计算了七个Mn基Laves相金属简化合物RMn2(R=Sc,Y,Lu,Ti,Zr,Hf,Nb)的标准热力学生成焓.同时,也简单地述评了传统的实验方法和计算模型的发展历史和现状,指出其主要不足.通过与可靠实验数据的对比,实现这一新方法的可靠性和准确性.

关键词：生成焓实验和模型密度泛函第一规律计算

拓扑量子催化:TiSi家族的拓扑节线态和潜在催化析氢性能（英文）

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Science China Materials 2018年第1期61卷 23-29页

作者：李江旭马会谢庆封少波 Sami Ullah 李荣汉董俊华李殿中李依依陈星秋 Shenyang National Laboratory for Materials Science the Institute of Metal Research Chinese Academy of Sciences School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology of China Shenyang 110016 China Environmental Corrosion Center the Institute of Metal Research Chinese Academy of Sciences Shenyang 110016 China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China

拓扑节线半金属具有体能带反转形成的闭合环状狄拉克节线.体狄拉克节线投影到某些表面会形成闭合的圈,圈内会出现受拓扑保护的能量色散非常小的鼓膜状表面态,导致在费米能级具有高的电子密度.目前,为寻求贵金属铂的替代物,新的析氢反应... 详细信息

拓扑节线半金属具有体能带反转形成的闭合环状狄拉克节线.体狄拉克节线投影到某些表面会形成闭合的圈,圈内会出现受拓扑保护的能量色散非常小的鼓膜状表面态,导致在费米能级具有高的电子密度.目前,为寻求贵金属铂的替代物,新的析氢反应催化剂需要具有高电子密度的催化活性位置,高的载流子移动性和恰当的热力学稳定性(ΔG≈0).由鉴于此,我们考虑具有稳定拓扑非平庸表面态的狄拉克节线半金属是否可以作为析氢催化的平台.基于第一性原理计算,我们提出TiSi型拓扑节线态半金属新家族.在其倒空间k_y=0面,反转的两条能带相交形成闭合的狄拉克节线环.氢吸附过程计算表明,拓扑狄拉克节线完整投影的(010)表面氢吸附自由能ΔG几乎为0.并且,拓扑电荷载流子也参与到了析氢过程.综上,我们提出拓扑狄拉克节线系统可以利用其鼓膜类拓扑表面态作为拓扑量子催化的平台,并认为TiSi家族材料有望成为析氢反应的催化剂,这种催化设计路线主要利用拓扑节线材料非平庸鼓膜类表面态作为催化活性位置,与以往传统通过缺陷、界面修饰和构筑等调控催化剂存在本质不同.

关键词：析氢性能催化剂拓扑节线家族量子热力学稳定性第一性原理计算