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铁基化合物SrFeAsF以及Co掺杂超导体SrFe_(0.875)Co_(0.125)AsF的电子结构和磁性

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物理学报 2010年第6期59卷 4245-4252页

作者：刘甦李斌王玮汪军刘楣东南大学物理系南京211198

采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法,计算了SrFeAsF和Co掺杂超导体SrFe0.875Co0.125AsF的电子能带结构和磁性.结果表明,SrFeAsF的基态构型为条状反铁磁结构,而SrFe0.875Co0.125AsF的条状反铁磁构型与棋盘形能量相差非常小,... 详细信息

采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法,计算了SrFeAsF和Co掺杂超导体SrFe0.875Co0.125AsF的电子能带结构和磁性.结果表明,SrFeAsF的基态构型为条状反铁磁结构,而SrFe0.875Co0.125AsF的条状反铁磁构型与棋盘形能量相差非常小,体系处于两种构型转变的临界值附近.由电子能带结构计算表明,Co掺杂引起FeAs杂化能带增宽,增强了d电子的平面巡游性,同时掺杂后费米能级处在范霍夫奇异峰上,有利于破坏条状反铁磁序和形成超导电性.这些结果说明Co掺杂超导体SrFe0.875Co0.125AsF表现出由反铁磁涨落引起的超导电性.

关键词：铁基超导体反铁磁序掺杂交换相互作用

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含铁磁颗粒的颗粒膜自旋激发弛豫研究

物理学报 2005年第7期54卷 3397-3401页

作者：吴强郑瑞伦渝西学院物理学与电子信息工程系永川402168 西南师范大学物理学院北碚400715

应用s d交换作用模型,在对自旋格林函数s d交换相互作用单环近似下,求出了含铁磁纳米颗粒的颗粒膜中自旋激发弛豫.并以(a C:H)1xCox颗粒膜为例,探讨了自旋激发弛豫随温度的变化规律.结果表明:经自旋极化激发实现的自旋激化弛豫过程与温... 详细信息

应用s d交换作用模型,在对自旋格林函数s d交换相互作用单环近似下,求出了含铁磁纳米颗粒的颗粒膜中自旋激发弛豫.并以(a C:H)1xCox颗粒膜为例,探讨了自旋激发弛豫随温度的变化规律.结果表明:经自旋极化激发实现的自旋激化弛豫过程与温度无关,而经热激活的自旋激发弛豫过程与温度有关.

关键词：颗粒膜激发铁磁颗粒交换相互作用弛豫过程作用模型格林函数纳米颗粒自旋极化变化规律温度热激活近似单环

FeCu颗粒膜颗粒耦合相互作用对矫顽力的影响

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FeCu颗粒膜颗粒耦合相互作用对矫顽力的影响

作者：田德祥西南师范大学

学位级别：硕士

本文首先综述了颗粒膜的实验和理论研究进展情况和目前待解决的主要问题，在此基础上论述了本文的目的意义，随后介绍了我们以磁性金属—非磁性金属材料为研究对象，采用共蒸发法制备不同Fe含量x的FeCu，颗粒膜样品，对部分样品进行退... 详细信息

本文首先综述了颗粒膜的实验和理论研究进展情况和目前待解决的主要问题，在此基础上论述了本文的目的意义，随后介绍了我们以磁性金属—非磁性金属材料为研究对象，采用共蒸发法制备不同Fe含量x的FeCu，颗粒膜样品，对部分样品进行退火处理。给出了用x射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)对样品的微结构、形貌及磁性能进行检测的结果。分析了FeCu颗粒膜矫顽力和粒子激活能随Fe含量的变化关系，建立物理模型，探讨了FeCu颗粒膜中颗粒相互作用及矫顽力随Fe含量的变化规律，讨论了颗粒耦合相互作用对膜的矫顽力的影响。主要工作和结论如下： 1、在不同工艺条件下制备FeCu颗粒膜系列，用x射线衍射仪对其微结构进行了测量。结果表明：(1)在对FeCu样品进行小角范围测量分析Fe(111)及Cu(111)峰时，发现样品为两套衍射峰，且Cu(311)、Fe(311)相邻但有明显的界限，说明在室温下，Fe、Cu为非固溶体;(2)对未退火和退火样品FeCu的Fe(111)衍射峰进行分析，发现退火样品的衍射峰增强，说明退火促进了样品的相分离;(3)用谢乐(Scherrer)公式对未退火样品FeCu和FeCu的Fe(111)和Cu(111)衍射峰进行半峰宽分析，计算得到Fe的晶粒大小分别为36.22nm、40.16nm，Cu的晶粒大小分别为47.64nm、47.22nm，说明Fe、Cu晶粒大小均在纳米尺度范围内。 2、用SEM对不同Fe含量的样品进行了形貌观测表明;样品由取向各向同性、分布较均匀的近似为球形的微颗粒相互嵌入构成，膜中的平均粒径在1.298μm～2.158μm之间满足对数正态分布，退火样品中的各Fe、Cu颗粒平均粒径、平均间距比未退火样品的小，说明退火样品的缺陷更少，微结构更佳、性能更稳定。以上说明FeCu颗粒膜为纳米晶粒结构非固溶的金属磁性颗粒膜。 3、用vsM对退火和未退火样品进行了磁性能测量，结合origin软件对磁滞回线分析表明: 未退火颗粒膜的矫顽力在38.898Oe.4870e之间，退火样品的矫顽力在30.327Oe引.5910e之间。说明对样品进行退火处理，颗粒膜的矫顽力平均来说减小了。对于未退火和退火样品，样品的矫顽力均随Fe含量的增加先减小后增大，对于Fe含量为15%的退火样品，其矫顽力达极小值30，327oe。 4、利用***详无eu提出的薄膜吸附脱附模型，研究了Fecu颗粒膜中粒子脱附激活能与膜中Fe含量的变化关系，表明:FeCu颗粒膜中粒子的脱附激活能要比Fe或Cu的扩散激活能大近5倍，粒子脱附激活能数值在3，slseV.858eV之间，随Fe含量增加而非线性地增大。同时研究了颗粒膜的矫顽力与粒子脱附激活能的变化关系，表明:颗粒膜的矫顽力随着脱附激活能的增加先减小后增大，当激活能E。二3.835ev时，样品的矫顽力达极小值，颗粒膜表现出更好的软磁性。 5、从颗粒的短程交换相互作用和长程偶极相互作用出发，理论并结合实验研究了颗粒祸合相互作用对矫顽力的影响。计算了晶粒取向度，样品的不可逆磁化率，导出了膜的矫顽力随颗粒相互作用、颗粒间距与半径比、磁颗粒体积分数的变化关系式，讨论了颗粒相互作用和颗粒体积分数对矫顽力的影响，理论与实验结果一致。

关键词： FeCu颗粒膜 Fe含量矫顽力激活能交换相互作用偶极相互作用

二维铁磁半导体MoXY(X=S,Se;Y=Br,I)超交换作用的第一性原理研究

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二维铁磁半导体MoXY(X=S,Se;Y=Br,I)超交换作用的第一性原理研究

作者：王乃斌山东师范大学

学位级别：硕士

二维材料的厚度为原子级别,具有独特的物理与化学性质。二维材料有望应用于微型电子器件中,从而延续摩尔定律。例如,单层石墨烯在光电器件等领域都展现出应用价值。近年来,二维材料获得了科学界越来越多的关注,在理论和实验方面进行了... 详细信息

二维材料的厚度为原子级别,具有独特的物理与化学性质。二维材料有望应用于微型电子器件中,从而延续摩尔定律。例如,单层石墨烯在光电器件等领域都展现出应用价值。近年来,二维材料获得了科学界越来越多的关注,在理论和实验方面进行了深入的研究,包括h相氮化硼,过渡金属硫族化合物,金属氧化物,有机半导体等。二维磁性半导体可结合原子级别厚度、可控自旋自由度与半导体相关性质,因此成为二维自旋电子器件应用的基础材料。设计和制备室温条件下具有长程铁磁序的新型二维半导体材料,并且通过应变等调控手段提升其居里温度,一直是研究的焦点。依据Goodenough-Kanamori-Anderson(GKA)规则,提升居里温度的本质在于增强超交换作用,交换相互作用可以分为直接交换相互作用和超交换作用等。合理的设计具有室温长程铁磁序的低维铁磁材料与提高其居里温度的关键在于解释外部调控手段如何调节超交换相互作用。一般来说,对于不同的交换路径,超交换作用的强度会有较大的不同,并且在外部调控手段下的变化方式也不一样。因此一个适用于所有交换路径的,可以表征超交换相互作用强度的描述符,对于帮助我们理解调控手段对于超交换作用的影响十分关键。在半导体材料磁性的相关研究中,磁交换相互作用对于揭示磁性半导体磁结构的微观机理、优化其性能、预测新型磁性半导体等方面都具有重要的作用。通过对磁性半导体中交换相互作用的研究,深入理解半导体磁有序形成的背后物理机制,设计具有高居里温度的二维铁磁半导体材料,有望拓展磁性半导体在信息存储、传输、处理等领域的应用。本论文的具体研究内容如下:1.通过理论预测具有高居里温度的一类铁磁半导体MoXY(X=S,Se;Y=Br,I)本文预测了一类新的二维铁磁半导体MoXY,通过密度泛函微扰理论(DFPT)和分子动力学模拟(AIMD)计算确定了其动力学和热力学稳定性。同时通过第一性原理计算证明了他们的一系列优良磁学与电学性质,这类材料具有高于室温的居里温度,较大的磁各向异性能与准一维的输运特性,居里温度变化的范围是从290 K(Mo SBr)到322 K(Mo Se I)。此外还通过GKA规则对自旋间交换作用做了进一步分析。该项研究为磁性半导体材料的未来应用提供了新的可能性。2.调控二维铁磁半导体MoXY(X=S,Se;Y=Br,I)中的超交换相互作用本文基于Kanamori机制提出了一个普适的适用于所有交换路径的可以表征超交换相互作用强度的描述符,同时探究了应变与配体替换这两种常用的外部调控手段对材料居里温度的影响,并且使用这个描述符解释了配体替换和应变对MoXY的超交换相互作用强度产生影响的原因。本文为寻找能够增强二维铁磁半导体的超交换作用强度,并进一步提高其居里温度的研究提供了新的思路,可以进一步推动磁性半导体在自旋电子学领域的未来发展。

关键词：二维材料磁性半导体材料交换相互作用第一性原理计算

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Si-Al_2O_3复合薄膜的室温铁磁性

物理学报 2011年第11期60卷 645-649页

作者：郑玉龙甄聪棉马丽李秀玲潘成福侯登录河北省新型薄膜材料实验室河北师范大学物理科学与信息工程学院石家庄050016

在Si-Al2O3复合薄膜中观察到室温铁磁性.Si的体积百分比为15%的Si-Al2O3复合薄膜的磁性最强.Si的含量影响样品的磁有序,在样品中观察到了明显的磁畴.在不同气氛下,对样品进行快速热退火.退火样品的磁性测试结果的差别表明氧空位不是样... 详细信息

在Si-Al2O3复合薄膜中观察到室温铁磁性.Si的体积百分比为15%的Si-Al2O3复合薄膜的磁性最强.Si的含量影响样品的磁有序,在样品中观察到了明显的磁畴.在不同气氛下,对样品进行快速热退火.退火样品的磁性测试结果的差别表明氧空位不是样品铁磁性的主要来源.我们认为铁磁性来源于Si与Al2O3基质界面之间的缺陷的磁耦合.改变Si的含量可以改变缺陷密度,从而控制铁磁耦合强度.

关键词： Al2O3薄膜室温铁磁性掺杂交换相互作用

CoPt-C纳米颗粒膜的结构、磁性和内部相互作用的研究以及CoPt3合金膜的结构和磁性的研究

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CoPt-C纳米颗粒膜的结构、磁性和内部相互作用的研究以及CoPt3合...

作者：李彤首都师范大学

学位级别：硕士

一．采用直流磁控溅射的方法在水冷的Si(100)基底上制备三套多层膜样品(样品Ⅰ[CoPt8(?)／Cx(?))(X=0-12(?)]，样品Ⅱ[CoPt4(?)／Cx(?)](X=0-6(?))和样品Ⅲ[Pt x(?)／Co(?)／Cl2(?)])。本底真空为5×10Pa，溅射气体为Ar气，溅射气压为0.5Pa，循环水冷却。为了保证样品在相似的条件下生长，我们首先在Si(100)衬底上沉积300(?)的C缓冲层，然后沉积上述多层膜，最后沉积150(?)C覆盖层用于保护样品。所有样品多层膜的周期为80。制备后的样品在真空可达到610Pa的退火炉中700℃条件下退火1小时。X大角衍射和高分辨电镜(HRTEM)分析样品的微观结构。磁性和样品内部相互作用由交流梯度磁强计(AGM)测量。扫描电镜的能谱仪EDX测成分。对样品结构、磁性及内部相互作用进行了系统的分析和研究后，具体结论如下： 1．退火1小时后的系列样品Ⅰ[CoPt8(?)／Cx(?)](X=0-12(?))中产生了CoPt和／或CoPt(111)织构。并且CoPt晶粒被非磁性绝缘体C分离成为三维空间的分散的孤立颗粒，随着插层C厚度的增加，颗粒开始细化。 2．磁性方面： (1)退火1小时后的系列样品Ⅰ[CoPt8(?)／Cx(?)](X=0-12(?))易轴在面内。随插层C厚度从0(?)增加到4(?)，矫顽力有明显提高，即从1540Oe提高到5400Oe。插层C厚度进一步增加，矫顽力开始降低。退磁曲线也随C量的增加，由平滑到出现明显阶梯，而后渐渐趋近平滑。饱和磁场H的变化趋势与矫顽力的变化趋势相似。另外，在整个系列样品Ⅰ中，M／M始终保持在0.9以上。 (2)退火1小时后的系列样品Ⅱ[CoPt4(?)／Cx(?)](X=0-6(?))随插层C厚度的增加，矫顽力先提高而后降低。但矫顽力提高的程度不如样品Ⅰ大。同样也有阶梯的出现。并且所选择的插层C厚度的范围内制备的样品的退磁曲线由平滑到出现阶梯再到平滑，经历了一个完整的过程。在系列样品Ⅱ中随C的增加M／M，始终保持在0.8～0.9范围之内。H的变化趋势也同本样品的矫顽力变化势相似。 (3)退火1小时后的系列样品Ⅲ[Ptx(?)／Co(?)／C4(?)]在固定C和Co的厚度，一改变Pt的厚度的变化过程中，发现仍是＊O 30t的8人C 4＊0样品的矫顽力最大。 3．从剩磁曲线入手，利用 6MfHj技术和 Henkel曲线对样品 1中＊O30Pt69 8凡C 4幻80进行了一下内部相互作用的研究。其结论是在外磁场小于矫顽力时，内部粒子之间主要是交换相互作用;而在外磁场大于矫顽力场以后，内部粒子之间的相互作用主要是磁偶极子相互作用。二．采用直流磁控溅射的方法溅射C。Pt3合金靶在水冷的玻璃基底上制备出单层膜样品，溅射过程由计算机控制，本底真空为 5 X 10’Pa，溅射气体为 Ar 气，溅射气压为 2 Pa。循环水冷却。制备后的样品在真空 10“中a的退火炉中 300 —600“C条件下退火0．5小时。对样品结构及磁性进行了分析和研究后，具体结论如下： 1．未退火与退过火的 COPt。合金膜都形成了很好的门 11)织构，FCC的晶体取向随退火温度的升高显现越加明显。 2．矫顽力则随退火温度的升高，先增大后减小。大约在500”C达到最大值，而后降低。Ms和Hs随退火温度的增加有所增大。 3．随退火温度增加，COPt3合金膜的平均晶粒尺度由26。增大到381：1．－－－－－－。 4．磁畴表现为条状畴，并随退火温度的升高，条状磁畴越来越清晰，而且逐渐加宽。

关键词：矫顽力颗粒尺度磁各项异性交换相互作用

Nd_2Fe_(14)B/α-Fe纳米晶复合永磁材料的中子衍射结构分析及磁性研究

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功能材料 2003年第4期34卷 390-391页

作者：刘湘华薛艳杰周寿增张莉陈娜肖红文张百生陈东风北京科技大学新金属材料国家重点实验北京100083 中国原子能科学研究院北京102413

　用真空快淬法制备Nd12Fe84B6非晶态薄带,经700℃真空退火处理,获得Nd2Fe14B/α Fe双相纳米晶复合永磁材料。用中子衍射的方法对两种不同退火时间的样品进行室温相结构分析,并根据尺寸效应引起的衍射线展宽得到了晶粒的平均尺寸。研究... 详细信息

　用真空快淬法制备Nd12Fe84B6非晶态薄带,经700℃真空退火处理,获得Nd2Fe14B/α Fe双相纳米晶复合永磁材料。用中子衍射的方法对两种不同退火时间的样品进行室温相结构分析,并根据尺寸效应引起的衍射线展宽得到了晶粒的平均尺寸。研究结果表明:对退火时间为20min和90min的样品,Nd2Fe14B硬磁性相的平均晶粒大小分别为52.1nm和55.3nm,α Fe软磁性相的平均晶粒大小分别为61.5nm和66.2nm;软、硬磁性相的晶粒大小几乎没有变化。随着退火时间的增加,Nd2Fe14B硬磁性相的体积分数增加,而α Fe软磁性相的体积分数则减少。磁性测量及剩磁分析表明:90min的样品磁性能优于20min的样品,90min样品软、硬磁性相晶粒之间的交换耦合作用>20min的样品。

关键词：双相纳米晶复合永磁材料中子衍射真空快淬交换相互作用磁性非晶态薄带 Nd12Fe84B6

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不同表面层铁电薄膜的相变理论研究

人工晶体学报 2020年第9期49卷 1604-1608,1619页

作者：杨焕银郭红力孙红娟彭同江长江师范学院涪陵408100 西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室绵阳621010

基于横场伊辛模型,利用平均场近似理论推导久期方程的解,研究了单、双表面层铁电薄膜在不同总层数时,系统表面交换相互作用和内、外横场参量对铁电-顺电相变的影响,讨论了铁电薄膜各交换相互作用和横场参数以及薄膜层数对单、双表面铁... 详细信息

基于横场伊辛模型,利用平均场近似理论推导久期方程的解,研究了单、双表面层铁电薄膜在不同总层数时,系统表面交换相互作用和内、外横场参量对铁电-顺电相变的影响,讨论了铁电薄膜各交换相互作用和横场参数以及薄膜层数对单、双表面铁电薄膜相图的影响,并计算了各个相互作用参数的过渡值特性。研究结果表明:薄膜总层数n、表面层数、内外部横场、表面交换相互作用都会改变铁电薄膜的相图。利用薄膜的尺寸效应和表面效应,增大系统总层数、表面层数和表面交换相互作用,可以提高薄膜相变温度,扩大铁电相区域,从而有利于改善铁电功能器件的环境温度。

关键词：铁电薄膜相变横场交换相互作用尺寸效应表面效应

磁偶极作用Heisenberg模型的相图及自旋重取向分析

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信息记录材料 2004年第4期5卷 51-53页

作者：孙敬伟河北科技大学理学院应用物理系石家庄050018

应用MonteCarlo模拟的方法 ,研究了交换相互作用、表面各向异性和长程偶极相互作用共同作用下超薄磁膜磁化状态随温度的演化。通过计算系统的相图 ,分析了交换相互作用、表面各向异性和长程偶极相互作用对系统状态的影响 ,从理论上再现... 详细信息

应用MonteCarlo模拟的方法 ,研究了交换相互作用、表面各向异性和长程偶极相互作用共同作用下超薄磁膜磁化状态随温度的演化。通过计算系统的相图 ,分析了交换相互作用、表面各向异性和长程偶极相互作用对系统状态的影响 ,从理论上再现了系统从垂直磁化向面内磁化转变时的宏观磁矩的丢失现象 ,得到了与实验观测相一致的结果 ,并由此阐明了该过程的物理机制。

关键词：偶极相互作用 Heisenberg模型磁偶极相图实验观测交换相互作用自旋重取向系统状态丢失超薄