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关键词： Sm-Co基永磁合金   第一性原理计算   结构稳定性   磁矩   元素掺杂  

摘要： 建立了以Al、Ga、In、Sn等元素为例的主族元素掺杂SmCo;合金的计算模型,基于第一性原理结合统计热力学方法研究了添加元素本征特性、掺杂浓度和温度对合金物相结构和磁学性能的影响。计算结果表明,主族元素的优先占位受元素理化性质和掺杂体系占位空间大小两方面的影响;Al和Ga的添加有利于SmCo_(5)体系保持结构稳定性,且Al的占位概率随温度变化不明显,适用于较宽的温度范围。几种主族元素添加均削弱SmCo_(5)体系的总磁矩,而In掺杂体系具有相对较大的总磁矩,主要原因是In原子半径较大,引起掺杂体系晶格畸变,使In周围次近邻的Co原子出现磁矩增大的现象,对体系的总磁矩下降具有弥补作用。基于计算结果分析优选出利于SmCo_(5)体系结构稳定性和磁性能的主族元素Al和In,且预测了Al和In的最佳掺杂浓度范围。

关键词： 玻色子   电子科技大学   高温超导体   金属离子   科研单位   钇钡铜氧   金属键   价电子  

摘要： 电子科技大学李言荣院士团队与国内外其他科研单位合作,首次在高温超导体钇钡铜氧化合物中发现玻色子奇异金属的实验证据。相关成果2022年1月12日发表在《自然》(Nature)上。奇异金属的一大特征是,其电阻率在低温下随温度线性变化。在金属中,价电子在金属离子紧密排列形成的周期性晶格中运动,由此形成了金属键。

关键词： BeS分子   基态和激发态   势能函数   光谱常数  

摘要： 基于原子分子反应静力学的原理,推导出了BeS分子基态X^(1)Σ^(+),第一简并激发态A^(1)Π和第二激发态B 1Σ^(+)的离解极限。利用SAC/SAC-CI方法结合D95++,6-311++G,6-311++G,CC-PVDZ这4个基组,分别对BeS分子的X^(1)Σ^(+),A^(1)Π和B 1Σ^(+)态进行了几何优化,从中优选出6-311++G基组,用SAC方法对基态,SAC-CI方法对激发态进行了单点能扫描,通过Murrell-Sorbie函数拟合,获得了X^(1)Σ^(+),A^(1)Π和B 1Σ^(+)的力常数和光谱常数,计算的结果与实验数据非常吻合,进一步确认了所得解析势能函数的可靠性和准确性。

关键词： 退磁   磁畴角分布   磁化   磁矩   磁滞回线  

摘要： 船材的磁学性能极大地影响着舰船的磁性磁场,而大部分船材是由钢铁构成的铁磁性材料。铁磁性材料的退磁过程是将其原来相对有序的磁畴结构逐渐打乱成为磁畴结构“碎片化”的过程。从磁滞回线的磁化过程出发,依托磁畴理论,利用能量极小原理及临界磁场比较的方法,分析比较了常用退磁方法下铁磁性物质的磁畴角分布,从而在理论上获得了船材进行退磁处理后的磁性状态及其稳定性、船材退磁所需的最大临界磁场,对舰船消磁技术的优化与实现具有一定的理论指导意义。

关键词： 磁约束   磁矩   角动量  

摘要： 用高斯定理、涡旋电场做功、动量定理3种方法推导了磁约束问题中满足的守恒量——磁矩守恒,3种推导方案都要求磁场随空间变化缓慢,故磁约束中的磁矩守恒是一个近似守恒量.

关键词： 非晶纳米晶合金   退火温度   P元素   磁矩   矫顽力  

摘要： 用单辊旋淬法制备了Fe_(76)Ga_(5)Ge_(5)B_(13-x)P_(x)Cu_(1)(x=0,3,5,7)合金带材,并研究了退火温度对合金晶化行为、结构演变和磁性能的影响。结果表明,P元素替换B元素后,合金的非晶形成能力有所降低,但是提高了二次晶化相的热稳定性。同时,P添加一方面细化了纳米晶尺寸,降低了合金矫顽力,P含量为7%(原子分数)的合金在在425℃退火后矫顽力最佳为1.77 A/m;另一方面,P的价电子向残余非晶相中的Fe转移,降低了Fe的磁矩,使得合金饱和磁感应强度降低。此外,P含量高于5%(原子分数)时合金带材表面接近表层位置的晶粒以(200)晶面平行于带材表面存在,而合金内部仍以(110)晶面平行于带材表面存在。

关键词： 团簇Co_(4)P   成单电子   自旋电子密度   磁矩   态密度  

摘要： 以团簇Co_(4)P作为非晶态合金Co-P体系的局域结构,对其进行全参数优化计算,最终得到6种优化构型。通过对团簇Co_(4)P 6种优化构型的Mulliken自旋布居数(包括团簇原子各轨道自旋布居数、团簇轨道自旋布居数及团簇原子自旋布居数)进行分析,对团簇Co_(4)P各优化构型的成单电子进行研究,发现Co原子的d轨道成单电子数最多;再通过电子自旋密度、磁矩及轨道态密度进行分析,发现Co原子对团簇Co_(4)P的磁性贡献较高,且团簇Co_(4)P的d轨道较低能量区片段处对团簇Co_(4)P的磁性贡献较高。

关键词： Ca2Ge   DMS   稳定性   电子结构   磁矩  

摘要： 随着摩尔定律预测的器件尺寸和制造成本接近极限,开发新型且有直接应用前景的自旋器件至关重要。而具有同时调控自旋和电荷两种电子自由度特性的稀磁半导体（Diluted Magnetic Semiconductor,DMS）在其中不可或缺。故而,探索开发新型的稀磁半导体是一项有意义的工作。基于此,本论文利用第一性原理计算并研究了磁性元素、稀土元素、不同Mn浓度掺杂对Ca2Ge基DMS的电子结构和磁学性质的影响,主要的研究内容和结论如下:（1）计算并分析了V/Cr/Mn分别掺杂不同Ca原子位的Ca2Ge体系的稳定性、电子结构和磁学性质。V/Cr/Mn掺入Ca II原子位的体系均具有较为稳定的结构。同时,V/Cr掺入均导致了Ca2Ge体系从半导体转变为半金属性质;而Mn掺杂后的体系仍为直接带隙半导体,且带隙增大。此外,V/Cr/Mn掺入均使得Ca2Ge体系引入杂质能级,产生净磁矩,对外表现出磁性;其中以Mn掺入体系的磁矩最大。（2）La/Ce/Nd掺杂Ca2Ge体系的电子结构与磁学性质的计算结果表明,三种稀土元素掺杂Ca II原子位的Ca2Ge体系具有更加稳定的结构。基于此结果,发现La/Ce/Nd掺杂均引入了杂质能级。所不同地是,La掺杂后体系仍为直接带隙半导体,没有产生净磁矩;Ce掺杂后形成了具有磁性的直接带隙半导体;而Nd的引入使得体系形成了自旋极化率为100%的半金属,且具有最强的磁矩,是良好的调控Ca2Ge基DMS的电荷和自旋属性的材料。（3）计算了三种不同Mn浓度掺杂Ca II原子位Ca2Ge体系的电子结构和磁学性质。研究表明,随着掺杂浓度的增大,Ca2Ge体系从半导体依次转变为了金属、磁性半导体、半金属;而磁矩的大小也并不与Mn掺杂浓度成正比。故而,可以通过改变Mn原子掺杂Ca2Ge体系的浓度来调控Ca2Ge基DMS的性质。

关键词： 二维硫属半导体   离子交换   P型掺杂   PN结   光电器件  

摘要： 二维硫属半导体具有强的光-物质相互作用、层数依赖的可调带隙、高迁移率等优异的光电性质,有望应用于下一代新型光电子器件领域,从而备受科研工作者的关注。然而,P型二维硫属半导体的相对稀缺限制了其进一步的研究与发展。由于二维材料高温稳定性不足和脆弱的晶格结构,传统半导体掺杂方法（离子注入和高温扩散）会对二维材料晶格产生破坏并引入缺陷,因此对二维材料不再适用。而当前已报道的二维材料掺杂方法都存在着一些不可避免的问题,例如普适性低,掺杂效果差等。离子交换作为一种纳米材料修饰手段,具有条件温和、液相可加工的优点,是一种潜在的二维材料掺杂方法。基于此,本文开展了基于Sn4+阳离子交换取代掺杂二维硫属半导体的探索工作,对材料掺杂后的光电性能进行研究。主要研究工作如下: （1）开发了一种基于Sn4+离子交换的室温液相掺杂方法,并对多种二维硫属半导体（PdSe2、WSe2、WS2、ReSe2、MoSe2、MoTe2以及PtSe2）实现了普适性的P型调控。随后,以二维PdSe2的掺杂为例进行了系统的表征与测试,证明了Sn原子成功的取代掺杂。掺杂后,费米能级将朝价带顶偏移降低了价带中电子的浓度,从而导致P型的掺杂效果。通过调节SnCl4浓度,实现了PdSe2从N型转变为双极性,最终完全变为P型的可控掺杂。此外,掺杂后PdSe2对532 nm激光的光响应度由61 mA/W提高至23.1 A/W。 （2）通过局部掺杂对二维PdSe2实现了空间选择性的P型调控,并成功构筑PdSe2面内PN结。功函数测试发现PN结存在明显的势垒高度差（约为70-80 meV）。并且该器件展现出良好的整流特性,整流比高达10～2。此外,由于内建电场的存在,器件还展现出光伏现象,开路电压Voc为118 mV,短路电流Isc为17 pA。基于光伏效应,该器件对532 nm激光展现出较快的响应速度（～20 ms）。

关键词： 2D材料   范德华异质结   2D光电探测器   宽带光响应   PN结  

摘要： 自2004年石墨烯被发现以来,二维（2D）范德华层状材料就受到科学界的广泛关注。其中包括单元素材料石墨烯、黑磷、锗烯等,双元素材料过渡金属硫族化合物（TMDC）、氮化硼、Cr I3等,以及三元素材料金属-磷-三硫族化合物（如FePS3）等。这些材料在2D尺度都表现出优异的电学、光学、磁学性能,为研究下一代高响应低功耗的光电、磁电器件提供了新的方向。由于2D材料表面无悬挂键,因此可以突破晶格匹配度的限制,将不同的2D材料堆垛形成不同能带排列的范德华异质结,从而实现宽波段、高性能的光电探测器。FePS3是一种宽带隙、反铁磁材料,展现了优异的紫外光电探测性能,同时与铁磁材料形成异质结观察到了磁邻近效应。但是目前对FePS3异质结的光电探测器研究相对匮乏,制约了该材料在光电探测性能方面的进一步探究。在本篇论文中,我们主要研究了FePS3及其异质结的光电性能并分析了异质结光电性能更优的原因。主要研究内容如下:（1）采用传统的化学气相传输法和机械剥离法得到了高质量FePS3纳米片并制备了FePS3场效应晶体管,电学测试表明FePS3是一种p型半导体材料。（2）利用干转移法将p型FePS3与n型SnS2以及石墨烯（graphene,Gr）堆垛形成了SnS2/FePS3、SnS2/FePS3/Gr两个异质结。电学测试表明两个异质结都表现出单向导通的P-N结特性,不同之处在于参与导电的主要载流子类型。（3）测试了SnS2/FePS3、SnS2/FePS3/Gr两个异质结在不同激光波长、功率下的光响应,SnS2/FePS3/Gr异质结表现出从405 nm-850 nm的宽带光响应。SnS2/FePS3/Gr异质结的光电响应优于SnS2/FePS3、SnS2和FePS3。理论计算和载流子传输模式分析表明,SnS2/FePS3/Gr异质结的高响应度和短响应时间应归因于SnS2和FePS3形成的II型能带排列和更短的沟道长度,这使得电子和空穴可以分离并快速传输。本研究结果为实现高性能、宽带光电探测器提供了更多的选择。