USb2单晶的生长及磁性和输运性质研究

采用Sb自助熔剂法成功生长高质量的USb₂单晶,并研究了磁化率、电阻、磁阻和比热等性质。研究表明,中等关联强度的USb₂中的5f电子具有巡游和局域双重特征。USb₂中的5f电子在260 K附近开始发生相干,203 K由顺磁态转变为反铁磁态,进行费米面的重构。在113 K以下局域的5f电子与传导电子发生第一次杂化使费米面附近电子结构发生变化。在54 K以下通过第二次杂化使得费米面附近形成了杂化能隙。在更低温度下晶体场效应对物理性质也产生了一定的影响。     

石墨烯/6H-SiC(0001)表面高质量USb2 薄膜的制备和表征

重费米子体系可以通过维度等调控手段来展现出丰富而有吸引力的量子基态。首次通过分子束外延技术在石墨烯/6H-SiC（0001）衬底成功制备了高质量的USb₂薄膜。结合反射式高能电子衍射、X射线衍射、电输运和X射线光电子能谱测量,证明了所制备的USb₂薄膜是高质量的单晶薄膜。此外,利用扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱对USb₂薄膜的表面形貌、原子结构和能带结构进行了表征。结果显示,生长的USb₂薄膜的表面原子结构、电输运性质和能带结构与块体USb₂单晶相似。最后,高质量USb₂薄膜的成功制备和表征为未来通过生长理想厚度的超薄膜在低维铀基重费米子系统中探索奇妙性能提供了宝贵的实验经验。     

U和UO2状态方程研究进展

铀和二氧化铀都是核科学与核工程中的重要材料,长期以来都不缺乏对它们的状态方程的研究.它们生产、存储和使用的环境复杂,涵盖宽温、宽压、强辐照、表面辐射、氦泡演化等极端条件,需要从实验和理论出发获取不同温度和压力下的材料物性,如晶体结构、相变行为、压缩性质、弹性性质与输运性质.此外,它们都属于强关联电子体系,拥有丰富的相图与奇特的物理性质,因此在实验与理论上研究它们的状态方程等物性具有极大的挑战性,该项研究一直属于前沿研究的热点.数十年来,人们采取各种实验手段,对铀和二氧化铀的热力学物性进行了测量;但由于铀及其化合物的特殊性质,相关实验研究工作仍存在一定程度上的困难.而另一方面,自1990年代以来,随着第一性原理方法的发展,使用密度泛函理论(DFT)方法对铀和二氧化铀物理性质展开计算的工作也不断涌现,不仅与实验工作相互验证,而且填补了实验条件无法企及的极端条件下的参数空白.随着计算机软硬件和数值算法的发展,相关DFT方法已经获得了较大突破,对铀和二氧化铀状态方程的描述也更为准确.其中,修正电子多体关联效应的动力学平均场方法(DMFT)以及修正声子振动能的平均场势方法(MFP)等算法是值得研究者进一步关注的.本文就20世纪以来对金属铀和二氧化铀实验和理论状态方程的研究进展进行了梳理,先后针对实验测量和理论计算两方面的晶体结构和相变行为、准静态压缩与冲击绝热压缩曲线、弹性力学、输运性质进行了概括总结,并探讨了二氧化铀晶体缺陷行为的相关研究工作.此外,本文还利用第一性原理方法对铀和二氧化铀的状态方程做了简要的计算,验证了已有公开文献中的结果,这将有助于后续研究.