分子束外延制备稀铁磁性MnxGe1-x量子点研究进展

稀磁半导体(Diluted magnetic semiconductors,DMSs)能同时利用电子的电荷和自旋特性,从而具有了半导体材料和磁性材料的双重性能,它利用载流子及其自旋,使自旋电子器件应用于信息存储、传输、处理成为可能。因而,作为微电子产业的重要组成部分,Mn掺杂的Ge量子点(Quantum dots,QDs)稀铁磁性半导体材料由于具备与当今Si基微电子学技术的兼容性以及具有比Ⅲ-Ⅴ族DMSs更高居里温度(Curie temperature,T_C)的可能性而引起广泛关注。制备的Mn_xGe_(1-x) QDs自旋电子器件具备小尺寸、低能耗、数据处理快、集成度高、稳定性好等优异性能,对未来自旋电子器件的发展起到举足轻重的作用。虽然,由Mn掺杂的Ⅳ族Mn_xGe_(1-x) QDs DMSs材料被认为是实现室温可操控性电子自旋器件以及可控铁磁性能的理想材料候选者。但想要制备高性能、高稳定性的Mn_xGe_(1-x) QDs DMSs材料依旧面临诸多挑战。其一,虽然通过提高基质中磁性掺杂剂的浓度可以使系统获得高的T_C,但Mn掺杂剂在Ge中的极限溶解度值远低于致使系统获得高T_C的掺杂剂浓度值;其二,Ge_(1-x)Mn_x QDs中高的Mn掺杂浓度容易导致金属间析出相(如:Mn_5Ge_3和Mn_(11)Ge_8)的形成;其三,Mn掺入到Ge QDs中需要低的生长温度和低的表面扩散率,而QDs的自组装生长总是需要高的生长温度和高的表面扩散率,即实现更高的亚稳态掺杂水平可能是增强DMSs的T_C的主要限制因素;其四,铁磁性和高T_C的起源和增强机制的理论解释仍不明确,值得深入探究。因此,近年来研究者们主要从选择合适的生长参数,优化Mn_xGe_(1-x) QDs薄膜的制备工艺方面不断尝试,并取得了丰硕的成果。其一,Mn_xGe_(1-x) QDs的T_C提高至400K以上;其二,明确了金属间析出相(Mn5Ge3和Mn11Ge8)的T_C分别为296K和270K,其T_C趋于室温;其三,发现了电场控制铁磁性能和磁运输性能,首次将电场控制铁磁性温度提高至300K,并将其归结为量子限制效应;其四,由于Mn_xGe_(1-x) QDs中量子效应的存在,硼(B)的调制掺杂可以增加Mn_xGe_(1-x) QDs中的空穴浓度,从而增强其T_C。本文归纳了Mn_xGe_(1-x)稀铁磁性半导体材料的研究进展,重点归纳了分子束外延(Molecular beam epitaxy,MBE)制备稀铁磁性Mn_xGe_(1-x) QDs的研究进展。并分别介绍了各生长参数对Mn_xGe_(1-x) QDs的形态及其磁性能的影响。分析了目前研究中仍待解决的难点,展望了该材料在微电子领域的应用前景。     

自旋电子学的研究现状和未来发展趋势

自旋电子学是目前固体物理和电子学中的一个“热点”，其中心议题是利用和控制固体，尤其是半导体中的自旋自由度。本主要内容是：1、MBE生长的Ⅲ-Ⅴ族基铁电薄膜和异质结构，2、具有高铁磁转变温度的Mm6掺杂的GaAs／P-A1GaAs异质结及与自旋相关性质的控制，3、Si基自旋电子学。     

Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点/PVDF纳米复合薄膜的制备与性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)作为Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点微封装材料,利用简易刮涂法工艺成功制备出大面积、高稳定性的Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点/PVDF纳米复合薄膜,同时对该纳米复合薄膜的结构、形貌及光学性能进行表征和分析,并进一步研究纳米复合薄膜的水热稳定性。研究结果表明,使用刮涂工艺制备的Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点/PVDF纳米复合薄膜仍然保持优良的荧光光致发光特性,利用该工艺能够实现大面积8 cm×15 cm Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点/PVDF纳米复合薄膜制备,该薄膜在紫外灯照射下发出明亮红光。通过PVDF和Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点的复合,将得到的复合薄膜在沸水中沸煮240min发光性能基本不会发生变化,具备超高的稳定性。     

Zn_(1-x)Mn_xS稀磁半导体的合成与光学性能

通过水热法制备不同掺杂浓度的Zn_(1-x)Mn_xS(x=0.00,0.02,0.05,0.07)稀磁半导体材料,研究Mn~(2+)掺杂浓度对ZnS纳米棒微观结构和光学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)和紫外可见吸收光谱(UV-vis)对样品的晶体结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明:制备的所有样品均具有结晶良好的纤锌矿结构,没有杂峰出现,生成纯相Zn_(1-x)Mn_xS纳米晶。样品形貌为纳米棒状结构,分散性良好。掺杂的Mn元素进入到ZnS纳米晶中,Mn~(2+)替代了Zn~(2+),而且随着Mn掺杂量的增加晶格常数减小。同时UV-vis光谱发现样品的光学带隙增大,发生了蓝移现象。     

自旋电子学功能材料

巨磁电阻效应的发现开拓了磁电子学的新领域,20世纪90年代,磁电子学得到迅速的发展,并在应用上取得显著的经济效益与巨大的社会效应,本世纪初,研究的重点已转移到半导体自旋电子学的新方向,并已取得重要的进展.本文将结合我们科研组的研究工作,概述从磁电子学到半导体自旋电子学材料的发展,重点介绍稀磁半导体材料研究的进展.     

氧化物稀磁半导体材料的理论与实验研究进展

以氧化物宽禁带半导体为基体,通过掺杂磁性元素,可将非磁性半导体转变成铁磁性半导体,利用这些铁磁性半导体,能将新型的自旋电子器件集成到传统的微电子器件上,构成功能丰富的新型器件.由于稀磁半导体材料在自旋电子学中的重要作用,近年来受到广泛的关注.简要总结了有关氧化物稀磁半导体研究的发展状况;分析了制备条件对其磁性的可能影响;重点介绍了该系统中有关磁性起源的理论模型,包括双交换机制、磁极化子模型、RKKY模型等;比较了2种磁极化子理论模型,并对这些模型的适用范围进行了分析讨论.另外,还介绍了该体系微结构和磁结构的一些检测方法以及与磁性相关的输运性质、反常霍尔效应等.     

半导体自旋电子学功能材料的研究进展

巨磁电阻效应的发现开拓了磁电子学的新领域，20世纪90年代，磁电子学到了迅速的发展，并在实际应用方面取得了显著的经济效益与巨大的社会效益，本世纪初，研究重点已转移到新的半导体自旋电子学方向，并取得了重要进展。本文结合作者率领的科研组的研究工作，阐述了从磁电子学材料到半导体自旋电子学材料的发展概况，其中，重点介绍了稀磁半导体材料的研究进展。     

南京大学磁性材料研究中的若干进展

简要报道了近年来在南京大学磁性材料研究中的若干进展，内容涉及：核壳结构复合纳米材料的制备与磁性，原子尺度磁性材料的自组织制备，各向异性永磁薄膜，轻稀土巨磁致伸缩材料，磁致冷材料，多铁性材料，双钙钛矿室温隧道磁电阻效应，自旋电子学材料，稀磁半导体中的RKKY互作用及团簇化对铁磁性的影响，有机体系中的自旋输运等。     

多元稀土硼化物Ce_(1-x)Nd_xB_6的制备及性能研究

采用固相反应法在真空环境中烧结温度为1 180℃下,成功制备出了单相的多元Ce_(1-x)Nd_xB_6(0≤x≤0.3)硼化物粉末。研究了掺杂元素Nd对Ce_(1-x)Nd_xB_6(0≤x≤0.3)物相、微观结构及光吸收性能的影响规律。XRD结果表明,Nd元素的掺杂没有改变CeB_6的晶体结构,而是替代了Ce原子晶位。光吸收结果表明,随着Nd掺杂量的增加,Ce_(1-x)Nd_xB_6分散液透射光波长从618nm增加至624nm,出现了"红移"现象。磁性测量结果表明,CeB_6反铁磁至顺磁态转变温度为2.36K。     

高取向Fe_3O_4薄膜中织构诱导的自旋输运和磁化动力学

多晶材料的性能受到其晶粒群形貌及结构参数如晶粒取向分布函数的严重影响,这种影响在具有各向异性晶体结构的多晶薄膜以及多晶薄膜的电学性能方面表现得尤为突出,比较有代表性的例子就是Fe_3O_4磁性薄膜。作为一种典型的半金属,Fe_3O_4由于在费米面处理论上100%的自旋极化率以及适中的电阻率,成为半导体自旋电子学领域的热门材料。针对Fe_3O_4薄膜制备中经常出现的(111)取向生长模式,介绍了Fe_3O_4薄膜中织构结构相关的自旋输运及磁化动力学(磁各向异性)性能的研究进展。     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

可燃气体检测报警器测量结果的不确定度评定

本文详细介绍了可燃气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定方法。     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定

本文介绍了心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定与表示方法。     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.