氧化物稀磁半导体的本征铁磁性及其应用

<正>电子具有电荷和自旋两个重要属性,传统的半导体器件仅利用了电子的电荷属性,稀磁半导体材料可以同时利用电子的电荷和自旋属性,成为未来半导体自旋电子器件的关键材料之一。人们期望通过对稀磁半导体材料的研究获得具有非易失、多功能、超高速和低功耗等特性的半导体自旋器件,这对材料和信息技术领域都将是一场质的革命。从上世纪80年代末90年代初,人们就开始关注Mn掺杂III—V族稀磁半导体材料,如(In,Mn)As和(Ga,     

铁基超导体研究领域又取得重要进展

中国科大微尺度物质科学国家实验室陈仙辉课题组通过氧和铁同位索交换,研究SmFeAsO1-xFx、和Ba1-xKxFe2As2两个体系中超导临界温度（Tc）和自旋密度波转变温度（TSDW）的变化。发现Tc的氧同位素效应非常小,但是铁同位素效应非常大。令人惊奇的是,该体系铁同位素交换对Tc和TSDW具有相同的效应。这表明在该体系中,电一声子相互作用对超导机制起到了一定的作用,但并不是简单的电一声子相互作用机理,可能还存在自旋与声子的耦合。该发现表明．探寻晶格与自旋自由度之间的相互作用对理解高温超导电性机理是非常重要的。该成果发表在5月7日出版的Nature上。,该研究工作是与中国科大国家同步辐射国家实验室的吴白玉合作完成的。     

封面说明

在半导体中注入自旋形成兼具电荷属性和自旋特性的稀磁半导体可以制成自旋阀、自旋二极管、高密度非易失性存储器以及磁感应器等新型的功能器件,具有诱人的应用前景.但是向传统的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中掺杂存在两点不足.首先,传统的稀磁半导体在引入自旋的同时也引入了载流子,这种自旋和电荷的捆绑效应严重制约了电性和磁性的调控维度.其次,基于掺杂中的不等价代     

磁性半导体（Ga，Mn）As研究获新进展

中科院半导体所超晶格室赵建华研究员和博士生陈林与杨富华研究组以及美国佛岁里达州立大学Stephan von Molngar教授和熊鹏教授研究组合作成功将磁性半导体（Ga,Mn）As居里温度提高到200K。     

单层MSi_2N_4的电子结构与磁性研究

二维材料的发现开启了研究二维材料磁性的大门,为实现新功能器件拓宽了思路。基于第一性原理计算方法,本文研究了MSi_2N_4(M=Sc, Ti, V,Cr, Mn, Fe, Co, Ni和Cu)体系材料的电子结构和磁特性。结果表明,MSi_2N_4具有丰富的磁特性,CrSi_2N_4材料是非磁的半导体材料,而MSi_2N_4(M=V,Mn, Fe, Co, Ni, Cu)为普通的磁性金属。MSi_2N_4(M=Sc, Mn, V)表现出半金属特性,费米能级附近的电子可以实现100%的自旋极化,研究结果为自旋电子器件上的应用提供了理论依据和模型,在自旋电子器件上具有潜在的应用价值。     

关于原子核磁矩理论的危机与磁矩群子结构实体的发现

1问题的提出 在原子核运动理论中,研究核磁矩与原子核结构之间关系是一个重要的理论课题,但是从总体上看研究的很不够,现在只知凡是具有自旋角动量的原子核必具磁矩（±XμN）。如奇数质子一偶数中子核,很大一部分具有正磁矩,这与质子的正磁矩（＋2．79μN）有关;偶数质子一奇数中子核很大一部分具有负磁矩,     

稀磁半导体材料的研究进展概述

稀磁半导体的研究对于自旋电子学器件的研发与应用具有极其重要的意义。宽带隙ZnO基稀磁半导体因其具有独特的光电性能而备受青睐,尤其是在Ditle等人预言p型ZnO基稀磁半导体具有室温铁磁性之后,从而引起了人们的关注。虽然许多科研人员在ZnO基稀磁半导体材料的研究方面取得了丰硕的成果,但迄今为止所报导的结果大相径庭,仍然还有很多问题存在争议,尤其在磁性方面。常规的稀磁半导体制备方法,如磁控溅射和脉冲激光沉积技术等,均需要很高的生长温度,高生长温度容易催生颗粒在薄膜中的形成,但其低温下制备也难以保证薄膜的质量。运用等离子体增强化学气相沉积法制备稀磁半导体薄膜,具有无法比拟的优越性,对稀磁半导体的研究具有非常重要的学术意义和实用价值。     

新型稀磁半导体Cu掺杂LiMgN的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对纯LiMgN,Cu掺杂LiMgN,以及Li过量和不足时Cu掺杂LiMgN体系进行几何结构优化,计算并分析体系的电子结构、半金属性、形成能及光学性质.结果表明,Cu掺入使体系产生自旋极化杂质带,表现出半金属性,且体系性质受Li计量数的影响.当Li不足时体系的杂质带宽度增大,半金属性增强,净磁矩增大,同时体系的形成能降低,居里温度提高.而当Li过量时,体系半金属性消失,但带隙值减小,导电能力增强.通过比较光学性质发现,Cu掺入后体系在低能区出现新的介电峰,且当Li不足时介电峰增强,同时复折射率函数也发生明显变化,体系对低频电磁波吸收加强.     

基于第一性原理对SmCo纳米团簇磁性的研究

基于第一性原理的密度泛函理论,我们已经应用广义梯度近似(GGA)和GGA+U方法,研究了钐钴(Sm Co)的纳米团簇的结构和磁性,其中U为库仑相互作用修正。我们分析了结构配置、对称性以及整个团簇的磁性和对应每个钐原子(Sm)和钴原子(Co)的磁性变化贡献。在GGA+U计算结果显示出Sm Co纳米团簇为半金属铁磁态,是由于Co的3d态与Sm的4f态之间的强的杂化作用,总磁矩的整数值是这种材料半金属性质的重要意义之一。此为,我们已经计算了Sm Co团簇的自旋轨道耦合(SOC);我们发现Sm原子在团簇的不同位置,出现明显的磁性峰值变化,而Sm与Co原子组成的团簇是属于稀土硬磁材料。结果表明,纳米团簇的磁性增强,呈现笼状球形的Sm3Co18纳米团簇中间Sm原子为反铁磁,磁性最大,为双磁相复合的核壳结构材料提供更好的思路,在自选电子学和磁存储材料领域具有广阔的应用前景。     

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的电化学性能表征

采用共沉淀法合成Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2,对材料的结构和电化学性能进行了表征,结果表明Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2材料具有层状结构,在2.8~4.4V(vs Li/Li+)条件下进行充放电测试,首次放电比容量可达174.0 m Ah·g-1。     

贵州典型电解锰企业锰渣重金属污染特征及对植物种子萌发和生长的影响

为综合评估电解锰企业锰渣堆存对周边植物生长的影响,以贵州典型电解锰企业锰渣为研究对象,分析测定电解锰渣及其浸出液中重金属元素As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn、Cu、Ni、Mn含量及电解锰渣中锰的形态组成,同时探究了电解锰渣、浸出液及浸出残渣对白菜、小麦和黑麦草种子萌发和生长的影响。结果表明:电解锰渣中Hg、Mn平均含量分别为1. 00、26217 mg/kg,超过贵州省土壤背景值的9. 10、33. 02倍,锰主要以可交换态和有机结合态存在。浸出液中As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn、Cu、Ni均未超过《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》(GB5083. 3—2007)规定阈值,而Mn含量超过了《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。电解锰渣、浸出液对白菜、小麦及黑麦草种子的萌发和生长影响效果显著,抑制作用大小顺序依次为电解锰渣浸出液进出残渣,部分电解锰企业浸出残渣对种子萌发和生长具有一定的促进作用。     

ICP光谱结合聚类分析分析白酒产地的研究

白酒产地溯源是食品安全监管的重要内容,也是地域特色食品产业可持续发展的重要保障。本文采用微波消解结合ICP-AES和ICP-MS对来自不同产地的8个白酒样品中的K、Na、Ca、M g、Li、Al、P、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Sr、Se、Ba、Pb共17种元素进行了分析测定。原始光谱经过标准化处理后结合聚类分析,对来自江西、湖南和河北三个地区的白酒进行产地判别。结果表明,ICP光谱结合聚类分析法可对不同产地白酒进行很好的区分,对白酒原产地追溯具有指导意义。     

量子信息处理及其核磁共振实现（英文）

量子特性在信息领域中有着独特的功能，在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限。我们以液态NMR技术实现量子信息处理中的应用主题开展研究，所取得的成果包括：1）利用NMR实验实现了两个无直接耦合自旋之间的量子密集编码和三个量子位之间的量子密集编码过程。实验结果表明：量子密集编码只需传送N-1个量子位便可以传递N个经典位的信息。2）利用NMR实验实现了三种多量子算法；提出了一种实现n阶耦合变换的理论方法，根据这种方法可实现任意量子位的Deutsch-Jozsa算法。3）提出了一种基于量子克隆的量子编码和纠错方案。该方案一方面说明了量子克隆与量子纠错存在一定程度上的联系，另一方面也反映出一些量子克隆过程本身具有一定的抗消相干的能力。4）提出用二维NMR中的多量子相干实现无消相干子空间（DFS），并在实验上验证了该DFS的避错能力。本方法有效地利用了甲基中三个磁等价的氢核，把原本需要四个化学位移各不相同的核自旋构造的二逻辑位的DFS变成了只需两个化学位移各不相同的核自旋体系构造的二逻辑位的DFS，虽然用的核自旋数“更少”，却能避免更多的错误算符。用多量子相干作为量子计算中的量子位，是一种全新的概念，可以充分利用磁等价的原子核自旋来构造多个量子位，从而扩展了可利用的量子位的数目。     

佳木斯市郊区农村井水中微量元素的测定与分析

本实验采集佳木斯市郊区农村15眼民用井水,对井水中微量元素砷 As、硒 Se、锌 Zn、锰 Mn、铅 Pb、镉 Cd 的含量进行检测.采用国标检验方法中原子吸收分光光度计法和原子荧光光度计法进行测定与分析,并依据 GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》进行评价,为相关部门工作提供技术依据     

不同掺杂浓度对Mn掺杂TiO2粉末样品结构及磁性的影响

利用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂浓度的Ti1-xMnxO2胶体,在空气中500℃退火处理,利用XRD、XPS和VSM分别测量了样品的结构、价态和磁特性。研究显示掺杂浓度为2%时,样品的磁滞回线达到饱和,其饱和磁化强度为0.024emu/g。研究表明Mn4+替代Ti4+产生铁磁性,Mn3+替代Ti4+产生顺磁性,样品的磁性不是来自于第二相,而是样品的本征磁性。     

退火处理对Mn掺杂TiO2粉末样品结构及磁性的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Ti0.97Mn0.03O2胶体,在空气中退火处理,利用X射线衍射(XRD)测量了样品的结构特性,电子能谱仪(XPS)测量了样品的元素价态,并且利用振动样品磁强计(VSM)测量了样品的磁特性。研究显示900℃退火处理的样品表现出铁磁性,饱和磁化强度为0.027emu/g。研究表明样品既表现出磁滞区域又表现出顺磁性,可能是因为Mn以Mn4+和Mn3+替代了Ti4+,其中Mn4+替代Ti4+产生铁磁性,Mn3+替代Ti4+产生顺磁性。     

植物抗病途径研究获得重要发现

微生物所植物基因组学国家重点实验室郭惠珊研究组通过分析与本明炯RDR1高度同源的普通烟草（Nicotiana tabacum）的RDR1（Nt．RDRl）,发现Nt-RDR1在本明烟中过表达．非但不能提高本明烟对病毒的抗性,反而使本明炯对很多病毒出现超感表型。进一步研究发现．Nt—RDR1蛋白具有RNA沉默抑制子活性。     

一种新型磁随机存取存储器原理型器件问世

物理所韩秀峰课题组最近研制出一种新型磁随机存取存储（MRAM）原理型器件，这种存储器采用100纳米尺度下的磁矩闭合型纳米环状磁性隧道结作为存储单元，正负脉冲极化电流直接驱动比特层磁矩翻转的上作原理，解决了常规MRAM相对功耗高、仔储密度低等瓶颈问题。     

Co掺杂的ZnO基稀磁半导体薄膜的制备

采用PLD方法制备了5at.%Co掺杂的ZnO0.95 Co0.05O薄膜,以及Co,Al共掺杂的样品,并对其进行了电学及磁学性质测量,发现ZnO:Co薄膜具有室温铁磁性,同时有着优异的透光特性及良好的导电性,有着集成磁光电特性与一体的潜质。Co,Al共掺杂的样品饱和磁矩有较为明显的增强,说明样品的铁磁性可能来源于载流子浓度的增加。     

中国部分城市大气颗粒物中重金属分布规律

为了了解中国北京、上海、郑州、兰州、太原和澳门六个城市大气颗粒物中重金属的分布规律,对于其大气颗粒物中铅（Pb）、镉（Cd）、铜（Cu）、镍（Ni）、锰（Mn）、钡（Ba）、锌（Zn）、铬（Cr）、钴（Co）、钒（V）、砷（As）和锑（Sb）等元素的含量进行对比。结果表明,上海市春季与夏季的元素浓度最高,且夏季值高于春季,几种主要重金属元素中,铅元素的浓度最大,且在上海市冬季达到最大值,镉元素的浓度最小,且在兰州市夏季为最小值;上海市的重金属元素浓度值较其他城市高的多;由郑州、兰州、哈尔滨的四季的重金属元素浓度值比较得出,秋冬季节的重金属元素浓度值普遍高于春夏季节重金属元素浓度。