Mg-Al-Mn-RE系合金组织与性能研究

利用金属型铸造制备了Mg-5Al-0.3Mn-xRE (x = 0~4, wt%，RE = Ce, Nd, Sm, Y和(CeLa)混合稀土)系列合金，研究了铸态合金的组织和力学性能。利用轧制和挤压技术对优化出的合金进行了变形加工处理，并研究了合金加工后的组织和力学性能。 对于铸态合金，稀土元素不仅可以细化合金的晶粒，而且形成不同类型的Al-RE化合物，含Ce的合金中生成Al11Ce3相，含Nd或Sm的合金中，主要生成Al11Nd3 (Al11Sm3)相和少量的Al2Nd (Al2Sm)相，含Y的合金中生成Al2Y相。另外，添加稀土可以改变Mg17Al12相的形貌，使其变得更加细小、弥散。添加适量的稀土可以明显提高铸态合金在室温和150℃下的力学性能，Mg-5Al-0.3Mn-1.5Ce, Mg-5Al-0.3Mn-2Nd和Mg-5Al-0.3Mn-2Sm合金在各自的体系中具有最佳的综合力学性能。合金力学性能提高的主要原因是细晶强化、Al-RE化合物第二相强化以及减弱Mg17Al12相对合金高温力学性能的不利影响。 对Mg-5Al-0.3Mn-(1.0, 1.5, 2.0)Ce，Mg-5Al-0.3Mn-2Nd，Mg-5Al-0.3Mn-1.5(CeLa)和Mg-5Al-0.3Mn-3Y合金在300-400℃下进行了热轧制或挤压变形，与铸态合金相比，轧制和挤压合金具有更高的力学性能。轧制合金的室温抗拉强度为290-340 MPa，较铸态合金提高约50％，屈服强度约为210-260 MPa，较铸态合金提高约2倍。挤压态合金的抗拉强度为260-270 MPa，屈服强度为160-190MPa，伸长率为20-22％；150℃的力学性能也得到了明显改善。 结合热力学计算、合金化元素之间的电负性差、化合物相的生成焓数据以及相图计算，阐述了稀土化合物相的生成机制，稀土元素与Al元素之间的电负性差大于其与Mg之间的电负性差，且Al-RE相的生成焓远低于Mg-RE和Mg-Al相的生成焓，因此在Mg-Al合金中加入RE后，RE优先与Al形成Al-RE化合物。从晶粒细化、化合物强化相的生成和演变、变形加工处理的位错交互作用等方面讨论了合金的强化机制，认为细晶强化、第二相强化及形变强化是提高合金力学性能的主要机制。

钠原子激光增强电离光谱研究—以石墨杯为原子化器 原子吸收光谱法对发样中Zn、Cu、Mn、Ap的测定

、I钠原子激光增强电离光谱(LEIS)方法的研究-以石墨杯为原子化器在LEIS方法中，最常见的原子化器是火焰。但由于火焰背景噪声严重且难以克服，在火焰原子化过程中，雾化和热离解不充分，仅有10~(-2)%的分析溶液参与吸收以及火焰气体使测定元素受到高度稀释等不利因素的影响，火焰原子化限制了LEIS方法灵敏度的进一步提高。考虑到石墨炉原子化器较火焰具有取样量少，绝对灵敏度高；样品（包括固态、液态）可直接引入石墨炉内；不会发生如同火焰中所存在的干扰效应；蒸发效率和原子化效率较高，几乎全部样品都能参与吸收等优点，本工作在已建立火焰LEIS方法的实验基础上，将原子化器改换为石墨杯进行了钠原子LEIS方法的研究。到目前为止，国内外仅有的几篇有关石黑炉LEIS的研究报告中，都报导了该方法对钠原子的检出限估计可达到10~(-14)-10~(-15)克，由于此项研究尚处于探索性研究阶段，故有关方法性的系统研究几乎还未见报导。本工作在未使用任何放大器的情况下（实验条件限制）对影响钠原子LEIS信号强度的诸因互进行了实验观察。主要包括：钠原子化条件；激光束位置、阳极电压、激光输出能量、电极位置以及激光脉冲重复率对LEIS信号强度的影响等。并绘制了校准曲线，统计方法的相对标准偏差分别为11%（高浓度）18.2%（低浓度），在现有仪器条件下，还不能测出检出限，测定下限为3*10~(-9)克。对固体粉末直接进行了尝试，检测下限为5*10~(-8)克，进样是为5毫克。在进一步的研究工作中，如有条件使用低噪声的放大器及Bxear积分器，选择门检时间窗，或采用分步激发等手段，估计本方法定会达到预想的高灵敏度，检敏度至少提高了个数量级。对石墨炉原子化LEIS法来说，似比较详细的研究报告，截至实验停止时还未见报导。II原子吸收光谱法对发样中Zn、Cu、Mn、Al的测定发中微量元素ZN、Cu、Mn均属人体必需元素，与人体的生长发育和多种生理功能，临床医学等方面有着极为密切的关系，而Al则被认为是异致某种疾病的元素之一。本工作报告了用火焰法测定Zn、Cu；石墨炉法测定Al、Mn的结果，其中，对Al的测定，为摆脱基体干扰，加入改进剂Mg(NO_3)_2，并采用平台石墨炉进行试验，得到了线性较好的工作曲线，但在实际测定时，由于实验条件的限制，只能采用一般石墨管加基体改进剂对少娄样品中Al含量进行测定。Zn、Cu、Al三种元素由标准曲线法测定；而Mn由于Fe的干扰无法消除而采用标准加入法测定，并因此限制了测定样品数。Cu、ZN、Mn三种元素的回收率分别为102.8%, 99.7%, 102.5%，变异系数为9.6%, 11.3%, 9.7%，对本地居民发中（30个发样）Zn、Cu含量进行测定，Zn、Cu的含量范围为148-318ppm，7.2-15ppm，并计算了Zn/Cu比。本方法对发样中四种元素的测定结果与ICP法进行对照。两种方法测定结果吻合得较好。

钙钛石型复合氧化物La_xSr_(1-x)M_yM'_(1-y)O_3(M, M' = Mn, Fe, Co)的固体物理化学性质和催化性能的研究

钙钛石型复合氧化物由于具有许多独特的物理化学性质，如多种类型的磁性和导电性、对多种物理和化学因素的敏感性、高温下的稳定性和结构的明确易调性等长期以来一直受到固体物理、固体化学和催化科技工作者重视，本文第一部分详细总结了文献中有关这类氧化物的结构、电子状态、电磁性质、表面吸附性能、稳定性以及反应机理和催化性能等方面的重要结果。第二部分为催化剂的制备和表征方法。第三部分针对文献中研究较少的B位取代钙钛石型氧化物，系统研究了系列化合物LaM_yM'_(1-y)O_a (M, M' = Mn, Fe, Co)的固体物理化学性质和对NH3和CO氧化反应的催化性能，讨论了它们之间的关系。1. 催化剂的制备、晶体结构与光谱性质。2. LaM_yM'_(1-y)O_3(M、M' = Mn、Fe、Co)r的氧化还原性质和稳定性。3. 过渡金属离子的状态及其之间的相互作用。4. 催化剂中氧的形态。5. 氨氧化性能与固体物化性质之间的关系。6. 一氧化碳氧化与固体物化性质之间的关系。

Curie温度附近稀磁半导体(Ga,Mn)As的电学噪声谱性质

建立了自发噪声谱测量系统来研究稀磁半导体(Ga,Mn)As的电学噪声性质.通过测量(Ga,Mn)As材料的自发噪声谱,发现(Ga,Mn)As的自发涨落会随温度升高而逐渐增大,同时,外加磁场会降低(Ga,Mn)As的自发涨落,这来源于外加磁场导致的(Ga,Mn)As磁畴部分有序化.此外,不同频率的噪声随温度的变化规律有很大差异:当频率低于30 kHz的时候,噪声谱和温度的变化关系和热噪声很相似,但数值上明显大于热噪声的值;当频率在30 kHz左右的时候,噪声大小和温度成线性关系;当频率大于30 kHz以后,在相变点附近噪声大小和温度的关系出现了明显的转折,高频高温噪声的大小和热噪声的理论值非常接近.这些结果有助于深入理解(Ga,Mn)As磁性起源的物理机制.

Chemical etching of a GaSb crystal incorporated with Mn grown by the Bridgman method under microgravity conditions

A GaSb crystal incorporated with Mn has been grown by the Bridgman method on the Polizon facility onboard the FOTON-M3 spacecraft. Structural defects and growth striations have been successfully revealed by the chemical etching method. By calculating various parameters of the convection, the striation patterns can be explained, and the critical value of the Taylor number, which characterizes the convective condition of the rotating magnetic field induced azimuthal flow, was shown. The stresses generated during crystal growth can be reflected by the observations of etch pit distribution and other structural defects. Suggestions for improving the space experiment to improve the quality of the crystal are given.

第一性原理研究Mg,Si和Mn共掺GaN

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法(PWP)计算Mg,Si和Mn共掺GaN电子结构和光学性质,分析比较计算结果.计算表明:掺杂后体系均在能隙深处产生自旋极化杂质带,具有半金属性,能产生自旋注入.与Mn掺杂GaN比较,Mg共掺后能使居里温度(TC)升高,并在1.0eV出现源于Mn4+离子基态4T1(F)到4T2(F)态跃迁的较强的光吸收,而Mn掺杂GaN时位于1.3eV处的吸收峰消失;Si共掺后没能使TC升高,且在低能区无光吸收现象.

Mn掺杂GaN电子结构和光学性质研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算不同Mn浓度掺杂GaN晶体的电子结构和光学性质.计算结果表明Mn掺杂GaN使得Mn 3d与N2p轨道杂化,产生自旋极化杂质带,材料表现为半金属性,非常适于自旋注入,说明该种材料是实现自旋电子器件的理想材料,折射率在带隙处出现峰值,紫外区光吸收系数随Mn浓度的增加而增大.

外磁场对(Ga,Mn)As有效g因子的影响

利用时间分辨Kerr旋光技术测量低温下稀磁半导体Ga_(0.937)Mn_(0.063)As中光注入极化载流子的自旋进动信号,并观察到自旋极化载流子的有效g因子值随外磁场的增强而增大的反常现象.这归结于磁场导致局域化空穴转化为非局域化空穴,从而使自发磁化强度增强,有效g因子值增大.基于此物理图像,进一步给出了(Ga,Mn)As的有效g因子与外磁场的关系式.

室温下(Ga,Mn)As中载流子的自旋弛豫特性

运用飞秒时间分辨抽运-探测克尔光谱技术,研究了室温下退火及未退火(Ga,Mn)As的载流子自旋弛豫的激发能量密度依赖性,发现电子自旋弛豫时间随激发能量密度增加而增大,而在同一激发能量密度下,退火样品比未退火样品具有更短的载流子复合时间、电子自旋弛豫时间和更大的克尔转角,显示DP机理是室温下(Ga,Mn)As的电子自旋弛豫的主导机理.退火(Ga,Mn)As的超快克尔增强效应显示其在超高速全光自旋开关方面的潜在应用价值,也为(Ga,Mn)As铁磁性起源的p-d交换机理提供了证据.

Mn离子注入InAs/GaAs量子点结构材料的光电性质研究

用高能离子注入(160 keV)的方法对InAs/GaAs量子点结构进行掺杂,研究了不同退火工艺处理后量子点的光致发光和电学性能.相对于长时间退火,快速退火处理后的量子点发光通常较强.在相同的退火条件下,量子点发光峰位随着Mn注入剂量的增加,先是往高能量端快速移动,而后发光峰又往低能方向移动.后者可能是由于Mn原子进入InAs量子点,释放了InAs量子点中的应变所致.对于高注入剂量样品和长时间退火样品,变温电阻曲线在40 K附近会出现反常行为.

(Ga,Mn)As光调制反射光谱

室温下我们研究了稀磁半导体(Ga,Mn)As 的光调制反射(PR)光谱,观测到来自样品的Franz-Keldysh 振荡(FKO)信号.随着Mn原子浓度的增加,PR 线形展宽,但是临界点E_0和E_0+Δ_0没有明显的移动.根据FKO 振荡数据,计算得到样品表面电场强度随Mn原子掺杂浓度的增加而增强.测量到与Mn 原子掺杂相关的杂质带,其能量位置离GaAs价带边～100 meV.根据样品的表面电场强度和表面耗尽层模型,估算样品的空穴浓度为～10~(17) cm~(-3),较低的空穴浓度可能与样品具有较低的居里温度有关,或测量的PR信号来自于样品中外延层的部分耗尽区域.

Investigation on Fe, Mn, Zn, Cu, Pb and Cd fractions in the natural surface coatings sampled and surficial sediments collected in the Songhua River, China

Natural surface coatings sampled (NSCSs) from the surface of shingles and surficial sediments (SSs) in the Songhua River, China were employed to investigate the similarities and difference in fractions of heavy metals (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, and Cd) between NSCSs and SSs using the modified sequential extraction procedure (MSEP). The results show that the differences between NSCSs and SSs in Fe fractions were insignificant and Fe was dominantly present as residual phase (76.22% for NSCSs and 80.88% for SSs) and Fe-oxides phase (20.33% for NSCSs and 16.15% for SSs). Significant variation of Mn distribution patterns between NSCSs and SSs was observed with Mn in NSCSs mainly present in Mn-oxides phase (48.27%) and that in SSs present as residual phase (45.44%). Zn, Cu, Pb and Cd were found dominantly in residual fractions (>48%), and next in solid oxides/hydroxides for Zn, Pb and Cd and in easily oxidizable solids/compounds form for Cu, respectively. The heavy metal distribution pattern implied that Fe/Mn oxides both in NSCSs and SSs were more important sinks for binding and adsorption of Zn, Pb and Cd than organic matter (OM), and inversely, higher affinity of Cu to OM than Fe/Mn oxides in NSCSs and SSs was obtained. Meanwhile, it was found that the distributions of heavy metals in NSCSs and SSs were similar to each other and the pseudo-total concentrations of Zn, Cu, Pb and Cd in NSCSs were greater than those in SSs, highlighting the more importance for NSCSs than SSs in controlling behaviours of heavy metals in aquatic environments.

室温铁磁性Al2O3∶Mn的制备及性质

以Al2O3为衬底利用多能态离子注入法在离子注入设备上制备了一系列具有室温铁磁性的Al2O3

Effect of Annealing on Structural and Magnetic Properties of a Thick (Ga,Mn)As Layer

We investigate effects of annealing on magnetic properties of a thick (Ga,Mn)As layer, and find a dramatic increase of the Curie temperature from 65 to 115 K by postgrowth annealing for a 500-nm (Ga,Mn)As layer. Auger electron spectroscopy measurements suggest that the increase of the Curie temperature is mainly due to diffusion of Mn interstitial to the free surface. The double-crystal x-ray diffraction patterns show that the lattice constant of (Ga,Mn)As decreases with increasing annealing temperature. As a result, the annealing induced reduction of the lattice constant is mainly attributed to removal of Mn interstitial.