一、室温铁磁性半导体Mn_xGa_(1-x)Sb（论文文献综述）
关玉琴[1]（2021）在《Mn掺杂和点缺陷对ZnO磁、光性能影响的第一性原理研究》文中研究表明Mn掺杂ZnO稀磁半导体材料因具有优异的磁光特性,在太阳能电池、自旋电子器件以及光催化等领域具有广泛的应用前景。而通过调控Mn掺杂和点缺陷能够有效改善ZnO的磁光性能。但是,Mn掺杂和点缺陷对样品制备条件比较敏感,实验数据重复性差,导致加大了实验上调控Mn掺杂和点缺陷的难度。此外,掺杂体系的磁性来源、磁性机理和居里温度没有统一的结论。对系统地研究以上问题,第一性原理有一定的优势。本文用第一性原理系统地研究了Mn掺杂和点缺陷对ZnO磁光性能的影响。研究内容和结果如下:第一,研究了点缺陷对ZnO磁光性能的影响。结果显示,富锌条件下,含锌间隙（Zni）和氧空位（VO）的ZnO形成能相对较小;而富氧条件下,含锌空位(VZn)和氧间隙（Oi）的ZnO形成能相对较小。含Zni和VO的ZnO没有磁性,而含VZn和Oi的ZnO磁序态为反铁磁态。含VO和Zni的ZnO的带隙中形成施主杂质能级,吸收光谱红移。而且,杂质能级与费米能级重合,形成陷阱效应,降低电子与空穴复合率。这有利于设计和制备新型ZnO基光催化剂。含VZn和Oi的ZnO光学带隙变宽,吸收光谱都蓝移。第二,研究了不同掺杂位置的Mn(替换Zn位的表示MnZn;间隙位的表示Mni)和点空位(VZn和VO)对ZnO磁光性能的影响。不含VZn/VO的Mn掺杂ZnO中的Mn具有聚集分布的特点,而含VZn/VO的Mn掺杂ZnO中的Mn具有均匀分布的特点。含VZn的MnZn掺杂的ZnO和含VO的Mni掺杂的ZnO均有长程有序铁磁性,而且居里温度均高于室温,前者还具有明显的半金属性。掺杂体系磁性来源为以载流子为媒介的双交换作用,这与平均场近似理论和双交换机制相一致。不含VZn/VO的MnZn掺杂ZnO的吸收光谱红移,而Mni掺杂ZnO的吸收光谱蓝移。含VZn/VO的MnZn掺杂ZnO和含VO的Mni掺杂ZnO的吸收光谱都红移,而且VO对吸收光谱影响更加明显。第三,研究了不同配比量的Mn和VZn/VO对ZnO磁光性能的影响。含VZn的Mn掺杂ZnO具有半金属铁磁性,而且Mn:VZn=2:1时半金属性更强。含VO的Mn掺杂ZnO的磁性与VO没关系,而取决于Mn的掺杂量。平均场计算结果显示,含VZn/VO的Mn掺杂ZnO具有实现室温铁磁性特点。VO和VZn对ZnO:Mn的可见光吸收光谱都有影响,但是VZn影响不大。含VO的Mn掺杂ZnO的带隙中形成杂质能级,且杂质能级形成了陷阱效应,促进体系的光催化特性。而且,VO的浓度越高光学带隙越窄,说明Mn:VO比例的调节对Mn掺杂ZnO光学带隙的调整起到关键作用。第四,研究了不同价态的Mn和VZn/VO对ZnO磁光性能的影响以及机理。含中性VZn(表示V0Zn)的Mn2+掺杂ZnO的结构稳定,体系总磁矩最大。而且,掺杂体系具有室温铁磁性和半金属化特性,其磁性主要来源于以空穴为媒介的O2p和Mn3d之间的双交换作用和巡游电子自旋极化。这对设计和制备高磁矩、高居里温度的新型稀磁半导体非常有价值。VO0和V0Zn对可见光吸收光谱影响较大,而且波长在400-509nm范围内VO0的影响比较大,而波长大于509 nm时V0Zn的影响比较大。
张莹莹[2]（2021）在《氧空位对过渡金属掺杂BaSnO3稀磁性能及电子结构的影响》文中研究表明BaSnO3这一宽带隙、立方钙钛矿材料,不但兼具优异的导电性、透光性以及耐热性,还能跟过渡金属及其他钙钛矿材料很好地兼容。过渡金属元素的引入使其呈现稀磁半导体（DMSs）特性,实现抗磁性向铁磁性的转变。DMSs大都以过渡金属掺杂的形式制得,元素掺杂不但会致使母体材料产生微小晶格畸变,影响材料电子结构,产生丰富的磁光以及光学性质,同时也会引入一些内部缺陷,其中,氧空位最为常见且无法规避。基于此,本文同时开展了基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算以及材料合成实验,分别研究了氧空位对不同过渡金属元素掺杂的BaSnO3体系输运性质以及磁性的影响。研究成果如下:1、Lao.037Ba0.963SnO3体系缺陷形成能的DFT计算结果表明,氧空位是该体系内部最可能产生的内部缺陷。进而,我们研究了不同氧空位浓度对La0.037Ba0.963SnO3体系电子输运性质的影响。DFT计算结果显示,氧空位的引入改变了La0.037Ba0.963STiO3体系的电子结构,在禁带中引入了额外的局域态,这些局域态使得La3+贡献的自由电子被束缚于O和Sn原子的周围,致使材料表现出较差的输运性能。2、我们通过实验以及DFT计算研究了氧空位浓度对Ru0.037Ba0.963SnO3体系磁性的影响趋势,研究结果表明,样品内氧空位浓度的增加,使其铁磁性被削弱。为了研究这一影响趋势产生的原因,我们计算了不同氧空位浓度的Ru0.037Ba0.963SnO3体系的自旋分辨的分态密度（DOS）,结果显示,Ru0.037Ba0.963SnO3晶胞内,氧空位的引入以及氧空位个数的增加使得自旋向上和自旋向下电子态由最初的不对称分布逐渐演变为完全对称分布,这很好地解释了为何Ruo.037Ba0.963SnO3的铁磁性随氧空位浓度增加而降低。根据本文的研究结果,通过优化实验条件来控制材料内的氧空位浓度,材料的铁磁性有望得以提升。3、我们通过实验和DFT计算研究了 Mo掺杂的BaSnO3体系的磁性特征。电子顺磁共振（EPR）数据证明,BaMo0.0625SnO.9375O3-δ材料内存在氧空位,且实验测得的铁磁性明显低于未包含自旋轨道耦合（SOC）的DFT计算结果。因此,在计算BaMo0.0625Sn0.937503-δ材料的分态密度和能带结构的时候,我们考虑了包含于SOC内的小部分轨道贡献。修正后的DFT计算结果表明,随着氧空位浓度的增加,费米能级附近的总态密度显着下降,导带的色散明显降低,同时禁带中还出现了深的局域态。这些结果有助于理解为何具有一定氧空位浓度的BaMo0.0625Sn0.9375O3-δ材料在实验上呈现出较弱的铁磁性。该工作证明,在进行DMSs的磁性研究时,轨道电子态的作用是不容忽视的。
张凯[3]（2021）在《低维磁性材料的理论设计与模拟》文中提出身处当下信息时代的二十一世纪,随着摩尔法则的逐渐失效,开发和设计用于信息读取、存储和传输的新型材料和电子器件显得尤为重要。近年来,自旋电子器件的提出为信息存储技术开辟了一条新的研究途径。相比于一般电子器件利用电子电荷来进行信息处理,自旋电子学材料致力于操控电子的自旋这一自由度。在理想情况下,由于在回路中仅存在自旋极化电流而不存在电荷电流,将不会在自旋器件中产热从而降低能耗。同时与基于电荷的传统半导体电子器件相比,这些新颖的器件还具有非易失性、更高的数据存储速度和集成密度。自旋电子学已在磁场传感、磁阻随机存取存储器、自旋场效应晶体管等获得应用。目前磁性材料是实现自旋器件最为常用的核心组成部分,其中而根据磁性材料电子结构特征的不同,可以将其分类为磁性金属、半金属、磁性半导体以及双极磁性半导体等。这些材料可以实现自旋电流的产生、注入、传输以及存储和外场调控。而为了实现器件的小型化,发展纳米尺度自旋器件是未来的趋势。所以,为满足这一需求,设计可合成的低维磁性材料具有科学和应用意义。随着计算方法和计算资源的快速发展,理论计算模拟在新材料开发中扮演越来越重要的角色。这是因为理论计算不仅能从原子尺度出发研究结构和性能的关系,同时和实验共同形成理论模拟加实验验证的新模式节约成本。所以,本文借助第一性原理密度泛函理论和结构全局搜索方法等设计一系列实验可行的低维磁性结构并系统探究电子结构特征及其性能调控。本文共分为七章。第一章介绍自旋电子器件的发展状况,低维磁性材料的研究状况和当前的挑战与目标。在第二章中我们简要介绍密度泛函理论的核心知识,包括理论基础、基本近似方法、Kohn-Sham方程、交换关联泛函以及基于密度泛函理论的软件包。第三章,我们利用第一性原理计算通过构建异质结和原子掺杂这两种策略分别在非磁材料中引入自旋极化。第一部分我们通过在非磁半导体二硫化钼（MoS2）中引入线型原子掺杂获得一系列具有局域自旋极化的复合结构。其中我们考虑采用硼、碳、氮和氟元素替换一排硫原子以及分别用过渡金属锰、铁、钴、镍取代一排钼原子来引入磁性。结果表明可以在缺陷附近引入自旋极化并且发生量子相变转变为铁磁金属或铁磁半导体,此外通过施加应力的方式还能调控不同电子态之间的转变。第二部分我们选取自然界存在的室温反铁磁半导体三氧化二铬（Cr2O3）作为衬底通过搭建异质结的方式对非磁的单层MoS2进行自旋注入,计算结果表明衬底表面的铬原子会与硫原子发生轨道杂化,电子从衬底转移至MoS2使其产生自旋极化。由于时间反演对称性的破坏以及自旋轨道耦合效应使得单层MoS2能谷在高对称点（±K）处简并性破坏从而引发23.4meV的塞曼分裂,此外分裂数值可以通过外加电场调控。第三部分是对实验合作工作的理论分析。实验上在Cr2O3衬底表面生长了少层石墨烯,仪器表征表明石墨烯是产生空穴掺杂。我们通过搭建简化模型,计算结果显示电子确实是从石墨烯向衬底转移,同时在石墨烯中引入自旋极化,这对于发展石墨烯基自旋器件具有重要意义。第四章,我们借助理论计算探讨分子尺度过渡金属硫属化物一维超细纳米线在自旋电子器件中的应用前景。首先我们构筑五种不同纳米线结构来确定不同元素组合下的基态构像,然后确定磁基态及稳定性。电子结构计算表明这些纳米线具有丰富的本征性质,如非磁、铁磁和反铁磁半导体,它们的磁矩以及磁耦合基态可以通过晶体场理论得以解释。此外电子或空穴注入能实现铁磁半导体向半金属的转变,而纳米线本身的扭曲程度也可以调整自身带隙的大小。这些有趣的电子和磁学性质及其可调控性使过渡金属硫属化物一维超细纳米线成为自旋电子学材料的一个新家族。第五章,由晶体场理论可知,中心金属离子的轨道能级占据取决于两个因素,即中心离子价态以及配体种类。所以我们考虑改变配位环境这一策略能否在非磁材料中引入孤对电子从而诱导本征磁性?基于近期实验合成Janus钼硫硒（MoSSe）这一崭新结构形式,我们在非磁单层钛硫族化物基础上搭建了一系列Janus TiXY（X=S,Se,Te;Y=H,F）结构来验证这一猜想。计算结果表明氢或氟原子替换一侧硫族原子后钛离子价态由正四价转变为正三价,在3d轨道产生一个未配对电子使得材料产生本征磁性。这些Janus单层纳米片都具有铁磁基态以及良好的结构稳定性,能带结构展示TiSH,TiSeH和TiTeF是自旋无带隙半导体,TiSF和TiSeF是铁磁半金属,特别的是TiTeH是双极磁性半导体。蒙特卡罗模拟给出居里转变温度都高于室温。此外在单层TiTeH中由于存在重元素碲具有强自旋轨道耦合作用,根据巨磁能带效应通过自旋取向翻转可以实现半导体到金属性的量子相变以及部分能带交叉和打开能隙的拓扑电子态转变。通过计算模拟我们不仅证实改变配位环境是诱导本征铁磁材料的有效策略,同时我们提出的Janus TiXY纳米片可作为应用于自旋电子器件的理想候选材料。第六章,我们基于铁氮化物设计具有超高自旋传输速率自旋电子学材料。首先我们将拓扑学和磁学结合在平面拓扑五元环铁氮化物（pp-Fe4N2）中获得Nodal-Loop（NL）半金属性并且展现室温铁磁性,全局结构搜索表明在二维受限条件下是所有平面结构中能量最有利的。此外这一结构可以通过沿体相Fe2N[001]方向剥离超薄原子层自发弛豫后获得,这意味着实验上可以通过选择合适的衬底外延生长制备。在全局结构搜索中我们也得到众多非平面铁氮化物,我们选取能量最低的三种结构,模拟结果表明都是具有狄拉克锥的铁磁金属,居里温度可达226～556 K。第七章,我们借助高通量这一新兴手段,以平面拓扑五元环和Lieb晶格为基础,考虑金属与非金属双元素组合,最终从2940种组合中获得58个稳定平面结构,未被报道的结构共有47个,其中平面拓扑五元环结构38个,具有Lieb晶格的平面拓扑四元环20个。这些新结构展示了丰富的本征性质,如磁性、半导体性、狄拉克、外尔以及NL半金属性。部分结构展示了 Lieb-like能带和局域的平带特征,为探究新型物理效应提供潜在的真实材料平台。我们通过高通量计算获得了平面拓扑五环、四环双元素金属化合物的小型数据库,也为进一步探究更为复杂的多元素平面结构提供了借鉴基础。
崔佳萌[4]（2020）在《钙钛矿氧化物薄膜的缺陷、界面和物性耦合研究》文中提出在新型多参量复合量子功能材料的设计和探寻中,钙钛矿氧化物及其层状类钙钛矿衍生结构因其丰富的结构和物理内涵备受研究者青睐。材料中自旋、轨道、晶格和电荷等序参量间的强相互关联能够诱导出诸多新颖的物理功能特性,包括多铁、透明导电、拓扑绝缘体、高温超导以及庞磁电阻等,对信息存储及自旋电子器件等方面的发展具有重要意义。然而,多自由度的灵活可调同样意味着（类）钙钛矿氧化物研究的复杂性和高挑战性。因此,更好地理解材料中的物理作用机制,才能为（类）钙钛矿氧化物多功能器件的开发和应用提供更多理论和实验基础。本论文着眼于（类）钙钛矿氧化物外延薄膜的缺陷、界面以及物性耦合研究,按材料类型可分为简单钙钛矿和复杂铋层状类钙钛矿氧化物两部分。我们首先从简单钙钛矿结构材料入手,选定在透明导电氧化物半导体方面极具潜力的锡酸钡为研究载体,探讨氧空位对材料结构和电输运性质的调控作用;以此为基础,利用界面工程技术,组合锡酸钡与铁电单晶衬底制备钙钛矿氧化物异质结,进一步研究异质界面多种序参量耦合对材料电学性质的调控。然后,我们将简单钙钛矿薄膜制备与研究中积累的经验应用到复杂层状类钙钛矿自然超晶格的构建上,研究了单相层状氧化物薄膜中的磁电耦合效应。第一章对课题研究背景进行了综述。我们首先简要介绍了（类）钙钛矿氧化物结构和物性的基本特征、晶格缺陷及异质结界面对钙钛矿的调控作用;然后回顾了本论文研究重点关注的简单钙钛矿BaSnO3基透明导电氧化物和铋层状类钙钛矿氧化物多铁磁电耦合材料的发展近况。第二章介绍了薄膜材料制备与性能表征的主要手段。本论文主要通过脉冲激光沉积技术制备外延单晶薄膜;为了获得预期薄膜样品,我们使用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）和扫描透射电子显微镜（STEM）等表征手段确认薄膜的晶格结构、形貌和成分信息。进一步物性测试和机制分析中需要用到的磁性、铁电性和电输运等性质的表征技术也在这一章中进行了具体阐述。第三章中,我们讨论了氧空位对La0.04Ba0.96SnO3薄膜电输运性质的调控和内在物理调制机理。通常,缺氧BaSnO3-δ中氧空位被认为是孤立点缺陷,作为电子施主向氧化物提供自由电子载流子形成n型掺杂。然而本章实验中我们发现,缺氧的La0.04Ba0.96SnO3薄膜与已见报道的缺氧BaSnO3薄膜典型行为相反,随氧空位含量增长,薄膜表现出明显的金属-绝缘体转变,与此同时载流子浓度和迁移率也明显降低。结合第一性原理计算,我们将这一现象归结于体系中额外引入氧空位的影响,并提出了由VO"和LaBa’相互作用产生强电子局域化的理论解释。基于La3+离子施主掺杂,低生长氧压下产生的氧空位使BaSnO3禁带中引入额外束缚能级。由此,La3+掺杂提供的自由电子被局域在超晶胞中邻近的O和Sn原子中,带间态主要由O 2p和Sn 5s5p能带加上少量Sn4d轨道杂化形成。第四章中,在氧空位调控基础上,我们优化La0.04Ba0.96SnO3的电输运性质,并利用界面工程技术将其与（001）0.7Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.3PbTiO3铁电单晶衬底结合,构建钙钛矿异质结,观察不同厚度La0.04Ba0.96SnO3沟道层原位栅压控制下的电阻调制现象。我们建立了基于耗尽层的界面电荷模型和基于弛豫效应的应变调控模型,将异质结界面应变和极化电荷对电阻调制的贡献分离,并很好地模拟了铁电栅压控制下的电阻变化情况。晶格应变调制在整个薄膜内部基本保持稳定,接近界面时,薄膜初始应变状态或缺陷态的改变使电阻-应变系数有所增加;与此同时,由于电荷屏蔽的短程特征,电荷效应诱导的电致电阻变化在界面区域占主导,随膜厚降低显着增强。两者的协同作用使得薄膜电阻变化-电场曲线显现出厚度依赖的调控特征,随膜厚降低从蝴蝶形转变为方形。第五章中,我们制备了高质量的（001）取向SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18薄膜并表征了其磁电耦合特性。为了获得更平整的异质外延界面,我们精确控制实验条件并引入导电缓冲层以最小化氧空位和层错等缺陷对薄膜性质的影响。XRD、AFM和STEM等表征手段表明薄膜具有高的异质外延质量、平整的表面形貌以及5层类钙钛矿结构的重复周期。磁性测试反映SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18薄膜在室温下展现出弱的铁磁行为和典型的磁滞回线。压电力显微镜（PFM）分析证实了薄膜主要沿c轴的自发铁电极化方向（面外方向上观察到了明显的铁电畴结构翻转）,表明样品具有室温铁电性。更为重要的是,基于扫描探针显微（SPM）技术,我们直接可视化地呈现出薄膜的电控磁极化现象,这充分证明了SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18薄膜室温下的磁电耦合特征,表明其在实现基于电写磁读的数据存储器件应用上具有巨大潜力。最后,在文末第六章中,我们对全文工作进行了总结,并针对后续可开展的研究工作的相关思路提出展望。
于爽[5]（2020）在《自旋和电荷分别掺杂的稀磁半导体的制备与新奇物性研究》文中指出电荷与自旋掺杂的“捆绑”是传统稀磁半导体（Diluted Magnetic Semiconductor,DMS）的固有缺陷。为了克服这一难题,本论文研制了一系列电荷与自旋掺杂机制分离的新型稀磁半导体,并在这些材料中通过引入化学压力有效的增强了铁磁关联和居里温度;揭示了材料中铁磁关联范围与自旋浓度之间的关系;在自旋玻璃态中发现了-94%以上的巨大负磁阻等新奇物性。具体内容包括:一、稀磁半导体的物理压力效应已经得到了广泛的研究,而该类材料中的化学压力效应却少有关注。我们基于本课题组之前发现的稀磁半导体材料（Sr,Na）（Cd,Mn）2As2,将其中原子半径较大的Sr2+替换为原子半径较小的Ca2+,得到了新型稀磁半导体（Ca,Na）（Cd,Mn）2As2。相比（Sr,Na）（Cd,Mn）2As2,（Ca,Na）（Cd,Mn）2As2的晶格体积收缩了6%,这表明化学压力的成功引入。同时,（Cd,Mn）As层内的键长由2.712?缩短为2.700?、键角由103.6°转变为108.9°。由此看出（Ca,Na）（Cd,Mn）2As2具有更为理想的[Mn As4]四面体构型和更短的Mn-As键长,这增大了p-d轨道杂化强度从而增强了其铁磁性相互作用。以上因素最终导致（Ca,Na）（Cd,Mn）2As2的最高居里温度比（Sr,Na）（Cd,Mn）2As2提高了50%,最大饱和磁矩提高了100%。第一性原理计算表明,通过元素替代引入的化学压力相当于对Sr Cd2As2施加了3.6GPa的外界压力,这与薄膜中晶格失配产生的应力是可以相比拟的,未来可以在薄膜中重现类似的压力调控效应。二、对于稀磁半导体而言,局域自旋间交换关联的作用范围对理解其铁磁性起源至关重要。经典的（Ga,Mn）As等材料中由于电荷与自旋“捆绑”效应,无法在单独调控电荷或自旋条件下研究铁磁交换作用的范围。因此前人的研究,没有得到交换作用距离（短程或长程）与Mn掺杂量或居里温度的对应关系。为了破解以上难题,我们研制了稀磁半导体（Ca,Na）（Zn,Mn）2Sb2,并利用该材料中电荷与自旋掺杂分离的特性,系统研究了单独调控Mn浓度（自旋浓度）对铁磁交换关联作用的影响。我们利用Arrott plot技术系统研究了居里温度附近的临界行为,从而确定了与之对应的铁磁关联范围。在固定载流子浓度的前提下,Mn掺杂量低时（小于10%）材料表现出短程铁磁关联;而当Mn掺杂量超过阈值时,铁磁关联范围逐渐向长程过渡。这是首次在稀磁半导体中观察到局域自旋浓度与铁磁交换作用距离的清晰规律,将为稀磁半导体铁磁性机制的探索提供重要线索。三、稀磁半导体的载流子浓度较低,可以很容易通过控制载流子浓度来调节其输运性质和铁磁温度,这是其优于金属材料重要特性之一。因此,输运性质的研究是稀磁半导体领域的重要研究方向,其中具有复杂形成机制的磁阻效应在基础研究和实际应用两方面都具有极其重要的意义。本文中,我们发现了一种新型的稀磁半导体材料Na（Zn,Mn）Sb。系统的磁学性能表征表明,该材料在低温下表现为自旋玻璃行为;令人惊讶的是,这种仅有短程磁有序的材料,其最大负磁阻高达-94%。结合ARPES、STM和第一性原理计算,我们发现随着Mn含量的提高,Na（Zn,Mn）Sb逐渐打开能隙。不过磁场并不改变材料的能隙宽度,因此我们认为其反常的巨大负磁阻与短程磁有序密切相关。这是在稀磁半导体中第一次观察到短程磁有序诱导的巨磁阻效应。
刘燚[6]（2020）在《掺杂对In2S3光/磁特性及电子结构影响研究》文中进行了进一步梳理自旋电子学器件同时利用了电子的自旋和电荷属性,具有速度快、存储密度大、体积小、能耗低和非易失性等诸多优点在电子信息科学与技术领域具有十分广阔的应用前景。稀磁半导体被视为制造自旋电子学器件最具潜力的后备材料,现已成为该领域的研究热点。若把材料的光学、电学以及磁学性能结合到一起,将产生集磁光电为一体的新一代多功能自旋电子学器件。硫化铟（In2S3）具有缺陷尖晶石结构,其晶体中存在大量的空位缺陷,有利于客体离子的掺入。此外In2S3还具有低毒、高化学稳定性和良好的光学、电学性质,已被广泛应用于光催化、太阳能电池、自旋依赖的光电器件等多功能设备中。掺杂作为改变半导体材料性能的有效手段,通过不同浓度的元素掺杂可实现对材料光学和磁学性质的调控。本论文以In2S3为主体材料,选取稀土元素（Gd、Tm、Sm）和过渡金属（Cu）作为掺杂剂,制备出了具有发光、光电和室温铁磁性的In2S3基纳米颗粒。实验研究了掺杂浓度对其光学和磁学性能的影响,并通过第一性原理计算对体系的电子结构和磁性来源进行了系统分析。本文的主要研究成果如下:1.利用气-液相化学反应方法制备了四方相未掺杂和不同掺杂浓度的In2S3:Gd纳米颗粒,其晶粒尺寸约为3-5 nm。紫外-可见吸收光谱显示样品在可见光范围具有很强的吸收,并且随着掺杂浓度的增加,带隙值呈现出先增加后减小的规律。由于所制备样品的粒径小于In2S3的激子波尔半径（33.8 nm）,致使样品的光致发光（PL）光谱发生了蓝移,表现出明显的量子限制效应,同时Gd掺杂浓度可影响PL光谱的强度。磁性测量结果表明制备的样品具有室温铁磁性,饱和磁化强度随Gd掺杂浓度的增加呈先增加后减小的趋势,并基于束缚磁极化子理论对该现象做出了合理解释。第一性原理计算表明,铁磁性由In空位和掺杂的Gd3+离子所致,磁矩贡献主要来自于In空位周围最邻近的S 3p态和Gd 4f态。2.合成出了不同掺杂浓度的In2S3:Tm纳米颗粒（粒径尺寸3-5 nm）,掺杂稀土元素Tm导致体系光吸收边红移、带隙减小,同时在686 nm和789 nm处观察到了Tm3+离子3H6→3H2,3和3H6→3H4能级跃迁的吸收峰。较低Tm掺杂浓度导致样品PL强度增强,当掺杂浓度超过1.22 at.%时,由于发生浓度淬灭现象PL强度减弱,经分析浓度淬灭机制为电偶极-电偶极相互作用。样品荧光寿命随Tm掺杂浓度的增加而减小,证明了基质In2S3和掺杂Tm3+离子之间存在有效的能量传递。通过对p-Si/In2S3异质结构的光电性能测试,说明Tm3+离子的引入显着提高了In2S3对可见光的敏感性。此外,In2S3:Tm纳米颗粒还显示出了室温铁磁性,通过改变Tm掺杂浓度,样品的饱和磁化强度可调。从理论计算的态密度图可知,Tm掺杂后带隙减小、载流子浓度增加,样品的铁磁性主要由Tm 4f轨道电子提供。3.制备了具有较高纯度的未掺杂和不同掺杂浓度的In2S3:Sm纳米颗粒（大约3-5 nm）,通过调节Sm掺杂浓度可调控体系的带隙值,并且掺杂可增加样品的内部缺陷、降低局域对称性,从而增强PL强度。所制备的样品均显示出室温铁磁性,并且随Sm掺杂浓度的增加饱和磁化强度表现出先升高再下降的趋势。未掺杂In2S3纳米颗粒显示出的微弱铁磁性由晶体生长过程中所形成的空位缺陷引起,通过第一性原理计算证实了In2S3的磁性由In空位诱导。包含In空位和Sm掺杂的复合缺陷体系的磁性来自于In空位周围最近邻的S 3p态和Sm 4f态。能带结构计算结果表明,体系跃迁类型为间接跃迁并且掺杂Sm元素后禁带宽度减小,与紫外-可见漫反射光谱的测试结果一致。4.研究了具有室温铁磁性的纯In2S3和In2S3:Cu纳米颗粒,通过改变Cu掺杂量可调节晶体的光吸收带边位置,同时掺杂可增加样品的缺陷态进而导致PL强度增强。样品的饱和磁化强度随Cu掺杂浓度的增加而单调增大,说明Cu掺杂能够增强In2S3的铁磁性。通过第一性原理计算表明In空位对诱导In2S3:Cu铁磁性起到了至关重要的作用,Cu掺杂后体系的自旋极化现象由S 3p和Cu 3d态之间的轨道杂化引起,磁矩贡献主要来自于In空位周围S原子的3p态和Cu原子的3d态。
高强[7]（2020）在《钙钛矿SrSnO3薄膜的能带调控及物性研究》文中研究说明在新型器件设计和满足应用需求等方面,半导体材料的能带调控被认为是一项十分关键的技术。钙钛矿结构锡酸盐（ASnO3）（A=Sr,Ba,Ca）是一类新型宽带隙半导体材料,其带隙宽度约为3.04.5 eV。其中,SrSnO3因具有高的载流子迁移率、热稳定性和光学透明性等好的物理性质而被广泛研究。而且,由于SrSnO3带隙较大并灵活可调,使其在光电子器件应用方面有很大的潜力。本论文基于SrSnO3材料,利用脉冲激光沉积技术制备SrSnO3薄膜,并对其进行能带调控研究,主要探讨了氧空位自掺杂、离子掺杂以及应力对薄膜的晶体结构、能带结构和物理性质的影响,并结合第一性原理计算证实实验的可靠性。本论文主要开展以下三个方面的工作:（1）含氧空位SrSnO3外延薄膜的能带与室温铁磁性研究:采用脉冲激光沉积技术,在（001）取向的LaAlO3单晶衬底上通过调节沉积氧压及真空退火成功地制备了含氧空位SrSnO3外延薄膜,并研究了氧空位对SrSnO3薄膜的结构、光学和磁学性质的影响。结果表明,随着沉积氧压的逐渐降低,薄膜的晶胞体积和氧空位浓度逐渐增大;在可见光范围内薄膜的透光率约75%,光学带隙从4.56eV逐渐增加到5.21 eV。同时,在薄膜中观察到了室温铁磁性,并且饱和磁化强度随着薄膜沉积氧压的降低从4.46 emu/cm3增加到7.69 emu/cm3,并结合理论计算对SrSnO3中氧空位诱导的能带变化和室温铁磁性起源作出了解释。（2）La、Pb掺杂SrSnO3外延薄膜的能带及电学性质研究:采用脉冲激光沉积技术,研究了La和Pb掺杂对SrSnO3外延薄膜的微观结构、光学和电学性能的影响。结果表明,随着Pb掺杂量的增加,SrSn1-xPbxO3（x=0-1,SSPO）薄膜的面内晶格常数从4.053?增加到4.178?;光学带隙从4.43 eV逐渐降低至2.16 eV,同时在可见光波长范围内保持高的透光率,并通过理论计算发现Pb掺杂SrSnO3的能带减小是因为导带底部周围的Pb 6s和Sn 5s轨道发生了重叠所导致。同时还研究了在SSPO薄膜中掺入5%La时的电学性质。结果表明,对于Pb掺杂量x=1的薄膜,具有最小的室温电阻率(5′10-4Ω×cm)和最大的电子迁移率（39.9cm2/V×s）。（3）应力状态下SrSnO3外延薄膜的能带结构研究:采用脉冲激光沉积技术,在（001）取向的LaAlO3和MgO衬底上成功地生长了不同厚度（8.5-340 nm）的SrSnO3外延薄膜,并结合密度泛函理论模拟方法研究了应力对薄膜结构和能带的影响。晶体结构研究结果表明,随着薄膜厚度的逐渐减小分别生长在LaAlO3和MgO衬底上薄膜所受面内的双轴压应力和张应力逐渐增加。LaAlO3衬底上的薄膜随着面内压应力的增加,其带隙从4.44 eV增加到5.59 eV,而生长在MgO衬底上薄膜随着张应力的增加,其带隙从4.57 eV增加到5.61 eV。而对于生长在MgO衬底上的薄膜研究,发现随着面内张应力的增加薄膜中产生了更多的氧空位,并通过理论计算对应力导致薄膜能带结构的变化作出了解释。
徐萌[8]（2020）在《In2-xCrxO3薄膜/PMN-PT单晶异质结构的铁电场效应研究》文中指出场效应晶体管（FETs）具有低功耗、抗辐射能力强、热稳定性好等优势,不仅广泛应用于铁电存储器、电容器件、波导管等微电子元件中,更是研究铁电场效应、磁电耦合效应、量子霍尔效应等物理效应的重要器件。但由于传统栅极本身性能的限制,场效应晶体管无法满足大幅度、非易失性调控的要求。随着对高性能铁电材料研究的深入,研究者开始尝试用具有剩余极化的铁电材料替代传统的绝缘栅极材料,构建了一种新型的场效应晶体管—铁电场效应晶体管。铁电场效应晶体管主要由铁电栅极材料和功能薄膜整合而成。一方面,铁电栅极材料本身具有剩余极化,所以通过电场诱导的铁电极化反转可实现对薄膜的载流子浓度及其相关性能的可逆、非易失性调控。另一方面,In2O3基的宽带隙氧化物半导体具有禁带宽、可见光透过率高、载流子迁移率高等优点,可以广泛应用于透明显示器、智能玻璃、发光二极管、自旋电子器件等众多微电子领域。而且In2O3基半导体的载流子浓度较低,这对于我们设计基于In2O3半导体薄膜材料的铁电场效应晶体管,实现对其载流子浓度及相关物理性能的非易失、大幅度的调控提供了可能。在本论文中,我们选取了具有优异铁电、压电性能的（1-x）Pb Mg1/3Nb2/3O3-x Pb Ti O3（PMN-PT）单晶作为衬底,在其上外延生长In2-xCrxO3薄膜,构建“In2-xCrxO3薄膜/PMN-PT铁电单晶”结构的铁电场效应晶体管,以期实现对In2-xCrxO3薄膜性能原位、非易失性调控,并深入In2-xCrxO3薄膜中与载流子浓度相关的物理性能的内在耦合机制。本论文的研究工作主要围绕以下三个方面进行:（1）采用脉冲激光沉积法在（001）取向和（111）取向的PMN-PT铁电单晶衬底上生长In2-xCrxO3薄膜,构建“In2-xCrxO3薄膜/PMN-PT铁电单晶”结构的铁电场效应晶体管。我们优化了制备工艺,并系统研究了薄膜制备工艺参数（沉积温度、沉积气压、衬底取向）和薄膜厚度对薄膜的结构、形貌、电学性能和铁电场效应的影响。研究表明;沉积温度T=600℃,沉积氧压P=25 Pa,PMN-PT（111）衬底为最优制备条件。并且因为铁电场效应是界面效应,薄膜的厚度越小,铁电场效应对薄膜电阻的调控幅度越大。（2）在（111）取向的PMN-PT衬底上生长不同Cr掺杂量的In2-xCrxO3（0≤x≤0.11）薄膜,通过对PMN-PT施加沿厚度方向的电场,研究衬底极化反转对薄膜载流子浓度、费米能级、电阻、磁电阻的影响。研究表明通过PMN-PT的极化反转诱导的极化电荷,可以调控薄膜中的电子-电子相互作用、弱局域化作用以及各种电子散射作用,最终对薄膜的电输运行为产生影响。此外,利用双能带模型和Khosla-Fischer理论模型对薄膜的低温磁阻数据进行拟合可以发现:In2-xCrxO3薄膜的正磁阻主要起源于s-d交换作用引起的能级劈裂作用,而负磁阻则归因为磁场对自旋散射的抑制作用。其中能级劈裂作用引起的正磁阻分量MR（+）对载流子浓度更敏感,因此温度和铁电场效应引起载流子浓度的变化对磁电阻大小和正负号的调控主要取决于MR（+）。（3）在In2-xCrxO3/PMT-PT铁电场效应晶体管的基础上,我们从应用的角度分析此器件的可靠性和稳定性,并结合离子液体、光照等调控手段,实现多态存储。研究表明,通过对In1.89Cr0.11O3/PMN-PT异质结施加正、负脉冲电场,In1.89Cr0.11O3的电阻变化幅度达到52277%,并且可以在稳定的低阻态（“ON”态）和高阻态（“OFF”态）之间来回切换。这种调控性能稳定、可重复性高,无论撤去极化电场超过12个小时还是经过200多次脉冲循环,In1.89Cr0.11O3薄膜的“ON”和“OFF”态都有很好的稳定性。此外,将离子液体DEME-TFSI或光照与PMN-PT铁电单晶结合,利用多种调控手段对In1.89Cr0.11O3薄膜的电阻性能进行调控,我们增大了In2-xCrxO3/PMT-PT铁电场效应晶体管的调控幅度,并分析了多种调控手段对In2-xCrxO3薄膜的调控机制。
杨艳敏[9]（2020）在《零带隙半导体PbPdO2电性与磁性的理论研究》文中研究指明PbPdO2是一种新型的零带隙半导体,特殊的能带结构使其具有对温度、电场、电流和磁场等外部影响极其敏感的物理属性。同时利用过渡族金属元素（如Co、Mn、Ni等）替代PbPdO2中金属晶格位或利用氧空位调控都会使得半导体产生新颖的物理特性,如奇特的巨电致电阻和庞磁电阻效应,这将有力促进PbPdO2半导体在自旋电子器件和新能源材料领域中的广泛应用,因此近年来零带隙PbPdO2半导体材料引起了科研人员的广泛关注。基于实验报道的PbPdO2基半导体多样性且新颖的电学和磁学特性,本工作采用第一性原理密度泛函理论（DFT）和Monte Carlo模拟PbPdO2基半导体在不同微结构下的电学和磁学行为。项目研究内容可分为以下几个部分:（1）研究块体PbPdO2材料特殊的能带结构和原子结构稳定性。利用Phonopy软件研究材料的晶格振动,计算结果表明在PbPdO2的平衡结构的声子谱中不存在虚频成分,稳定的PbPdO2结构的晶格常数与实验测量结果吻合地很好。当PbPdO2在沿a、b和c轴方向有应变（即晶格常数偏差）时,材料的电子能带结构发生了金属绝缘体转变,这时部分声子谱出现了虚频,材料结构变得不稳定。研究结果表明PbPdO2材料的物理性能对晶格常数的变化十分敏感,要想制备出结构稳定且性能优良的PbPdO2基半导体材料,实验制备过程中必须充分考虑外部因素（掺杂缺陷、烧结温度等）对材料结构的影响,以确保获得晶体结构稳定的PbPdO2半导体材料。（2）采用第一性原理研究Co取代不同Pd晶格位下的PbPd0.875Co0.125O2的电子能带结构。计算结果表明,由于Co-O-Co（180°）间接交换效应,Co原子形成绝缘体反铁磁基态;而在一个独特的分子场诱导下会产生能带交叉和p-d耦合,它们导致了Co掺杂的PbPdO2的金属铁磁性。进一步结合蒙特卡罗模拟方法,研究了PbPd0.875Co0.125O2的磁化强度随温度和磁场变化曲线（M-T和M-H曲线）,通过与实验上的测量结果进行比较分析,提出了PbPd0.875Co0.125O2稀磁半导体高温铁磁性的起源。研究结果为未来设计具有高居里温度（Tc）的自旋电子器件提供了新的思路。（3）采用第一性原理,系统地研究了具有（002）择优取向的PbPdO2和PbPd0.75Co0.25O2二维薄膜的电子能带结构和电学性能。研究结果表明,应变导致的PbPdO2能带结构变化与键角和键长的变化密切相关:在二维平面内沿不同方向的单轴应变所诱导的电荷载流子浓度变化呈现出不同的各向异性特征;利用应变效应可以使得PbPd0.75Co0.25O2二维薄膜的电荷载流子浓度增加5～6个数量级。计算结果很好地解释了在大应变诱导下PbPdO2基材料形成的奇特电学性质,这同时也进一步提出了掺杂PbPdO2可能是一种极具应用前景的压阻材料。（4）采用第一性原理,系统地研究了应变对具有（002）择优取向的二维PbPdO2薄膜电子结构的调制。计算结果表明,二维PbPdO2薄膜具有较小的间接间隙,在二维薄膜上施加2%的压缩或拉伸应变,则会发生间接-直接带隙转变。利用价导带不同点的电荷密度差,对这种应变引起的间接-直接带隙转变进行了详细的分析,利用由于Pd-O键在应变下的键长和角度的变化、以及电荷转移和电荷极化的势垒很好地解释了应变作用下PbPdO2间接-直接带隙转变。同时发现对于（002）择优取向二维PbPdO2薄膜,沿x轴方向,理论计算的电子和空穴的载流子迁移率分别为11645.31和694.6 cm2V-1s-1,沿y轴方向,电子和空穴的载流子迁移率分别为935.05和16.05cm2V-1s-1。计算的PbPdO2二维薄膜的电子迁移率大于二维MoS2(∽400 cm2V-1s-1)的迁移率,与InSe(∽103cm2V-1s-1)和黑磷烯(103104 cm2V-1s-1)相当。研究结果表明,层状结构的PbPdO2有望成为高迁移率的电子器件。（5）构建合理的二维不同取向PbPdO2薄膜的界面晶格失配应变效应的模型,研究了沉积薄膜（100）Mg O晶格失配外延层（（211）和（002）取向的应变PbPdO2薄膜）的界面结构以及界面晶格失配应变效应对PbPdO2薄膜能带结构的影响。研究结果表明,如果将PbPdO2薄膜的界面晶格失配应变限定在5%范围内,二维PbPdO2薄膜的带隙结构不会发生显着改变,理论结合很好地与实验结果吻合,这充分论证了所构建的界面模型的科学性和可行性,将为后续的理论研究奠定了很好的基础。（6）采用第一性原理研究了（002）和（211）择优取向二维PbPdO2薄膜的电子结构。计算结果表明,施加电场可以使得（002）和（211）择优取向PbPdO2二维薄膜表现出不同的带隙和载流子浓度变化行为。相比于（211）择优取向的PbPdO2薄膜,（002）择优取向的PbPdO2薄膜的带隙较小,但其带隙对电场调制表现出很高的灵敏度。同时,在（002）择优取向PbPdO2二维薄膜中,电阻率的电场调制率可达3～4个数量级,研究结果很好解释了PbPdO2的巨电致电阻的可能起源。
黄元琪[10]（2020）在《掺杂氧化镓外延薄膜的生长、相变及物性调控研究》文中指出氧化镓（Ga2O3）,一种直接带隙的超宽禁带半导体材料,在电力电子器件,如日盲光电探测器、场效应晶体管、发光二极管、信息存储器、气敏传感器、透明导电电极等领域中有着巨大的应用前景。在Ga2O3的五种同分异构体（α,β,γ,ε和δ）中,β相最常见,稳定性最好,研究最为广泛。然而,β-Ga2O3的单斜结构使其在主流衬底上的外延质量较难提高,其本征的n型导电特性也在一定程度上限制了它在功率器件方面的发展。因此,发掘其它亚稳相在不同领域中的应用潜力,以及实现高质量外延薄膜的相可控生长,是Ga2O3材料进一步发展的必经之路。掺杂工艺是调节晶格应力、诱发结构相变、提高结晶质量、优化物理特性的一种行之有效的应用技术。本论文采用激光分子束外延法和金属有机化学气相沉积法两种生长技术,制备了不同生长条件下的Fe、Mn、Mg掺杂Ga2O3外延薄膜。系统地探究了掺杂浓度、衬底温度、沉积室压强和热退火处理对薄膜的结晶质量、相变过程和基本物性的影响。为不同晶相的Ga2O3外延薄膜在不同领域中的应用前景,提供了可靠的理论和实验依据。主要的研究成果如下:（1）采用激光分子束外延法,通过调节Fe掺杂浓度、衬底温度和生长氧压,成功地在蓝宝石衬底上实现了β-Ga2O3和γ-Ga2O3外延薄膜的相可控生长。首次报道了如何使用X射线衍射的极图测试方法,对β-Ga2O3和γ-Ga2O3两种晶体结构进行有效的、低成本的、无损的相变分析。通过Fe掺杂对空位缺陷浓度和薄膜结晶质量进行调控,成功提高了 Ga2O3薄膜的半绝缘特性,多数高质量的外延薄膜在150 V的外置偏压下,仍能保持纳安级别的电流值。通过第一性原理计算和实验数据相结合,证实了 Fe掺杂γ-Ga2O3材料在稀磁半导体方面的巨大应用潜力。在掺杂浓度为9.62 at%的γ-Ga2O3:Fe薄膜中,观察到了约5.73μB/Fe的室温饱和磁矩值,其领先于目前大多数的文献报道。（2）采用激光分子束外延法,在蓝宝石衬底上制备了不同掺杂浓度的γ-（Ga1-xMnx）2O3薄膜。薄膜的结晶质量、室温铁磁性和日盲光电探测性能,都随着掺杂浓度的升高,先增强后减弱。研究结果发现,当x=0.04时,薄膜拥有最大的饱和磁化强度。当外加磁场平行＆垂直于样品表面时,其饱和磁矩值分别为1.54&0.35μB/Mn,表现出了明显的磁各向异性。同时,基于该γ-（Ga0.96Mn0.04）2O3薄膜制备的日盲光电探测器,具有最低的暗电流,最大的光暗比和最短的响应时间。其优异的物理特性,主要来自于Mn掺杂对薄膜的晶体结构、带隙及载流子的调控作用。（3）探索了生长温度、沉积室压强和后位退火对ε-Ga2O3薄膜的晶体结构、结晶质量和基本物性的影响。在制备得到的ε-Ga2O3外延薄膜上进一步生长了微量Mg掺杂的ε-Ga2O3薄膜,并对其基本物性进行了研究。其中,基于非故意掺杂的高质量ε-Ga2O3外延薄膜制备的肖特基型Au/ε-Ga2O3/Au日盲光电探测器,在外置偏压为5 V时,暗电流仅为19.7 pA,R250 nm/R280nm和R250nm/R400 nm的抑制比分别可达4.2 × 102和1.3 × 104,表现出了优异的波长选择性;在5μW/cm2和40μW/cm2的光照强度下,其光暗比分别可达6.03 × 102和1.82 × 104,说明该器件对微弱的光源信号具有较好的探测能力,证实了 ε-Ga2O3外延薄膜在日盲光电探测器方面可观的应用前景。
二、室温铁磁性半导体Mn_xGa_(1-x)Sb（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、室温铁磁性半导体Mn_xGa_(1-x)Sb（论文提纲范文）
（1）Mn掺杂和点缺陷对ZnO磁、光性能影响的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 稀磁半导体的研究情况 |
| 1.2 稀磁半导体的磁性来源 |
| 1.2.1 RKKY理论 |
| 1.2.2 平均场理论 |
| 1.2.3 双交换作用理论 |
| 1.2.4 束缚磁极化子(BMP)理论 |
| 1.3 半导体吸收光谱 |
| 1.3.1 能带带尾效应 |
| 1.3.2 伯斯坦-莫斯(B-M)效应 |
| 1.3.3 带隙重整化效应 |
| 1.4 ZnO的结构与性质 |
| 1.5 ZnO基稀磁半导体的研究现状 |
| 1.5.1 无掺杂ZnO磁光性能的研究进展 |
| 1.5.2 磁性离子掺杂ZnO的磁光性能研究进展 |
| 1.5.3 非磁性离子掺杂ZnO的磁光性能研究进展 |
| 1.6 研究目的和研究内容 |
| 1.7 创新点 |
| 第二章 理论与计算方法 |
| 2.1 理论方法 |
| 2.1.1 绝热(Born-Oppenheimer)近似 |
| 2.1.2 单电子(Hartree)近似 |
| 2.1.3 Hartree-Fock近似 |
| 2.2 密度泛函(DFT)理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 局域密度近似(LDA) |
| 2.2.4 广义梯度近似(GGA) |
| 2.2.5 杂化密度泛函 |
| 第三章 本征点缺陷对ZnO磁光性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与计算方法 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 结构和稳定分析 |
| 3.3.2 电子结构和磁性分析 |
| 3.3.3 磁性机理分析 |
| 3.3.4 光学性质分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同掺杂位置的Mn和点空位对ZnO磁光性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型与计算方法 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 结构、形成能和磁矩分析 |
| 4.3.2 磁性来源分析 |
| 4.3.3 磁性机理分析 |
| 4.3.4 居里温度分析 |
| 4.3.5 光学性质分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 不同配比量的Mn和点空位对ZnO磁光性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型与计算方法 |
| 5.2.1 理论模型 |
| 5.2.2 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 形成能分析 |
| 5.3.2 磁性和半金属化分析 |
| 5.3.3 磁性来源分析 |
| 5.3.4 居里温度分析 |
| 5.3.5 光学性质分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 不同价态的Mn和点空位对ZnO磁光性能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法与模型 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 结构与稳定性分析 |
| 6.3.2 电子结构与磁性分析 |
| 6.3.3 磁性机理分析 |
| 6.3.4 磁性与居里温度 |
| 6.3.5 光学性质分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（2）氧空位对过渡金属掺杂BaSnO3稀磁性能及电子结构的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 钙钛矿型氧化物 |
| 1.1.1 阳离子掺杂的钙钛矿型氧化物 |
| 1.1.2 钙钛矿型稀磁半导体的研究现状 |
| 1.1.3 BaSnO_3型稀磁氧化物 |
| 1.2 稀磁半导体概述 |
| 1.2.1 自旋电子学 |
| 1.2.2 稀磁材料的基本概念 |
| 1.2.3 稀磁半导体的发展历史 |
| 1.2.4 稀磁材料的基本性质 |
| 1.2.4.1 磁学性质 |
| 1.2.4.2 磁光和光学性质 |
| 1.2.4.3 磁电输运性质 |
| 1.2.4.4 磁晶各向异性 |
| 1.3 稀磁氧化物中的磁性产生机理 |
| 1.3.1 直接交换模型 |
| 1.3.2 间接交换模型 |
| 1.3.3 双交换模型 |
| 1.3.4 RKKY相互作用模型 |
| 1.3.4.1 传导电子的极化 |
| 1.3.4.2 4f特征电子间的间接交换作用 |
| 1.3.5 平均场理论模型 |
| 1.3.6 束缚磁极子模型 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 第一性原理和实验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 第一性原理计算 |
| 2.2.1 绝热近似 |
| 2.2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.2.1 局域密度近似 |
| 2.2.2.2 广义梯度近似 |
| 2.2.3 关联电子态 |
| 2.2.4 布洛赫定理 |
| 2.2.5 平面波方法和赝势 |
| 2.2.5.1 平面波方法 |
| 2.2.5.2 赝势方法 |
| 2.2.5.3 赝势的推导 |
| 2.2.5.4 模守恒赝势和超软赝势 |
| 2.2.6 计算软件介绍 |
| 2.2.6.1 VASP(the Vienna ab initio simulation package,VASP) |
| 2.2.6.2 MS(Material Studio) |
| 2.3 样品的制备、结构和磁性研究 |
| 2.3.1 陶瓷样品的制备 |
| 2.3.2 样品的结构表征 |
| 2.3.2.1 粉末X射线衍射技术(XRD) |
| 2.3.2.2 电子顺磁共振 |
| 2.3.2.3 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.2.4 紫外可见光吸收谱 |
| 2.3.2.5 拉曼光谱 |
| 2.3.3 样品的磁性测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 缺陷对La掺杂BaSnO_3电子结构的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算与模拟方法 |
| 3.3 La_(0.037)Ba_(0.963)SnO_3体系的DFT计算结果与分析 |
| 3.3.1 缺陷形成能 |
| 3.3.2 La_(0.037)Ba_(0.963)SnO_(3-δ)体系的电子结构研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 氧空位对Ru掺杂BaSnO_3铁磁性的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 Ru_(0.037)Ba_(0.963)SnO_(3-δ)粉末的制备 |
| 4.2.2 Ru_(0.037)Ba_(0.963)SnO_(3-δ)粉末的结构和磁性分析 |
| 4.2.3 Ru_(0.037)Ba_(0.963)SnO_(3-δ)体系的计算与模拟 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 实验结果分析 |
| 4.3.2 DFT计算结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 轨道态在Mo掺杂BaSnO_3铁磁性研究中的作用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 Mo掺杂BaSnO_3材料的合成 |
| 5.2.2 Mo掺杂BaSnO_3材料的结构和物性研究 |
| 5.2.3 BaMo_(0.0625)Sn_(0.9375)O_(3-δ)体系的计算与模拟 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 实验结果分析 |
| 5.3.2 BaMo_(0.0625)Sn_(0.9375)O_(3-δ)体系的DFT计算结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）低维磁性材料的理论设计与模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 低维自旋电子学材料研究现状 |
| 1.1 自旋电子器件 |
| 1.2 自旋电子学材料 |
| 1.2.1 铁磁半金属 |
| 1.2.2 铁磁半导体 |
| 1.3 磁性遇上维度 |
| 1.4 挑战与目标 |
| 第2章 计算量子化学基础 |
| 2.1 薛定谔方程 |
| 2.1.1 Born-Oppenheimer近似 |
| 2.1.2 单电子近似 |
| 2.1.3 Hartree-Fock方程 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Thomas-Fermi-Dirac模型 |
| 2.2.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.3 交换关联泛函 |
| 2.3.1 局域密度近似(LDA) |
| 2.3.2 广义梯度近似(GGA) |
| 2.3.3 杂化泛函 |
| 2.3.4 其他泛函 |
| 2.4 计算软件包 |
| 第3章 非本征二维磁性材料的设计 |
| 3.1 单层二硫化钼晶体中一维缺陷诱导的磁性 |
| 3.1.1 背景介绍 |
| 3.1.2 计算细节 |
| 3.1.3 结果与讨论 |
| 3.1.4 小结 |
| 3.2 磁性衬底诱导二硫化钼塞曼分裂及其电场调控 |
| 3.2.1 背景介绍 |
| 3.2.2 计算细节 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 3.3 磁性衬底诱导石墨烯纳米片自旋极化 |
| 3.3.1 实验背景介绍 |
| 3.3.2 计算细节 |
| 3.3.3 结果与讨论 |
| 3.3.4 小结 |
| 第4章 一维过渡金属硫属化物分子纳米线 |
| 4.1 无机分子纳米线 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 稳定结构 |
| 4.3.2 纳米线磁性与电子结构分析 |
| 4.3.3 载流子掺杂调控 |
| 4.3.4 纳米线堆积与扭转 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 Janus结构中配位环境诱导的室温磁性 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 计算细节 |
| 5.3 异族元素替换构建Janus单层铁磁体 |
| 5.3.1 稳定结构 |
| 5.3.2 磁性和电子结构 |
| 5.3.3 Janus TiTeH中的巨磁能带效应 |
| 5.3.4 双层Janus结构及异质结 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 具有自旋极化狄拉克锥和节点环的二维铁氮化物 |
| 6.1 具有节点环半金属性的平面拓扑五元环铁氮化物 |
| 6.1.1 研究背景 |
| 6.1.2 计算细节 |
| 6.1.3 结果与讨论 |
| 6.1.4 小结 |
| 6.2 具有狄拉克半金属性的二维铁氮化物 |
| 6.2.1 研究背景 |
| 6.2.2 计算细节 |
| 6.2.3 结果与讨论 |
| 6.2.4 小结 |
| 第7章 高通量搜索平面拓扑结构 |
| 7.1 高通量搜索平面拓扑五元环结构 |
| 7.1.1 拓扑五元环研究进展 |
| 7.1.2 高通量搜索及计算细节 |
| 7.1.3 结果分析与讨论 |
| 7.1.4 小结 |
| 7.2 高通量搜索稳定平面Lieb晶格结构 |
| 7.2.1 Lieb晶格研究进展 |
| 7.2.2 高通量搜索及计算细节 |
| 7.2.3 结果分析与讨论 |
| 7.2.4 小结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）钙钛矿氧化物薄膜的缺陷、界面和物性耦合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 (类)钙钛矿氧化物及其界面 |
| 1.2.1 钙钛矿氧化物的晶体结构和物性 |
| 1.2.2 简单钙钛矿氧化物中的缺陷 |
| 1.2.3 钙钛矿氧化物异质结的界面调控 |
| 1.2.4 复杂层状类钙钛矿氧化物 |
| 1.3 简单钙钛矿BaSnO_3基透明导电氧化物 |
| 1.3.1 钙钛矿BaSnO_3基透明导电氧化物 |
| 1.3.2 钙钛矿BaSnO_3基氧化物的缺陷研究 |
| 1.3.3 钙钛矿BaSnO_3基氧化物的异质结调控 |
| 1.4 复杂铋层状类钙钛矿结构氧化物 |
| 1.4.1 铋层状类钙钛矿结构氧化物概述 |
| 1.4.2 铋层状类钙钛矿结构氧化物磁电耦合效应的发展现状 |
| 1.5 本论文研究工作 |
| 1.5.1 氧空位对简单钙钛矿La_(0.04)Ba_(0.96)SnO_3薄膜物性的调控 |
| 1.5.2 钙钛矿BaSnO_3基半导体/铁电异质结界面效应的研究 |
| 1.5.3 复杂层状类钙钛矿SrBi_5Fe_(0.5)Co_(0.5)Ti_4O_(18)外延单晶薄膜的磁电耦合研究 |
| 参考文献 |
| 第2章 薄膜材料的制备与性能表征手段 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 外延单晶薄膜的制备 |
| 2.2.1 靶材的制备 |
| 2.2.2 脉冲激光沉积技术 |
| 2.2.3 反射式高能电子衍射仪 |
| 2.3 薄膜材料的微结构和形貌表征 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 原子力显微镜 |
| 2.3.3 扫描透射电子显微镜 |
| 2.4 薄膜材料的物性测试手段 |
| 2.4.1 磁性测试 |
| 2.4.2 铁电测试 |
| 2.4.3 电输运表征 |
| 2.4.4 扫描探针显微系统 |
| 参考文献 |
| 第3章 La_(0.04)Ba_(0.96)SnO_3薄膜氧空位诱导的强电子局域化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验与表征技术 |
| 3.3 不同氧压下LBSO薄膜的晶格结构与氧空位分析 |
| 3.3.1 XRD薄膜晶格结构分析 |
| 3.3.2 XPS氧空位分析 |
| 3.4 不同氧空位浓度LBSO薄膜的电输运性质 |
| 3.5 LBSO薄膜中其他缺陷对电输运性质贡献的讨论 |
| 3.5.1 穿线位错 |
| 3.5.2 晶界 |
| 3.5.3 其他晶格点缺陷 |
| 3.5.4 氧空位作用的进一步讨论 |
| 3.6 基于第一性原理的能带结构和态密度分析 |
| 3.7 LBSO/STO异质结的透射光谱 |
| 3.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 BaSnO_3基半导体/铁电异质结的界面效应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验与表征技术 |
| 4.3 薄膜的晶格和微结构表征 |
| 4.3.1 XRD晶格结构分析 |
| 4.3.2 STEM截面微结构分析 |
| 4.4 基于掠入射X射线衍射的不同深度薄膜的应变传递研究 |
| 4.5 不同厚度LBSO沟道层栅压调控下的电输运性质变化 |
| 4.6 应变与界面电荷效应的分离与建模分析 |
| 4.6.1 晶格应变的电阻调制 |
| 4.6.2 界面电荷的电阻调制 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 层状类钙钛矿SrBi_5Fe_(0.5)Co_(0.5)Ti_4O_(18)外延薄膜的磁电耦合研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验与表征技术 |
| 5.3 SBFCT薄膜的结构和元素分析 |
| 5.3.1 xRD晶格结构分析 |
| 5.3.2 STEM显微结构表征 |
| 5.3.3 XAS元素价态分析 |
| 5.4 磁性表征 |
| 5.4.1 VSM测试 |
| 5.4.2 XMCD测试 |
| 5.5 基于SPM技术的铁电与磁电耦合表征 |
| 5.5.1 室温铁电测试 |
| 5.5.2 电控磁畴翻转 |
| 5.6 静电和静磁作用模拟 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 后续研究工作展望 |
| 6.2.1 BaSnO_3基氧化物研究展望 |
| 6.2.2 铋层状类钙钛矿磁电耦合材料研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（5）自旋和电荷分别掺杂的稀磁半导体的制备与新奇物性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 磁性半导体的发展历程 |
| 1.2.1 浓缩磁性半导体 |
| 1.2.2 Ⅱ-Ⅵ族稀磁半导体 |
| 1.2.3 Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体 |
| 1.2.4 Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体 |
| 1.2.5 Ⅳ族稀磁半导体 |
| 1.2.6 氧化物稀磁半导体 |
| 1.2.7 自旋与电荷分离的稀磁半导体 |
| 1.3 磁性起源的理论发展 |
| 1.3.1 RKKY基本理论 |
| 1.3.2 基于平均场的Zener理论模型 |
| 1.3.3 针对氧化物型DMS的束缚磁极子模型 |
| 1.3.4 双交换作用机制 |
| 1.4 稀磁半导体目前的应用 |
| 1.5 本论文出发点和研究内容 |
| 第2章 实验仪器与方法 |
| 2.1 样品的制备 |
| 2.1.1 固相反应法生长多晶 |
| 2.1.2 熔融法生长单晶 |
| 2.1.3 溶液法生长单晶 |
| 2.2 晶体形貌、结构、成分表征 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 扫描电子显微镜 |
| 2.3 物性表征设备与方法 |
| 2.3.1 综合物性测量系统(PPMS) |
| 2.3.2 磁性测量系统(SQUID-VSM) |
| 2.3.3 角分辨光电子能谱(ARPES) |
| 2.3.4 扫描隧道显微镜(STM) |
| 2.3.5 电子顺磁共振(ESR) |
| 第3章 (Ca,Na)(Cd,Mn)_2As_2化学压力效应研究 |
| 3.1 研究动机 |
| 3.2 样品制备 |
| 3.3 晶体结构研究 |
| 3.4 磁学性质研究 |
| 3.5 电输运性质研究 |
| 3.6 第一性原理计算 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 (Ca,Na)(Zn,Mn)_2Sb_2铁磁交换作用的研究 |
| 4.1 研究动机 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.3 晶体结构研究 |
| 4.4 基本磁学性质研究 |
| 4.5 电学性质研究 |
| 4.6 临界行为研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 “111”型Na(Zn,Mn)Sb的制备与物性研究 |
| 5.1 研究动机 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.3 晶体结构研究 |
| 5.4 磁学性质研究 |
| 5.5 电学性质研究 |
| 5.6 巨磁阻效应研究 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 (Ba,K)(Zn,Mn)_2Sb_2的制备与物性研究 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 样品制备 |
| 6.3 物性研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历及发表文章目录 |
（6）掺杂对In2S3光/磁特性及电子结构影响研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 自旋电子学的发展 |
| 1.2 稀磁半导体材料 |
| 1.2.1 稀磁半导体简介 |
| 1.2.2 稀磁半导体内的磁性机制 |
| 1.3 In_2S_3基纳米材料的研究概况 |
| 1.3.1 In_2S_3的晶体结构 |
| 1.3.2 In_2S_3的制备及其应用 |
| 1.4 掺杂对半导体纳米材料的调控研究 |
| 1.4.1 掺杂对材料光学性质的调控 |
| 1.4.2 掺杂对材料磁学性质的调控 |
| 1.5 论文的选题意义及主要研究内容 |
| 第二章 样品的制备及表征方法 |
| 2.1 样品制备方法 |
| 2.1.1 待反应溶液的配制 |
| 2.1.2 掺杂In_2S_3纳米颗粒的制备过程 |
| 2.1.3 In_2S_3:Tm纳米颗粒薄膜的制备 |
| 2.1.4 样品的生长机制 |
| 2.2 测试仪器 |
| 2.3 计算方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Gd掺杂In_2S_3纳米颗粒的磁学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 In_2S_3:Gd纳米颗粒的结构表征 |
| 3.2.1 样品的XRD和 EDS分析 |
| 3.2.2 样品的高分辨和选区电子衍射分析 |
| 3.2.3 样品的XPS分析 |
| 3.3 In_2S_3:Gd纳米颗粒的紫外可见吸收光谱研究 |
| 3.4 In_2S_3:Gd纳米颗粒的光致发光性质研究 |
| 3.5 In_2S_3:Gd纳米颗粒的红外光谱研究 |
| 3.6 In_2S_3:Gd纳米颗粒的磁性研究 |
| 3.7 第一性原理计算对样品中磁性来源的研究 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 Tm掺杂对In_2S_3荧光、光电和磁学性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 In_2S_3:Tm纳米颗粒的结构表征 |
| 4.2.1 样品的XRD分析 |
| 4.2.2 样品的高分辨和选区电子衍射分析 |
| 4.2.3 样品的XPS分析 |
| 4.3 In_2S_3:Tm纳米颗粒的紫外可见漫反射光谱研究 |
| 4.4 In_2S_3:Tm纳米颗粒的发光性能 |
| 4.4.1 In_2S_3:Tm纳米颗粒的光致发光性质研究 |
| 4.4.2 In_2S_3:Tm纳米颗粒的荧光衰减和能量转移效率分析 |
| 4.5 In_2S_3:Tm样品的光电性能分析 |
| 4.6 In_2S_3:Tm样品的磁性研究 |
| 4.7 第一性原理计算对In_2S_3:Tm样品的电子结构分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 In_2S_3:Sm室温铁磁性起源的实验和理论分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 In_2S_3:Sm纳米颗粒的结构表征 |
| 5.2.1 样品的XRD和 EDS分析 |
| 5.2.2 样品的形貌和微观结构分析 |
| 5.2.3 样品的XPS分析 |
| 5.3 In_2S_3:Sm纳米颗粒的紫外可见漫反射光谱研究 |
| 5.4 In_2S_3:Sm纳米颗粒的光致发光性质研究 |
| 5.5 In_2S_3:Sm纳米颗粒的磁性研究 |
| 5.6 第一性原理计算分析样品中的磁性来源 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 缺陷诱导的Cu掺杂In_2S_3纳米颗粒的铁磁性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 In_2S_3:Cu纳米颗粒的结构表征 |
| 6.2.1 样品的XRD分析 |
| 6.2.2 样品的高分辨和选区电子衍射分析 |
| 6.2.3 样品的XPS分析 |
| 6.3 In_2S_3:Cu纳米颗粒的紫外可见吸收光谱研究 |
| 6.4 In_2S_3:Cu纳米颗粒的光致发光性质研究 |
| 6.5 In_2S_3:Cu纳米颗粒的磁性研究 |
| 6.6 第一性原理计算分析样品中的磁性来源 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 结论、创新点与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士期间论文成果 |
| 致谢 |
（7）钙钛矿SrSnO3薄膜的能带调控及物性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 钙钛矿锡酸盐材料 |
| 1.2.1 钙钛矿锡酸盐材料的晶体结构和物理性质 |
| 1.2.2 ASnO_3(A=Sr,Ba)薄膜的研究现状及应用 |
| 1.3 ASnO_3(A=Sr,Ba)薄膜的存在问题及发展方向 |
| 1.4 本论文的选题意义和研究内容 |
| 1.4.1 本论文的选题意义 |
| 1.4.2 本论文的研究内容 |
| 1.4.3 本论文的结构 |
| 第二章 薄膜的制备、表征及性能测试 |
| 2.1 实验试剂和仪器 |
| 2.2 薄膜的制备 |
| 2.2.1 靶材烧制 |
| 2.2.2 脉冲激光沉积技术 |
| 2.2.3 离子减薄仪(PIPS) |
| 2.3 薄膜的表征方法与性能测试 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.4 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.4 薄膜的性能测试 |
| 2.4.1 光学性能测试 |
| 2.4.2 电学性能测试 |
| 2.4.3 磁学性能测试 |
| 2.4.4 密度泛函理论(DFT) |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 含氧空位SrSnO_3外延薄膜的能带与室温铁磁性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同氧氛围下SrSnO_3薄膜的制备与结构表征 |
| 3.2.1 含氧空位SrSnO_3薄膜的脉冲激光沉积法 |
| 3.2.2 含氧空位SrSnO_3薄膜的晶体结构 |
| 3.3 含氧空位SrSnO_3薄膜的光学性能和能带调控 |
| 3.4 真空退火下SrSnO_3薄膜的结构与光学性质 |
| 3.5 含氧空位SrSnO_3薄膜的磁学性质 |
| 3.6 含氧空位SrSnO_3构型的理论计算研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 La,Pb掺杂SrSnO_3外延薄膜的能带及电学性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 La,Pb掺杂SrSnO_3薄膜的制备与结构表征 |
| 4.2.1 La,Pb掺杂SrSnO_3薄膜的脉冲激光沉积法 |
| 4.2.2 La,Pb掺杂SrSnO_3薄膜的晶体结构 |
| 4.2.3 Pb掺杂SrSnO_3薄膜的微观结构 |
| 4.2.4 Pb掺杂SrSnO_3薄膜的表面化学成分 |
| 4.3 La,Pb掺杂SrSnO_3薄膜的光学性能和能带调控 |
| 4.4 La,Pb掺杂SrSnO_3薄膜的电学性能 |
| 4.5 Pb掺杂SrSnO_3构型的理论计算研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 应力状态下SrSnO_3外延薄膜的能带结构研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 应力调控SrSnO_3薄膜的制备与结构表征 |
| 5.2.1 应力调控SrSnO_3薄膜的脉冲激光沉积法 |
| 5.2.2 应力调控SrSnO_3薄膜的晶体结构 |
| 5.3 应力调控SrSnO_3薄膜的光学性能和能带调控 |
| 5.4 应力调控SrSnO_3构型的理论计算研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文总结 |
| 6.2 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间出版或发表的论着、论文 |
| 致谢 |
（8）In2-xCrxO3薄膜/PMN-PT单晶异质结构的铁电场效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 铁电场效应晶体管简介 |
| 1.2.1 铁电场效应晶体管的特点及发展历程 |
| 1.2.2 铁电栅极材料简介 |
| 1.2.3 铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)铁电材料简介 |
| 1.2.4 铁电栅极材料对沟道材料性能的调控 |
| 1.3 氧化铟宽禁带半导体 |
| 1.3.1 In_2O_3的晶体结构 |
| 1.3.2 In_2O_3的能带结构 |
| 1.3.3 In_2O_3的磁性和磁电阻效应 |
| 1.4 离子液体调控的特征及机理 |
| 1.5 本论文概要 |
| 1.5.1 本论文的研究意义 |
| 1.5.2 本论文的研究内容 |
| 第二章 样品的制备与表征 |
| 2.1 样品的制备 |
| 2.1.1 脉冲激光沉积技术 |
| 2.1.2 小型离子溅射仪 |
| 2.2 样品的微结构和成分表征 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 原子力显微镜和压电力显微镜 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 透射电子显微镜 |
| 2.2.5 X射线光电子能谱 |
| 2.3 样品的物理性能表征 |
| 2.3.1 宏观铁电性和压电性分析 |
| 2.3.2 综合物性测量系统 |
| 2.4 本章总结 |
| 第三章 In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT铁电场效应晶体管的制备和性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PMN-PT铁电单晶衬底的铁电和压电性能 |
| 3.3 In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结的制备方法 |
| 3.3.1 In_(2-x)Cr_xO_3 靶材的制备 |
| 3.3.2 In_(2-x)Cr_xO_3 薄膜的制备 |
| 3.4 In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结的制备工艺及其对铁电场效应的影响 |
| 3.4.1 沉积温度对In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结中铁电场效应的影响 |
| 3.4.2 沉积气压对In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结中铁电场效应的影响 |
| 3.4.3 衬底取向对In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结中铁电场效应的影响 |
| 3.4.4 薄膜厚度对In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结中铁电场效应的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 铁电场效应对In_(2-x)Cr_xO_3薄膜电输运性能的调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同Cr含量的In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结的制备及基本表征 |
| 4.2.1 In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT样品的制备 |
| 4.2.2 In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结的形貌和结构表征 |
| 4.3 In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结中铁电场效应对费米能级的调控 |
| 4.4 In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结中铁电场效应对低温电输运的调控 |
| 4.5 In_(2-x)Cr_xO_3/PMN-PT异质结中铁电场效应对磁电阻的调控 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 In_(2-x)Cr_xO_3/PMT-PT异质结的器件稳定性及多态存储的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 In_(2-x)Cr_xO_3/PMT-PT铁电场效应晶体管的器件稳定性研究 |
| 5.3 离子液体和铁电单晶对In_(2-x)Cr_xO_3薄膜电阻的双调控作用 |
| 5.4 光照和铁电单晶对In_(2-x)Cr_xO_3薄膜电阻的双调控作用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 攻读博士期间发表的论文和研究成果 |
（9）零带隙半导体PbPdO2电性与磁性的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 零带隙及自旋零带隙半导体 |
| 第二节 PbPdO_2零带隙半导体研究进展 |
| 第三节 本文的选题依据、意义和研究内容 |
| 第二章 理论基础和计算软件简介 |
| 第一节 密度泛函理论基础 |
| 1.Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.Kohn-Sham方程 |
| 3.广义梯度近似 |
| 第二节 晶格动力学理论 |
| 第三节 经典自旋模型的Monte Carlo模拟 |
| 第四节 计算软件简介 |
| 第三章 PbPdO_2零带隙半导体的原子结构和稳定性 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 理论模型 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第四章 Co掺杂PbPdO_2半导体的高温铁磁性起源 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 理论模型 |
| 1.第一性原理计算 |
| 2.经典自旋体系中的Monte Carlo模拟 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第五章 面内任意取向单轴应力对二维PbPdO_2和PbPd_(0.75)Co_(0.25)O_2薄膜输运性质的调制 |
| 第一节 研究背景和意义 |
| 第二节 模型和计算细节 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第六章 应力对二维(002)择优取向PbPdO_2薄膜的间接-直接带隙的调制及载流子迁移率的计算 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 理论模型与计算细节 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第七章 界面晶格失配对二维PbPdO_2薄膜带隙的影响 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 理论模型 |
| 1.界面构建 |
| 2.两种表面超原胞的构建 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第八章 电场对不同择优取向PbPdO_2薄膜电子能带特性的调制 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 模型和计算细节 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第九章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）掺杂氧化镓外延薄膜的生长、相变及物性调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氧化镓材料简介 |
| 1.2.1 历史背景 |
| 1.2.2 晶体结构及基本性质 |
| 1.3 掺杂氧化镓外延薄膜的应用前景及研究进展 |
| 1.3.1 日盲光电探测器 |
| 1.3.2 稀磁半导体 |
| 1.3.3 发光器件 |
| 1.3.4 其它领域 |
| 1.4 研究内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 制备方法及表征技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 薄膜的制备方法 |
| 2.2.1 激光分子束外延 |
| 2.2.2 金属有机化学气相沉积 |
| 2.2.3 磁控溅射 |
| 2.3 薄膜的表征技术 |
| 2.3.1 X射线衍射 |
| 2.3.2 X射线光电子能谱 |
| 2.3.3 显微技术 |
| 2.3.4 紫外可见吸收光谱及光致发光谱 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于Fe掺杂Ga_2O_3半绝缘薄膜的稀磁半导体 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 薄膜的生长及相变分析 |
| 3.2.1 薄膜的生长条件探索 |
| 3.2.2 薄膜的掺杂浓度 |
| 3.2.3 薄膜的晶体结构及相图 |
| 3.2.4 薄膜的元素成分及键态 |
| 3.2.5 薄膜的微观结构及形貌 |
| 3.3 薄膜的光学和电学特性 |
| 3.3.1 薄膜的光学性质及带隙 |
| 3.3.2 薄膜的暗电流及绝缘性 |
| 3.4 γ-Ga_2O_3:Fe薄膜稀磁半导体 |
| 3.4.1 第一性原理计算分析 |
| 3.4.2 薄膜的室温铁磁性 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于γ-Ga_2O_3:Mn磁性薄膜的日盲光电探测器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 薄膜的生长及缺陷分析 |
| 4.2.1 薄膜的生长及相变分析 |
| 4.2.2 薄膜的键态及元素组分 |
| 4.2.3 薄膜的截面及表面形貌 |
| 4.3 薄膜的基本物理特性 |
| 4.3.1 薄膜的吸收光谱及带隙 |
| 4.3.2 薄膜的光致发光特性 |
| 4.3.3 薄膜的室温铁磁性 |
| 4.4 Ga_2O_3:Mn日盲光电探测器 |
| 4.4.1 器件制备 |
| 4.4.2 器件的I-V特性 |
| 4.4.3 器件的I-t特性 |
| 4.4.4 性能评估 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于高质量ε-Ga_2O_3外延薄膜的日盲光电探测器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 薄膜的生长与基本表征 |
| 5.2.1 薄膜的生长条件探索 |
| 5.2.2 薄膜的晶体结构及相变分析 |
| 5.2.3 薄膜的微观形貌 |
| 5.2.4 薄膜的吸收光谱及带隙 |
| 5.2.5 薄膜的元素组成 |
| 5.3 ε-Ga_2O_3日盲光电探测器 |
| 5.3.1 器件制备 |
| 5.3.2 光谱选择性 |
| 5.3.3 器件的I-V特性 |
| 5.3.4 器件的I-t特性 |
| 5.3.5 性能评估 |
| 5.4 ε-Ga_2O_3:Mg日盲光电探测器 |
| 5.4.1 器件的I-V特性 |
| 5.4.2 器件的I-t特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果列表 |
| 一、学术论文 |
| 作为第一作者 |
| 作为合作作者 |
| 二、专利 |
| 三、参加的会议 |
四、室温铁磁性半导体Mn_xGa_(1-x)Sb（论文参考文献）
- [1]Mn掺杂和点缺陷对ZnO磁、光性能影响的第一性原理研究[D]. 关玉琴. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [2]氧空位对过渡金属掺杂BaSnO3稀磁性能及电子结构的影响[D]. 张莹莹. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]低维磁性材料的理论设计与模拟[D]. 张凯. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]钙钛矿氧化物薄膜的缺陷、界面和物性耦合研究[D]. 崔佳萌. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]自旋和电荷分别掺杂的稀磁半导体的制备与新奇物性研究[D]. 于爽. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2020(01)
- [6]掺杂对In2S3光/磁特性及电子结构影响研究[D]. 刘燚. 吉林大学, 2020(08)
- [7]钙钛矿SrSnO3薄膜的能带调控及物性研究[D]. 高强. 淮北师范大学, 2020(12)
- [8]In2-xCrxO3薄膜/PMN-PT单晶异质结构的铁电场效应研究[D]. 徐萌. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020(03)
- [9]零带隙半导体PbPdO2电性与磁性的理论研究[D]. 杨艳敏. 福建师范大学, 2020(12)
- [10]掺杂氧化镓外延薄膜的生长、相变及物性调控研究[D]. 黄元琪. 北京邮电大学, 2020(01)