HgTe/HgCdTe量子阱中巨大电子Rashba自旋分裂

主要研究具有倒置能带结构的n-HgTe/HgCdTe第三类量子阱Shubnikov-de Haas（SdH）振荡中的拍频现象.发现在量子阱中电子存在强烈的Rashba自旋分裂，通过对SdH振荡进行三种不同方法的分析：SdH振荡对1/B关系的快速傅里叶变换、SdH振荡中拍频节点分析和对SdH振荡拍频数值拟合，得到了完全一致的电子Rashba自旋分裂能量（28—36 meV）. 关键词： n-HgTe/HgCdTe Shubnikov-de Haas振荡 Rashba自旋分裂     

HgCdTe薄膜的输运特性及其应力调控

窄禁带直接带隙半导体材料碲镉汞(Hg1–xCdxTe)是一种在红外探测与自旋轨道耦合效应基础研究方面都具有重要应用意义的材料.本文对单晶生长的体材料Hg0.851Cd0.149Te进行阳极氧化以形成表面反型层,将样品粘贴在压电陶瓷上减薄后进行磁输运测试,在压电陶瓷未加电压时观察到了明显的SdH振荡效应.对填充因子与磁场倒数进行线性拟合,获得样品反型层二维电子气的载流子浓度为ns=1.25×10^16m^-2.在不同磁场下,利用压电陶瓷对样品进行应力调控,观测到具有不同特征的现象,分析应是样品中存在二维电子气与体材料两个导电通道.零磁场下体材料主导的电阻的变化应来源于应力导致的带隙的改变;而高场下产生类振荡现象的原因应为应力导致的二维电子气能级的分裂.     

高迁移率InGaAs/InP量子阱中的有效g因子

利用化学束外延法制备了高迁移率的In_0.53Ga_0.47As/InP量子阱样品. 在样品的低温磁输运测试中, 观察到纵向磁阻的Shubnikov-de Hass (SdH) 振荡和零场自旋分裂引起的拍频. 本文提出一种解析的方法, 即通过同时拟合不同倾斜磁场下SdH振荡的傅里叶变换谱, 得到有效g因子的大小.     

HgCdTe反型层的磁输运性质

利用成本低廉的液相外延技术, 成功制备了具有金属-绝缘体-半导体结构的HgCdTe场效应管器件. 在该器件中, 观察到清晰的Shubnikov-de Hass振荡和量子霍尔平台, 证明样品具有较高的质量. 测量零场附近的磁阻曲线, 在HgCdTe-基器件中观察到反弱局域效应, 表明样品中存在较强的自旋-轨道耦合作用. 利用Iordanskii-Lyanda-Pikus理论, 很好地拟合了反弱局域曲线. 由拟合得到的自旋分裂能随电子浓度的增大而增大, 最大达到9.06 meV. 根据自旋分裂能得到的自旋-轨道耦合系数同样随电子浓度的增大而增大, 与沟道较宽的量子阱中所得到的结果相反.     

双δ掺杂In0.65Ga0.35As/In0.52Al0.48As赝型高迁移率晶体管材料子带电子特性研究

研究了基于InP基的In_0.65Ga_0.35As/In_0.52Al_0.48As赝型高迁移率晶体管材料中纵向磁电阻的Shubnikov-de Haas(SdH)振荡效应和霍耳效应，通过对纵向磁电阻SdH振荡的快速傅里叶变换分析，获得了各子带电子的浓度，并因此求得了各子带能级相对于费米能级的位置.联立求解Schrdinger方程和Poisson方程，自洽计算了样品的导带形状、载流子浓度分布以及各子带能级和费米能级位置.理论计算和实验结果很好符合.实验和理论计算均表明，势垒层的掺杂电子几乎全部转移到了量子阱中，转移率在95%以上. 关键词： SdH振荡 二维电子气 FFT分析 自洽计算     

双δ掺杂In0.65Ga0.35As/In0.52Al0.48As赝型高迁移率晶体管材料子带电子特性研究

研究了基于InP基的In0.65Ga0.35As/In0.52Al0.48As赝型高迁移率晶体管材料中纵向磁电阻的Shubnikov-deHaas(SdH)振荡效应和霍耳效应,通过对纵向磁电阻SdH振荡的快速傅里叶变换分析,获得了各子带电子的浓度,并因此求得了各子带能级相对于费米能级的位置.联立求解Schrdinger方程和Poisson方程,自洽计算了样品的导带形状、载流子浓度分布以及各子带能级和费米能级位置.理论计算和实验结果很好符合.实验和理论计算均表明,势垒层的掺杂电子几乎全部转移到了量子阱中,转移率在95%以上.     

n-Hg_(1-x)Cd_xTe的Shubnikov-de Haas振荡

在T=2.3—24K的温度范围里,研究了不同组分的n-Hg_(1-x)Cd_xTe样品的SdH效应。测量了纵向和横向的磁阻振荡峰,能清晰地分辨n>3的自旋分裂峰。由此计算了n-Hg_(1-x)Cd_xTe的能带参数,讨论了导带的非抛物线性和费密能级随磁场的变化对实验结果的影响。     

HgMnTe磁性二维电子气自旋-轨道和交换相互作用研究

通过分析不同温度下HgMnTe磁性二维电子气Shubnikov-de Hass（SdH）振荡的拍频现象，研究了量子阱中电子自旋 轨道相互作用和spd交换相互作用.结果表明：（1）在零磁场下，电子的自旋 轨道相互作用导致电子发生零场自旋分裂；（2）在弱磁场下，电子的自旋-轨道相互作用占主导地位，并受Landau分裂和Zeeman分裂的影响，电子的自旋分裂随磁场增加而减小；（3）在高磁场下，电子的spd交换相互作用达到饱和，电子的自旋分裂主要表现为Zeeman分裂.实验证明了当电子的Zeeman分裂能量与零场 关键词： 磁性二维电子气 Zeeman分裂 Rashba自旋分裂     

n-Hg1-xCdxTe的Shubnikov-de Haas振荡

在T=2.3—24K的温度范围里,研究了不同组分的n-Hg_1-xCd_xTe样品的SdH效应。测量了纵向和横向的磁阻振荡峰,能清晰地分辨n>3的自旋分裂峰。由此计算了n-Hg_1-xCd_xTe的能带参数,讨论了导带的非抛物线性和费密能级随磁场的变化对实验结果的影响。 关键词：     

单边掺杂InAlAs/InGaAs单量子阱中二维电子气的磁输运特性

研究了双子带占据的In_0.52Al_0.48As/In_0.53Ga_{0 .47}As单量子阱中磁电阻的Shubnikov-de Haas(SdH)振荡效应和霍耳效应，获得了不 同子带电子的浓度、迁移率、有效质量和能级位置.低磁感应强度(B＜1.5T)下由迁移率谱和 多载流子拟合相结合的方法得到的各子带电子浓度与通过SdH振荡得到的结果一致.在d ²ρ/dB²-1/B的快速傅里叶变换 关键词： InAlAs/InGaAs单量子阱 SdH振荡 二维电子气 磁致子带间散射     

Effects of passivation treatment on the surface stability in indium-doped Hg0.8Cd0.2Te epilayers grown on p-Cd0.96Zn0.04Te substrates

Passivation treatment on indium-doped Hg_0.8Cd_0.2Te epitaxial layers grown on p-Cd_0.96Zn_0.04Te substrates by molecular beam epitaxy has been performed in order to improve the surface stability of the Hg_0.8Cd_0.2Te layers. Room-temperature capacitance–voltage measurements clearly revealed metal-insulator–semiconductor (MIS) behavior for the Al/ZnS/passivated Hg_0.8Cd_0.2Te layer/Cd_0.96Zn_0.04Te diodes. The fast state density and the fixed charge density of the Al/ZnS/passivated Hg_0.8Cd_0.2Te/Cd_0.96Zn_0.04Te diode with a sulfur-treated Hg_0.8Cd_0.2Te layer were smaller than those with a chemically oxidized Hg_0.8Cd_0.2Te layer. The interface state density at the ZnS/sulfur-treated Hg_0.8Cd_0.2Te interface were low at 10¹¹ eV⁻¹ cm⁻² at the middle of the Hg_0.8Cd_0.2Te energy gap. These results indicate that the Hg_0.8Cd_0.2Te epilayer is significantly passivated by sulfur treatment and that the passivated Hg_0.8Cd_0.2Te layers can be used for Hg_1−xCd_xTe-based MIS diodes and MIS field-effect transistors.     

类特异材料半导体复合结构中的电子Tamm态

通过选取具有特殊能带结构的半导体材料碲镉汞(Hg_1-xCd_xTe), 类比电磁体系得到了电子体系中的类单负材料、类双负材料等类特异材料, 然后将其组合成一维复合异质结构. 通过数值计算, 发现复合结构中存在新型电子Tamm态, 包括返向电子Tamm态和含类近零折射率材料复合结构中的电子Tamm态. 这些结果拓展了人们对电子Tamm态的认识.     

The effect of hydrogenation in HgxCd1 − xTe thin films grown on p-CdTe (211) B substrates

Fourier transform infrared (FTIR) transmission, Hall effect, and nuclear resonance reaction measurements have been carried out to investigate the effect of hydrogenation on the deep levels and the hydrogen depth profiling in nominally undoped Hg_xCd_{1 − x}Te layers grown on undoped p-CdTe (211) B-orientation substrates by molecular beam epitaxy. After hydrogenation, the FTIR spectra showed that the transmittance intensity increased in comparison to that of the as-grown Hg_xCd_{1 − x}Te and that the absorption edge shifted to the short wavelength range. Hall effect measurements showed that the carrier concentration decreased and the mobility increased after hydrogenation. After hydrogenation, p-type Hg_xCd_{1 − x}Te is converted to n-type Hg_xCd_{1 − x}Te with high resistivity. Nuclear resonance raaction measurements show that the concentration and the penetration depth of the hydrogen atom in n-Hg_0.77Cd_0.23Te are 3.5% and 640 Å, respectively. The areal density of the hydrogen-containing layer at the surface of the hydrogenated n-Hg_0.77Cd_0.23Te film is 4.39 × 10¹⁵ atoms/cm². These results indicate that hydrogen atoms not only effectively passivate impurities or defects in the Hg_xCd_{1 − x}Te film but also change the carrier type of p-Hg_xCd_{1 − x}Te.     

准周期层状铁磁超晶格的实空间重整化群方法

本文用实空间重整化群方法讨论了准周期层状铁磁超晶格的磁自旋波,用Reduce语言推导了decimation变换公式,从而求得了局域格林函数、局域态密度和约化磁矩。发现局域态密度的带宽和约化磁矩与最近邻相互作用J₁、J₂及格点自旋s_a、s_b密切相关。     

MOCVD外延Hg1-xCdxTe/Cd1-yZnyTe薄膜的光致发光

利用Raman显微镜系统对两块用MOCVD方法在Cd_0.96Zn_0.04Te衬底上生长的Hg_0.8Cd_0.2Te外延薄膜样品在光谱范围50～5000cm^-1进行了测量,在其中的一块样品上首次发现了143eV至193eV范围内出现的具有周期结构的光致发光峰,该发光峰对应的能带中心位于Hg_0.8Cd_0.2Te外延层导带底上方173eV,在另外一块外延薄膜样品中仅观察到四个Raman散射峰,没有周期结构的发光峰。为了分析上述光致发光的起因,对两块样品进行了X射线的双晶回摆曲线样品结构分析,得出样品在143eV至193eV范围的光致发光峰是由于改进MOCVD生长工艺提高了样品的结构质量所致,通过分析指出该光致发光峰是来源于Hg_0.8Cd_0.2Te外延层中的阴性离子空位的共振能级。     

TiO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;纳米管电子结构和光学性质的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 系统研究了小尺寸锐钛矿相(n,0)型TiO₂纳米管(D<16 Å)的几何构型、电子结构和光学性质. 结果表明: 随着管径增大, 体系单位TiO₂分子的形成能降低, 体系趋于稳定; 在管径14 Å左右, (n,0)型TiO₂纳米管会发生一次构型的转变. 能带分析显示, TiO₂纳米管的电子态比较局域化, 小管径下(D<14 Å)其导电性更好; 随着构型的转变, TiO₂纳米管由直接带隙转变为间接带隙, 并且带隙值随着管径的增大而增大, 这是由于π轨道重叠效应的影响大于量子限域效应所导致的结果. 两种效应的竞争, 使得TiO₂纳米管的介电函数虚部ε₂ (ω)谱的峰值位置随管径增大既可能红移也可能蓝移, 管径大于9 Å (即(8, 0)管)之后, TiO₂纳米管的光吸收会出现明显的增强. 关键词： 2纳米管')" href="#">TiO₂纳米管 第一性原理 电子结构 光学性质     

Dielectric and piezoelectric properties of(110) oriented Pb(Zr_(1-x)Ti_x)O_3 thin films

A phenomenological Landau–Devonshire theory is developed to investigate the ferroelectric, dielectric, and piezoelectric properties of(110) oriented Pb(Zr_(1-x)Ti_x)O_3(x = 0.4, 0.5, 0.6, and 0.7) thin films. At room temperature, the tetragonal a_1 phase, the orthorhombic a_2c phase, the triclinic γ_1 phase, and the triclinic γ_2 phase are stable. The appearance of the negative polarization component P_2 in the a_2c phase and the γ_1 phase is attributed to the nonlinear coupling terms in the thermodynamic potential. The γ phase of the Pb(Zr_(1-x)Ti_x)O_3 thin films has better dielectric and piezoelectric properties than the a_2c phase and the a_1 phase. The largest dielectric and piezoelectric coefficients are obtained in the Pb(Zr_(0.5)Ti_(0.5))O_3 thin film. The piezoelectric coefficient of 110–150 pm/V is obtained in the(110) oriented Pb(Zr_(0.5)Ti_(0.5))O_3 thin film, and the Pb(Zr_(0.3)Ti_(0.7))O_3 thin film has the remnant polarization and relative dielectric constant of 50 μC/cm~2 and 100, respectively,which are in agreement with the experimental measurements reported in the literature.     

基于多弛豫信号补偿的快速磁共振T1ρ散布成像

定量磁共振成像（MRI）可量化组织特性,是科学研究和临床研究的重要工具.旋转坐标系下的自旋-晶格弛豫时间（T_1ρ）能反映水与大分子之间的低频交互作用,在3 T及以上的高场环境下,T_1ρ受水和不稳定质子之间化学交换的影响较大,通过测量弛豫率随自旋锁定场强度的变化而得到其分布情况（T_1ρ散布）,可用于分析和量化质子的交换过程,因此T_1ρ散布是一种重要的定量MRI技术.然而,获得不同自旋锁定场强下T_1ρ加权图像的时间过长,限制了其应用范围.针对这一问题,本研究提出一种基于多弛豫信号补偿策略的快速T_1ρ散布成像方法.该方法将不同锁定频率下的T_1ρ加权图像补偿到同一信号强度水平,并结合低秩与稀疏建立重建模型.实验结果表明,该方法在加速倍数高达7倍时仍获得了较好的重建结果.     

NFX(X=-1,0,+1)分子离子基态的结构与势能函数

用密度泛函理论的B3LYP方法,分别以6-311++g(df,3pd),6-311g(3d,3p)和6-311++g(3df,3pd)为基函数对NF分子、NF⁺和NF^-离子基态进行几何优化和频率计算,并进行单点能扫描计算.用最小二乘法拟合得到NF^X(X=-1,0,+1)分子离子基态的Murrell-Sorbie势能函数.利用得到的解析势能函数计算出的NF分子和NF⁺离子基态光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)与实验值符合很好.首次得到NF^-离子基态的光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)和力常数(f₂,f₃,f₄),为NF-离子基态的后期研究提供理论参考.     

非金属二元氢化物分子振动固有频率与pKa常数的定量关系

提出了非金属二元氢化物分子振动固有频率的计算原理与方法.将基频和总频作为结构信息指数用于非金属二元氢化物的分子结构与pK_a常数的定量关系研究,结果表明,其相关系数大于0.995,得到的回归方程用于pK_a的计算,计算值与实验值比较,平均绝对误差小于1.82.