一、体心立方多晶膜中应变能密度的各向异性分析(论文文献综述)
李帅[1](2021)在《FeCoCrNi系高熵合金磁及电化学腐蚀性能的研究》文中进行了进一步梳理FeCoCrNi系高熵合金被认为是最稳定的高熵合金之一。FeCoCrNi基高熵合金容易形成结构简单的固溶体,具有优良的塑韧性。目前轻元素的添加和配比对FeCoCrNi系高熵合金的力学性能、磁学性能、化学性能等的作用机理的研究较少。因此打算在具有良好塑性和可加工性的FeCoCrNi系高熵合金基础上,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、VSM、硬度和电化学腐蚀性能的测量;通过调整轻元素成分和含量(Ti,Zr)使FeCoCrNi系高熵合金在保证其优良力学性能基础上减重,揭示出影响其磁和电化学腐蚀性能的成分因素、结构因素等,并研究相互之间的关联性。同时在FeCoCrNi系高熵合金中添加Mo元素与轻质高熵合金的力学及磁性能进行对比,提高FeCoCrNi系高熵合金的磁性能并扩大其应用领域。(1)FeCoCrNiTix合金中主要呈树枝状组织的面心立方固溶体。枝晶和枝晶间由许多板状结构组成,Ti固溶于面心立方结构中,枝晶间区的Ti含量略高于枝晶区的Ti含量。在凝固过程中,Ni和Ti的最大负混合焓促进了(Ni,Ti)富相的形成。随着Ti含量的进一步增加,Laves相的体积分数明显增加,Laves相的形态由颗粒状转变为网状结构,富(Cr,Fe)相含量进一步上升。在Ti含量为1at.%时,形貌又转化为只有面心立方相。FeCoCrNi Zrx合金的显微组织中观察到了深色树枝晶和较细小的显微组织,三种合金的基体均为典型的共晶合金的片层结构。随着Zr含量增加,周期组织的宽度明显变粗,特别是靠近有Laves相区和无Laves相区的界面。有Laves相的区域,结构是面心立方相和Laves相的混合物,它们交替形核和生长。而随着Zr含量的进一步增加,周期组织再次细化。FeCoCrNi Mo的显微组织图显示出典型的枝晶结构。枝晶和枝晶间都是面心立方相,枝晶主要为深灰色结构和少量浅灰色结构。(2)FeCoCrNi系合金的硬度值变化趋势相同,硬度值随着Ti或Zr的含量增加呈现先增加再减小的趋势,含量为0.75at.%时硬度值最高。相同含量的FeCoCrNi Mo比其他两个高熵合金的硬度值高。随着Ti和Zr的含量的增加,高熵合金的密度随之减小,且相同含量的FeCoCrNiTix比FeCoCrNi Zrx合金的密度小,而FeCoCrNi Mo的密度最大。(3)室温磁滞(M-H)合成的FeCoCrNiTix高熵合金的静态磁滞曲线均表现出顺磁行为。三者的曲线均表现出滞后,且FeCoCrNiTi1有较FeCoCrNiTi0.5和FeCoCrNiTi0.75合金更宽的磁滞面积,FeCoCrNiTi0.75合金的磁滞最小。在Ti含量为0.75at.%时,其顺磁性现象最严重。当Ti含量继续增大到1at.%时,其顺磁性有所减弱。FeCoCrNi Zrx高熵合金静态磁滞曲线中FeCoCrNi Zr0.5,FeCoCrNi Zr0.75合金均表现出顺磁行为,而FeCoCrNi Zr1合金则表现出典型的铁磁性,且矫顽力Hc较小(为1115.1986A/m),饱和磁化强度Mc(为8.5625Am2/kg)较大,为软磁性能的特征。FeCoCrNi Zrx合金的磁滞曲线中只有FeCoCrNi Zr0.5表现出较大的滞后,FeCoCrNi Zr0.75和FeCoCrNi Zr1合金的磁滞面积很小,且FeCoCrNi Zr0.75合金的磁滞面积基本为零。在Zr含量为0.75at.%时,其顺磁性现象最严重。但当Zr元素含量继续增大到1at.%时,其磁特性由顺磁性转化为铁磁性。FeCoCrNi Mo合金静态磁滞曲线呈现出铁磁性,且矫顽力较小(为4681.0678A/m),饱和磁化强度大(为1.3638Am2/kg),表现为软磁特性。相同含量的FeCoCrNi系高熵合金中FeCoCrNi Zr的饱和磁化强度最大,而FeCoCrNi Mo次之。(4)随着Ti含量的增加,FeCoCrNiTix高熵合金腐蚀电位呈现先增加后减小的趋势,腐蚀电流密度则相近。FeCoCrNiTix高熵合金奈奎斯特曲线均存在扩散阻抗,FeCoCrNiTi1的奈奎斯特曲线半圆半径最大,扩散阻抗也最大。随着Ti元素在合金中的增加,奈奎施特半圆形弧线的半径先减小后增大。FeCoCrNiTi1高熵合金的相位角数值最大,极化电阻Rp的值最大,说明其腐蚀速度最慢,FeCoCrNiTi1具有更好的耐蚀性。随着Zr含量的增加,FeCoCrNi Zrx高熵合金腐蚀电位呈现先增加后减小的趋势,腐蚀电流密度则先减小后增加。三种合金都存在明显的钝化区,且发生了活化-钝化转变。FeCoCrNi Zrx高熵合金的奈奎斯特图均呈半圆形,可以看到随着Zr元素在合金中的增加,奈奎斯特半圆形弧线的半径先增大后减小。FeCoCrNi Zr0.75的半圆半径最大,其相位角数值最大,极化电阻Rp的值最大,说明其腐蚀速度最慢,具有最好的耐蚀性。相比于FeCoCrNiTi1和FeCoCrNi Zr1高熵合金的腐蚀电位和腐蚀电流密度,FeCoCrNi Mo具有较低的腐蚀电位和较高的腐蚀电流密度。FeCoCrNi Mo奈奎斯特曲线半圆半径相比FeCoCrNiTi1和FeCoCrNi Zr1高熵合金半圆半径小。可以发现FeCoCrNiTi1的半圆半径最大,而FeCoCrNi Mo的半圆半径最小。FeCoCrNi Mo高熵合金的相位角是同含量的三种合金中最低的,其抗腐蚀能力比FeCoCrNiTi1和FeCoCrNi Zr1高熵合金差。说明同样含量的Ti元素的抗腐蚀能力比Zr元素和Mo元素强。这些研究不仅为理解合金化对高熵合金组织演变和力学性能的影响提供了深刻的认识,而且为设计超强高熵合金在微电子器件、轻质高熵合金和先进涂层工业等实际应用中提供了有价值的信息。图[47]表[9]参[105]
沈磊[2](2021)在《氧化物薄膜与异质结生长及其磁光研究》文中提出由于自由度间存在强烈的相互作用,当材料的维度降低时,会出现丰富且奇特的物理性质。双钙钛矿氧化物Y2NiMnO6(YNMO)因其具有特殊的E*型反铁磁有序和磁诱导产生铁电性,在器件中的潜在应用价值而引起了关注。稀土石榴石铁氧体作为高温亚铁磁绝缘体,表现出由强自旋-轨道耦合引起的大的磁光效应和非常窄的铁磁共振线宽,是研究超快动力学的理想材料。稀土铁氧体氧化物薄膜中磁各向异性的调控,使得在自旋电子学器件领域有极大的研究前景。本论文内容分为五章,我们利用脉冲激光沉积技术生长出YNMO薄膜和Sm3Fe5O12(SmIG)薄膜,研究了氧压和界面工程对双钙钛矿YNMO薄膜的结构和磁性调控,亚铁磁石榴石SmIG薄膜磁各向异性的调控和CoFe/SmIG异质结的界面耦合的超快动力学研究,为未来高频器件的制备应用和科学研究提供了方法和方向。第一章,概述钙钛矿氧化物的基本知识和双钙钛矿氧化物的研究进展,并且对YNMO材料的研究情况进行了介绍。然后介绍稀土石榴石铁氧体氧化物的研究进展,包括稀土石榴石薄膜的磁各向异性调控和在超快自旋动力学领域的探索。第二章,对氧化物外延薄膜的生长工艺及调控,物性探测表征方法和时间分辨的磁光克尔测试系统的搭建进行了详细介绍。脉冲激光沉积技术(PLD)的原理,特点和生长因素调控最先进行了说明;其次在薄膜结构表征上介绍了X射线衍射(XRD),倒易空间图(RSM),拉曼光谱;在磁性质表征手段上介绍了超导量子干涉仪(SQUID),和磁光克尔效应系统。在元素价态分析上介绍了X射线光电子能谱(XPS);在吸收率和光学带隙获取上介绍了紫外可见近红外吸收光谱;最后介绍了时间分辨的磁光克尔效应系统的搭建。第三章,我们研究了 YNMO薄膜的生长及其结构与磁性的调控。对YNMO薄膜和异质结的生长过程进行介绍,并且通过改变生长氧压和界面工程(插入缓冲层),研究了其对薄膜的结构和磁性的调控。生长氧压对晶体的结构产生明显影响,在高氧压下晶格常数越接近块体;同时在氧压和缓冲层的共同作用下,YNMO薄膜的磁性与块体相当。第四章,介绍SmIG薄膜的磁各向异性调控和CoFe/SmIG异质结的界面自旋耦合超快动力学研究。在这一章节中我们详细介绍了 SmIG薄膜的生长,并获得了高质量的外延薄膜。其次,我们通过改变衬底的晶体取向从(111)到(001),我们发现薄膜的磁各向异性实现了从面内磁各向异性到面外磁各向异性的转变,且具有普适性,这为不同磁各向异性的获取提供了途径。最后,利用自主搭建的时间分辨磁光克尔效应(TR-MOKE)系统,探讨了界面自旋耦合和磁各向异性转变对CoFe/SmIG异质结光激发诱导自旋波的影响,发现异质结中自旋进动的频率和有效阻尼因子都可以通过SmIG薄膜的磁各向异性转变来操纵。这些发现为磁性薄膜和异质结中的自旋操纵提供了思路,推动高频自旋电子学器件的研究。第五章,总结本文的工作和下一步研究计划。首先,YNMO薄膜的超快磁光研究还未进行研究,其内部的超快动力学过程尚不清楚;其次,YNMO作为多铁材料,通过光学的手段对薄膜的磁电耦合研究非常有价值;SmIG薄膜的超快动力学的研究值得更进一步推进;最后,我们生长出Tm3Fe5O12薄膜,磁各向异性调控及其超快动力学需要深入的研究。
屈莉莉[3](2021)在《低维锰/钌氧化物外延异质多层膜中自旋序及磁各向异性的调控》文中研究指明强关联过渡金属氧化物作为一类新型电子功能材料,长期以来因其内部多维度自由度间(自旋、电荷、轨道、晶格)强劲而稳健地耦合作用,赋予其极为丰富的物理内涵。其中庞磁阻锰氧化物家族作为一类高自旋半金属磁性材料,因在自旋电子学器件应用方面展示出的极大潜力,得到研究者的青睐。特别是在当前持续发展的界面工程与先进实验技术结合下,系列异质外延锰氧化物基关联多层膜、超晶格等低维全氧化物体系也因此得到了原子级精准构筑,这为低维物性调控与微观物理机制解理提供了良好的实验平台。基于其近邻界面处,多维自由度参量在空间、时域上更为复杂的纠缠作用,在异质界面处会产生大量有别于其块材的奇异物性与量子态,如高温超导、二维电子气、多铁耦合等,尤为突出的是其丰富的界面磁性更是为人工调控低维复杂氧化物自旋磁性结构带来无限可能并为发展多场调控与深入解理其物理内涵提供更多启示。然而长期以来锰氧化物体系因厚度降低与界、表面蜕化等使得并存的磁、电优异特性与功能性将受到“降崖式”抑制,难以满足实际应用需求。受启于二维本征铁磁体研究热潮并结合当前关联氧化物基功能材料实际应用受限的困境,我们在低维锰钌氧化物异质体系中开展了多种磁学性能诱导、优化与物理机制解理的研究,并在空间受限La0.67Ca0.33MnO3及La0.67Sr0.33MnO3等薄层的铁磁序增强、面内自旋重取向、层间耦合调控等方面取得了一些有趣进展。这种基于低维界面的物性调控与新型策略的开发将有望推动自旋电子学器件向后摩尔时代革新。本论文共包含以下七章内容。第一章首先简单介绍了钙钛矿型氧化物晶体构型与基本磁学物理属性。之后我们阐述了异质外延氧化物界面物理诱导与界面磁性多参量的调控。随后我们对近期低维关联过渡金属氧化物体系及二维本征铁磁体相关研究进展进行了回顾。最后简单总结了本章主要内容并列出了本文拟围绕低维锰/钌氧化物异质体系开展的研究计划。第二章简要介绍了文中外延薄膜制备方法与晶体结构表征、电磁性能测量手段。包括多晶靶材制备、薄膜沉积技术、X射线衍射与高分辨STEM显微学、吸收谱与光电子能谱以及低温磁、电物性测量设备。第三章基于前期实验基础,我们在La0.67Ca0.33MnO3/SrRuO3系列超晶格中借助界面电荷转移与近邻结构修饰,协同诱导出一种居里温度(TC)高达291 K的高温铁磁相,即使La0.67Ca0.33MnO3薄层厚度仅有4 u.c,其Tc仍能稳定在~285 K,并且这种增强的铁磁序依赖于异质结构的生长顺序。通过STEM微观结构分析、电子能谱表征以及理论计算,随后证实超晶格中高于其体材TC约30 K的高温铁磁相应源于电荷在两种锐利且非对称异质界面处(MnO2/SrO与La0.67Ca0.33O/RuO2)转移的差异及其伴生的B位离子位移“极化”对氧八面体畸变的抑制。原子尺度下这两种很少能协作的界面效应最终稳定了 La0.67Ca0.33MnO3薄层中的高温铁磁相。第四章在空间受限的[La0.67Ca0.33MnO3(1-6 u.c)/SrRuO3(2 u.c)]N超晶格中借助外延重复周期数N实现了对超薄层体系长程铁磁序的连续控制。通过连续增加N(1至15),极限薄层超晶格的铁磁序(TC)会被持续增强并在高周期处出现饱和现象,最大调控范围可达133 K,同时1-3 u.c厚的La0.67Ca0.33MnO3系列超晶格的饱和TC仍接近室温。进一步的实验表明钌氧化物层的金属性以及厚度能显着影响极限薄层铁磁序的调控范围。初步认为受限体系中这种外延重复周期数N依赖的可调铁磁性可能来源于一种载流子辅助增强的类RKKY型层间铁磁耦合作用。第五章系统研究了超薄锰/钌氧化物超晶格中外延重复周期数N驱动的面内自旋重取向问题。在[La0.67Ca0.33MnO3(6 u.c)/SrRuO3(2u.c)]N超晶格体系中,当伴随外延周期数N(N=1-15)的增加,该体系易磁化轴取向将被逐步从[010]方向转至[100]方向,最大磁各向异性常数达-1.83x105erg/cm3。随后借助XAS谱及微观结构分析,发现这种面内易磁性轴的连续切换取决定于外延周期驱动的应变工程与轨道工程间的相互竞争。当N<3时,沿[010]轴的各向异性应变引起的轨道极化会导致[010]取向的易磁化轴。但随着外延周期N的增加,沿正交[100]方向上,Ru4dxz/dyz轨道与Mn 3dx2-y2轨道之间增强的杂化效应将会与应变效应形成竞争,最终引起LCMO薄层易磁化轴转至[100]方向。第六章本节细致分析了间隔层厚度与环境温度对低维LSMO基非对称双层磁性结构中层间交换耦合行为的影响及其应用拓展。在磁化翻转顺序确定的组分非对称(CaRu0.5Ti0.5O3/La0.67Sr0.33MnO3/CaRu0.5Ti0.5O3/La0.67Sr0.33Mn0.95Ru0.05O3/CaRu0.5Ti0.5O3)磁性结构中,随着中间间隔层厚度的增加,该组分非对称双层磁性结构中的层间耦合行为可以连续从铁磁耦合演变为反铁磁层间耦合随之度越为弱的铁磁层间耦合或去耦合,并保持广域的“步状”磁化行为,同时层间耦合强度强烈依赖于环境温度。第七章总结了本文主要研究内容及创新之处,并基于现有低维锰/钌氧化物界面磁性调控结果对后续人工反铁磁体原型器件设计及Si基器件、薄膜电磁催化性能等方面进行了展望。
耿皖荣[4](2021)在《BiFeO3薄膜结构与缺陷的像差校正透射电子显微学研究》文中进行了进一步梳理作为目前唯一发现的室温单相多铁材料,BiFeO3具有大的自发极化强度及多种序参量的相互耦合,因而具有丰富的结构和物理特性。为了满足器件小型化和高性能的发展需求,对无铅多铁BiFeO3薄膜的研究成为研究者关注的热点问题。为进一步促进其应用,阐明薄膜内微观结构对宏观性能的影响至关重要。本论文中,我们利用脉冲激光沉积技术设计生长多种BiFeO3薄膜体系,借助像差校正透射电子显微方法针对BiFeO3的畴及畴壁、相组成、缺陷及相互之间的耦合行为进行了深入的研究。极性拓扑畴在高密度信息存储方面具有潜在应用,是大家关注的热点话题。为了研究无铅多铁BiFeO3薄膜中的极性拓扑畴,我们通过降低衬底的对称性在TbScO3(010)o衬底上设计生长了 BiFeO3/GdScO3/BiFeO3薄膜。研究发现两个正交结构夹持的BiFeO3层中形成了周期性的109°畴组态。利用扫描透射电子显微术研究发现109°畴壁以交替的方式一端终止于薄膜的内部,另一端终止于异质界面处,从而分别在上下界面处形成线状分布的三角形区域。结合实验和第一性原理计算结果确定了三角形区域为BiFeO3的极性正交相。该极性正交相与109°畴壁末端的极化共同形成了涡旋结构。极性正交相的产生是衬底对BiFeO3施加大的压应变和强氧八面体耦合作用以及109°畴壁末端形成的局域电场共同导致。此外,BiFeO3层所处边界条件的对称性不会影响涡旋的存在与否。该工作在多铁材料BiFeO3薄膜中调控出具有两相共存特征的极性涡旋结构,有利于实现基于铁电材料的高密度信息存储。为了进一步揭示薄膜中不同边界条件对极性拓扑畴的影响,我们设计生长了不同厚度的BiFeO3/GdScO3/BiFeO3/TbScO3(01O)o多层膜。研究发现,被正交结构夹持的BiFeO3层在不同厚度下分别形成了 109°和180°畴组态;而靠近表面的BiFeO3层在不同厚度下均形成了 109°畴结构。分析认为在两种畴壁末端均会形成局域化的电场,进而促进极性拓扑结构的形成。利用扫描透射电子显微术进行研究发现,在正交结构夹持的BiFeO3层中,109°畴壁末端形成了两相涡旋和全闭合结构;180°畴壁末端形成了半涡旋结构。而在靠近表面的BiFeO3层中全闭合纳米畴的形成受到另一层BiFeO3中畴组态的影响。该工作讨论了不同边界条件对多种拓扑纳米畴形成的影响,这对设计其他拓扑畴结构具有指导意义。以上研究发现BiFeO3薄膜内的畴结构和相组成之间存在一定程度的关联。为了阐明畴壁与相变之间的结构联系,我们在对BiFeO3薄膜具有各向异性的双轴失配压应变的NdGaO3(010)o衬底上设计了两种BiFeO3薄膜体系,分别为单层BiFeO3薄膜和BiFeO3/GdScO3双层膜。利用高角环形暗场像和环形明场像技术研究发现,随着单层BiFeO3薄膜厚度降低,薄膜中的结构逐渐从180°畴壁转变为反铁电相。当在BiFeO3上覆盖一层GdSc03时,薄膜中的反铁电相结构更容易稳定。通过比较不同密度的180°畴壁和反铁电相的精细结构发现,180°畴壁的晶格畸变与反铁电相的晶格调制特征类似,说明畴壁处的结构畸变会为反铁电相的反极性位移特征提供原子尺度的结构基础。结合第一性原理计算确定了异质界面处强氧八面体耦合会进一步稳定反铁电相。该工作在纯相单层BiFeO3薄膜中实现了反铁电相变,阐明了反铁电相的形成机制,有望为设计高储能密度的电子器件提供借鉴意义。通过合理调控铁电薄膜内畴和相结构,有利于优化铁电薄膜的物理性能,促进相关电子器件的应用,然而薄膜内的生长缺陷会显着降低器件的性能。因此,研究铁电薄膜内带电缺陷,尤其是普遍存在的氧空位,对铁电极化甚至畴结构的影响至关重要。我们通过调控薄膜生长参数在NdGaO3(110)o衬底上制备了具有不同氧空位浓度的BiFeO3薄膜。研究发现BiFeO3薄膜内高浓度的氧空位会发生偏聚,形成许多氧空位片,并且氧空位片会影响周围BiFeO3的极化分布,进一步导致尾对尾带电畴结构的形成。当薄膜的退火氧压较低时,薄膜内的氧空位片之间不存在相互作用,且随着单一氧空位片尺寸增加,其诱导的带电畴壁类型会从71 °畴壁转变为109°畴壁。进一步降低薄膜退火氧压,相邻氧空位片之间的水平距离减小,它们对周围极化的影响会发生耦合,从而稳定了 71°-109°畴壁对。随后我们结合相场模拟证实了氧空位片对BiFeO3极化的调控行为。该工作系统研究了氧空位缺陷对铁电极化和畴结构的调控行为,这对设计高性能的电子器件具有指导意义。
郑宇亭[5](2021)在《金刚石表面状态控制及应用基础研究》文中指出金刚石优异的综合性能使其能够应用于机械、传热、光学和半导体等诸多领域。平整光洁的表面、可控的表面/亚表面缺陷以及表面键态是实现上述应用的前提。然而,金刚石高的硬度和优异的物理化学稳定性导致其表面加工和可再造性差而无法轻易满足各种功能应用需求。因此,金刚石的表面状态控制及以应用为导向的基础研究具有重要意义。本文采用高速三维动态摩擦抛光(3DM-DFP)、氧基等离子体及氢等离子体对金刚石进行表面状态控制研究。作为高效实现金刚石表面控制的方法,多晶及单晶金刚石表面经3DM-DFP的动态摩擦及铁、氧催化氧化最终可使其表面粗糙度可<5 nm甚至1nm。疲劳及能量持续输入导致金刚石形成包括{111}晶面均匀解理层、过渡层和压缩带的近10 μm亚表面损伤。伴随新产生的1425 cm-1,2200cm-1,1750 cm-1和2100 cm-1拉曼特征峰来自于准sp2+sp3无定型结构、碳-空位局部缺陷和sp1相。在太赫兹频率波段下非金刚石相的本征吸收及缺陷散射效应导致了其介电常数的显着降低。等离子体刻蚀则被认为是可以无损伤地实现金刚石表面控制的有效技术。氧基电感耦合等离子(ICP)刻蚀实现金刚石表面调控时,添加辅助气体以及不同的等离子体条件控制对金刚石刻蚀速率及表面状态起决定作用。多晶金刚石黑膜在10%CHF3条件下以4.6 μm/min的刻蚀速率得到了 2.3 nm的表面粗糙度,并对应于最高比例的C-O-C对称键态结构。同时单晶金刚石以0.23μm/min的刻蚀速率实现表面粗糙度<0.5 nm的均匀表面微结构。而针状表面形貌的产生是由于金刚石(111)晶面以及缺陷、孪晶界的优先刻蚀效应。所产生的反式聚合物会在含Cl或H条件下消失,氯化物(sp2 C-Cl)的形成及未出现的氟化物也导致了刻蚀结果的差异。此外,氢等离子体能够有效控制金刚石表面形貌的同时形成的表面C-H键而产生空穴导电。基于氢化后平整金刚石膜的溶液栅极场效应晶体管(SGFET)结构,在不同的溶液中呈现出不同的Ⅰ-Ⅴ响应。表面C-H键在KHP+NaOH+H2SO4混合溶液中随电压升高而发生C-H键反应损伤,电阻从13.57 kΩ增至95.78 kΩ,电流从饱和的1 ×10-4 A/V降至5×10-5 A/V。将该SGFET结构作为电极在无机酸中通过负电势线性扫描后恢复表面C-H键态,电阻从94.33 kΩ降至30.46kΩ,电极电流从6×10-6A升高至1.6×10-5A,并表现出液态环境下更为灵敏的I-V响应,且未产生任何平整度损伤和反应生成物。
李刚[6](2020)在《BaTiO3基铁电金属掺杂和应变效应的第一性原理研究》文中研究表明铁电金属,也称为极性金属,由Anderson和Blount于1965年提出,两个据称是禁忌的特性-铁电性和导电性可以共存。直到2013年,中科院石友国课题组从实验上证明了Li Os O3单晶是铁电金属材料。金属性与铁电结构共存会产生许多独特的物理性质,例如非中心对称超导电性、非线性光学响应、磁电效应和高各向异性热功率响应等性能。近年来,虽然人们对铁电金属中铁电性和金属性共存机制研究取得了一系列的进展,但关于铁电金属的起源依旧存在争议,而且对铁电金属的相关应用研究极其稀少。本文采用第一性原理电子结构计算方法,通过对Ba Ti O3(BTO)基铁电金属的几种实现途径进行系统性的研究,即载流子掺杂、元素掺杂和构建极性铁电超晶格。探究了铁电基铁电金属中铁电性和金属性共存机理及其应变效应调控,并对铁电金属在磁电以及热电领域的应用开展了研究分析。本文的研究为铁电基铁电金属的掺杂和应变工程提供了理论基础,获得的主要创新成果如下:(1)合适的载流子和原子掺杂可以使铁电体成为铁电金属。以典型的无铅钙钛矿铁电体BTO作为研究对象,通过载流子静电掺杂和元素掺杂BTO,探究铁电金属中铁电性和金属性的共存机理。研究表明低电子浓度时,电子优先占据dxy轨道,极化强度基本不变。但极化翻转能垒却降低,这是由于电子掺杂后Ti 3d与O 2p轨道之间为反键态。当电子掺杂浓度进一步增大时,逐渐增多的dxz/dyz轨道电子对极化的屏蔽作用越来越显着。当电子浓度超过电子临界浓度nc=0.254 e/u.c.,铁电性消失。空穴掺杂浓度低时,空穴优先占据px/py轨道,由于空穴掺杂后Ti 3d与O 2p轨道之间为成键态,铁电性有微弱增大。与电子一样,逐渐增多pz轨道空穴对极化屏蔽作用增强,其临界空穴浓度|pc|=0.443 h/u.c.。对于真实的原子M(M=Al、Cr、Fe、Ni、V和Nb)掺杂BTO,可以发现Al和Nb掺杂的BTO体系中铁电性和金属性的可以共存。此外,Nb掺杂的BTO体系还能实现铁电和铁磁共存。而其它几种掺杂体系电子被局域在掺杂原子附近导致电子不能巡游。这为铁电基铁电金属铁电性能的掺杂调控具有重要的指导意义。(2)面内双轴压缩应变可以有效地增强铁电金属中逆磁电效应。由于Nb掺杂BTO铁电金属具有铁电、铁磁和金属性。因此以传统磁性原子Fe掺杂的BTO(FBTO)体系和非磁性原子Nb掺杂BTO(NBTO)铁电金属为研究对象,其中FBTO体系作为参考对比,揭示NBTO极性金属中逆磁电(CME)效应的起源及其应变工程调控。与FBTO体系内大磁矩基本上由掺杂Fe原子的高轨eg轨道贡献不同,NBTO体系的小磁矩主要由Ti和Nb掺杂原子的低轨t2g轨道贡献,并且高度取决于极化强度。FBTO体系虽然有着强铁电性和铁磁性,但极化翻转过程中磁矩变化非常小((35)M=0.031?B)。NBTO体系铁电性和铁磁性较弱,极化翻转磁矩变化也非常小((35)M=-0.024?B)。但施加面内双轴压缩应变,铁电性增强而铁磁性却减弱。当面内压缩应变为η?-2%时,由于电子主要占据dxy轨道并趋于二维(2D),因此NBTO体系的磁矩为零。然而,极化的翻转过程中引起了强烈的逆磁电效应,并且磁矩发生显着变化。尤其当压缩应变η=-4%的NBTO体系的磁矩变化为(35)M=0.85?B,是无应变NBTO体系的数十倍,显示出电场调节磁场的非凡能力。强电控磁性表明铁电金属可应用于新型超快和低功耗存储器件中。(3)合理的界面结构可使超晶格成为铁电金属并可通过应变进行调控。构建不同界面结构的KNb O3(KNO)/BTO超晶格,研究不同界面结构的KNO/BTO超晶格的铁电性和金属性,分析KNO/BTO超晶格属于铁电金属的可能性。随后通过面内双轴应变,并和块体值进行比较,以探索载流子屏蔽和共价键协同作用对铁电性能的影响。研究表明由于BTO和KNO之间导带底(价带顶)之差非常小,对称性NN型和PP型KNO/BTO超晶格可以成为铁电金属,即铁电性和金属性可以共存在每个晶胞中,其分别呈现n型和p型电导。在NN型超晶格中压缩应变使铁电性能越来越接近同一应变下的块体值,而拉伸应变则使铁电性能越来越远离同一应变下的块体值。压缩应变η=-3%时dxz/dyz轨道电子为零,电子对屏蔽作用消失,由于电子掺杂减弱Ti-O共价键特征,铁电性依旧减小。PP型超晶格在压缩应变下,pz轨道空穴为零,由于空穴掺杂增强共价键,铁电性增大。对于PP型超晶格,当拉伸应变η=1%,pz轨道空穴对极化有着较强的屏蔽作用,但由于空穴掺杂使共价键作用增强,因此可以发现极化性能依然得到增强。这表明在钙钛矿超晶格中构建合理的界面结构可以成为铁电金属,而随后的应变效应阐明了极化性能受载流子屏蔽和共价键共同作用影响。(4)合理的载流子掺杂和应变能提高铁电金属的热电性能及其各向异性。由于应变可以调控铁电金属中轨道载流子占据,因此以BTO、载流子掺杂的BTO以及KNO/BTO超晶格为研究对象,对其热电性能及其各向异性进行研究。由于晶格非对称性及非中心对称性结构,在BTO中,存在较强的电导和热导面内各向异性。压缩应变增强极化性能导致电导各向异性增大。而施加拉伸应变减弱极化性能而使电导各向异性减小。此外,BTO由于非绝缘性,故拥有非常大的面内和面外塞贝克系数,却没有太强的热功率各向异性。对于载流子掺杂的BTO,低浓度掺杂时,载流子屏蔽作用小,极化性能基本不变,电导各向异性增大,而且空穴掺杂使电导各向异性增大的更多。当载流子掺杂浓度使铁电性消失时,热电性能趋于各向同性。对于KNO/BTO超晶格,由于电子在BTO区域和KNO区域中不均匀分布,无应变的KNO/BTO超晶格比电子掺杂BTO有着更强的电导各向异性。当压缩应变η=-3%,dxz/dyz轨道电子为零,自由电子完全限制在面内运动,电导和电子热导各向异性分别高达6.8×105和4.7×105,这意味着在面内方向具有巨大的各向异性电特性。此外,压缩应变的KNO/BTO超晶格的还具有非常强的热功率各向异性。这表明铁电金属在基于热电各向异性的器件上有着广阔的应用前景。
付巳超[7](2020)在《基于细观力学方法的材料尺寸效应和相变-变形耦合研究》文中认为尺寸效应和相变-变形耦合作用是先进工程金属材料研发和应用过程中的两个典型的难题与挑战。针对这两个具有挑战性的问题,本文以316L不锈钢微丝和相变诱发塑性高熵合金(TRIP-HEA)为研究对象,分别通过研发新型试验装置进行试验和采用先进试验手段进行观测,揭示了两个问题的基本微观机制,并基于微观机制和混合定律提出了适宜的细观力学复合模型,从主导尺寸效应或TRIP辅助变形行为的特征“相”平均细观力学行为出发,分别实现了对尺寸效应和相变-变形耦合作用下的材料宏观机械性能的合理描述。这些研究成果为解决以上两个具有挑战性的问题提供了数据支撑和研究方法,有望广泛应用到工程实际中去。研制了一种可用于微型多轴循环力学行为测试的拉-扭疲劳试验机,并利用该试验机系统研究了不同直径和晶粒尺寸316L不锈钢微丝的拉伸、扭转、拉-扭循环和疲劳行为,揭示了微丝随着直径晶粒数目的减少而先后展现出“越小越弱”和“越小越强”两种截然相反的尺寸效应。基于内部晶粒和表面晶粒两“相”的等效细观力学行为,结合经典的Hall-Petch晶粒尺寸效应公式,提出了一个细观类比复合模型,揭示了由缺乏晶界强化所致的表面晶粒软化是“越小越弱”尺寸效应的主要微观机制,并对微丝的拉伸和扭转变形行为尺寸效应进行了合理的描述。进一步提出了一种考虑尺寸效应的多轴疲劳寿命预测模型,对微丝随直径减小而降低的多轴疲劳寿命实现了较好的预测。利用原位实时中子衍射,结合电子背散射衍射(EBSD)和超导量子干涉仪(SQUID)测量及热力学模型计算,揭示了微观结构、冷却温度和磁结构有序化共同作用对TRIP-HEA的亚稳态及热致相成分的影响,进而制得了具有不同FCC相热稳定性的不同初始相成分TRIP-HEA试样。进一步利用原位实时中子衍射对不同初始相成分TRIP-HEA试样在拉伸过程中的变形机制进行了深入探究,揭示了FCC相热稳定性对机械诱发相变与变形及其耦合作用的影响。TRIP-HEA的变形机制包括FCC相TRIP和位错滑移及HCP相孪晶和位错滑移。其中FCC相的持续相变和不断增多的HCP相的潜在应变硬化能力是TRIP-HEA表现出显着持续应变硬化的主要原因。基于相变和变形耦合行为的试验观测,提出了一个半经验两相细观复合模型。该模型在小应变下基于FCC相统一硬化行为、FCC/HCP两相应力约束和FCC相应力相关相变演化关系,在大应变下基于统一的宏观硬化行为,对不同热稳定性TRIP-HEA的应力应变行为进行了较好的描述。
马金元[8](2020)在《铁电薄膜畴结构及畴动力学的透射电子显微学研究》文中研究说明铁电材料具有丰富的功能特性,包括铁电性、介电性、压电性、光电效应以及非线性光学效应等。这些特性使铁电材料可广泛应用于各种电子、光学以及机电设备,例如感应器、传感器、红外检测器以及微型马达等。特别是,铁电材料具有在外加电场下不同极化状态之间转换的能力,它可用于高密度非易失性存储器。为了满足器件小型化的发展趋势,铁电材料需要以薄膜形式应用于电子器件。在铁电薄膜中,畴结构以及畴在外场中的稳定性是影响铁电薄膜性能和应用前景的重要因素。本论文中,主要围绕PbTiO3薄膜体系,利用像差校正透射电子显微术对其进行了深入的研究分析。铁电薄膜的众多应用都需要调控畴结构来达到更好的性能,例如,铁电薄膜中的a1/a2畴适用于动态随机存取器中高介电电容元件。为了实现对畴组态的有效调控,有必要对畴组态的演变进行深入研究。利用脉冲激光沉积法在NdScO3(110)。衬底上生长一定厚度的PbTiO3铁电薄膜,通过控制降温速率以实现畴组态的调控进而提高薄膜的压电性能。结合XRD和选区电子衍射分析,发现薄膜畴结构以a畴为主,进一步利用TEM衍衬分析技术,发现薄膜中存在着规则分布的a1/a2畴组态,其分布特征随降温速率的改变在周期大小、分布取向以及形貌特征上呈现出明显的变化规律。利用先进的像差校正透射电子显微术在原子尺度上研究a1/a2畴的结构细节,发现降温速率低时,a1/a2畴宽度较大,畴壁处较窄且不带电;降温速率高时,a1/a2畴宽度较小,畴壁较宽且带电。PFM压电性能测试表明,降温速率高的薄膜有着良好的压电性能。基于这些实验结果,可以通过降温速率来调控铁电薄膜的畴结构和物理性能。该研究结果丰富了对铁电薄膜中畴结构调控的认识,为铁电薄膜畴组态可控制备和性能改善提供了方法。铁电材料在存储器件上的应用与畴组态的翻转相关,理解铁电畴的动态特性对于控制功能特性和开发新的应用至关重要。原位透射电子显微学是实时研究铁电相变细节的强大工具,目前已有实验报道通过原位电镜可以直接研究铁电薄膜在外电场或外力作用下畴的形核或翻转,但很少报道通过电子束辐照激发畴转变的相关实验。为此,这里在GdScO3(110)。衬底上生长一定厚度的PbTiO3和SrTiO3薄膜,利用TEM中的电子束作为辐照光源进行原位实时观察研究。发现薄膜中的a1/a2畴主要以两种方式转变为全闭合畴:一种是在a1/a2畴区域中通过形核、生长、扩张转变为全闭合畴;另一种是在a1/a2和全闭合畴共存区域,a1/a2畴通过“位错滑移”形式来完成转变,不同方式的转变取决于局部区域畴组态形貌特征。相场模拟结果表明这种畴转变是由于薄膜电荷积累引起相对介电常数改变,使得退极化能发生了改变。该研究对在外场激励下畴组态相关的稳定方法可应用于研究不同相之间可能的相变,并对实际应用中潜在的高压电性能铁电薄膜的设计提供一种新的思路。理论计算结果认为铁电薄膜中的a1a2畴由于不受退极化场的影响而没有临界厚度。为了对这一理论结果进行实验验证以及研究a1a2畴随薄膜厚度的演变规律,在NdScO3(110)。衬底上生长系列PbTiO3薄膜,并对薄膜中的畴组态进行了详细的研究。发现薄膜中均为a1a2畴组态,且畴的形成没有临界厚度,但形貌演变随着厚度的增加(2nm-5nm-8nm-20nm-30nm)而变化显着。畴壁分布取向从各向同性变为了各项异性,在转变过程中有两个不同的临界厚度范围:一个是由2nm时畴分布同时沿[110]和[110]方向(各向同性分布)转变为5nm、8nm时畴分布主要沿[110]方向(各向异性分布);另一个是由8nm时畴分布主要沿[1T0]方向转变为20nm、30nm时畴分布主要沿[110]方向(各向异性中的择优方向发生改变)。利用先进的像差校正透射电子显微术对a1/a2畴及畴壁的极化分布进行细致的研究,发现较厚(20nm、30nm)薄膜中畴分布规则、畴壁明锐且宽度很小、畴内极化分布沿[100]或[010]方向;随着薄膜厚度的减小(从8nm、5nm到2nm),畴宽度较小、密度增加、畴壁弥散、畴部分区域及畴壁极化方向发生了变化,由典型的四方相[100]转变为[100]与[110]取向共存,这预示着超薄薄膜中可能形成了不同于四方相的低对称相。在此基础上,提出了铁电薄膜厚度改变诱导出低对称相的观点。这为超薄薄膜中相共存及低对称相出现提供了重要的信息,为调控超薄铁电薄膜中畴组态提供了重要借鉴。
张蔚冉[9](2020)在《面向核能体心立方高熵合金的设计和性能》文中研究说明高熵合金突破了传统合金以一种或两种元素为主要基元的设计思路,通常由四种或四种以上元素组成,且每种元素的原子比不少于5 at.%。这种新的合金设计理念打破了以往合金设计的藩篱,拓宽了合金的研究范围。高熵合金特有的高熵效应、缓慢扩散效应、晶格畸变效应和“鸡尾酒”效应,其通常表现为高强高硬、耐磨耐蚀及抗氧化等超越传统合金性能的特性,使其具有巨大的理论研究价值和广泛的工业应用潜力。通过熵值对高熵合金和中熵合金的分类进行了重新划分,是对以往高熵合金定义和分类的补充。本课题利用高熵合金的设计理念进行面向核能体心立方高熵合金的开发。对所设计的“伪二元”VCrFeTaxWx(x=0.1,0.2,0.3,0.4和1)系低活化高熵合金及贫铀高熵合金U-Nb-Zr-X(Ti/Mo)进行电弧熔炼制备,并研究成分对合金组织及性能变化规律的影响。(1)采用高熵合金相形成规律进行合金设计,研究低活化高熵合金VCrFeTaxWx的相组成、显微结构、力学性能、抗腐蚀性能、热稳定性及热变形行为,并研究了 Ta和W含量的变化对合金组织及性能的影响规律。通过高熵合金相形成规律对合金相组成的预测与实验结果基本一致。热处理和热分析(DSC)结果表明,VCrFeTa0.1W0.1和VCrFeTa0.2W0.2合金具有良好的结构稳定性,在1400℃以内未发生相变反应。随Ta和W含量的增加,显微硬度升高,塑性降低。其中VCrFeTa0.1W0.1和VCrFeTa0.2W0.2合金的压缩屈服强度分别为1341 MPa和1742 MPa,且其塑性分别为42.2%和35.7%,表现出优异的力学性能。VCrFeTa0.1W0.1在3.5 wt.%NaCl溶液中表现出较强的耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度和点蚀电位分别为0.066μA/cm2和1.058 VSCE。对VCrFeTa0.1W0.1和VCrFeTa0.2W0.2合金在600~1000℃时的动态高温压缩变形研究发现,合金在600和800℃时均表现较高的抗高温软化性能,在800℃时的屈服强度分别达到1019 MPa和1033 MPa,且具有良好的塑性。两合金在1000℃以内具有较小的热膨胀倾向,线性膨胀系数低于12×10-6/℃。对在铸态压缩过程中存在塑性失稳现象的VCrFeTa0.1W0.1合金进行了锯齿流变的研究及探讨。该合金在800℃保温300 min时的硬度值达到596 HV0.2,屈服强度达到1612 MPa以及31%的塑性,这种高温硬化能力对于其在高温环境下的服役是非常有利的。通过临界应变与平均应力跌幅值探讨了VCrFeTa0.1W0.1合金的锯齿流变行为,合金的应力降幅值与溶质原子气团的含量及稳定有关。对VCrFeTa0.2W0.2合金进行了高温氧化实验,该合金在650℃时属于抗氧化级别,在700和750℃属于次抗氧化,在800℃时属于弱抗氧化,在900℃不抗氧化。该合金的氧化活化能为197.5 KJ/mol,与Ni基高温合金接近。氧化机制由氧化膜到扩散层从直接接触反应控制转变成扩散控制的氧化机制。研究电子束改性对VCrFeTa0.2W0.2高熵合金组织结构、相组成、硬度及耐蚀性能的影响发现,经电子束轰击后,合金的晶格常数减小,晶粒细化程度明显,显微硬度提高,抗腐蚀性能提高3倍左右。从熵和表面能角度对电子束改性后合金性能改善进行了讨论,固溶度提高,晶粒的细化以及偏析减少,是硬度提高、耐蚀性增强的原因。通过Refined Composite Multiscale Entropy方法模拟揭示了电子束改性后合金腐蚀电流波动与耐蚀性之间的关系。(2)利用高炮合金相形成规律对贫铀高摘合金进行设计,以UNb0.5Zr0.5为基础,通过向合金中添加不同含量的Ti和Mo进行贫铀高熵合金的设计和实验。理论与实验相结合,最终设计出屈服强度和硬度分别为1157 MPa和297 HB的综合性能优异的UNb0.5Zr0.5Ti0.2Mo0.2贫铀高熵合金。
朱家俊[10](2019)在《金属Mo表面注入与沉积Ag改性层研究》文中研究指明金属Ag具有优异的导电性能和焊接性能,是目前空间太阳电池常用的互连材料,但其在低地球轨道(LEO)环境下易被原子氧侵蚀,使用寿命短;金属Mo导电性好、机械强度高,具有优异的耐原子氧特性,但焊接性能差。在金属Mo表面沉积Ag薄膜构成的复合材料兼具有两者的优势,是空间太阳电池新一代互连片的理想选材。然而Ag和Mo互不混溶,且热膨胀系数差异大,传统的薄膜沉积方法难以在金属Mo基材表面制备出粘接性能优异的Ag薄膜。本文采用离子束与磁控溅射复合镀膜技术在金属Mo表面制备了Ag薄膜,研究了Ag薄膜的生长机理、组织结构及其膜基结合性能,探讨了Ag注入层对金属Mo摩擦学性能的影响,并研制出Ag/Mo/Ag复合材料,成功应用于LEO飞行器太阳电池的互连。在金属Mo基材表面采用溅射沉积方法所制备的Ag薄膜以多晶结构为主,通过制备工艺的调控可以获得不同晶面取向的薄膜。磁控溅射或离子束溅射沉积的Ag薄膜表现出明显的(111)择优取向;而中能离子束辅助沉积(IBAD)的Ag薄膜呈现出高度的(200)择优取向,继续通过磁控溅射沉积的Ag薄膜可以保持这种高度的(200)择优取向,但是随着沉积时间的进一步增加,其晶面择优取向又会由(200)向(111)转变;制备工艺的改变引起薄膜晶面取向转变的主要机制是在晶粒生长过程中不同取向晶粒的竞争性生长所致,这种竞争性生长取决于薄膜生长过程中的各晶粒的能量变化、沉积粒子的迁移和扩散能力、荷能粒子轰击对某些取向晶粒的生长抑制等多种因素的协同作用。在金属Mo基材表面采用中能离子束辅助沉积Ag薄膜,中能离子束的轰击作用实现了膜基两种原子的混合,并将部分Ag粒子注入到Mo基材表层,形成类似的“桩基效应”,其界面呈现出“混合+注入”的特征,有效的提升了膜基结合强度,与磁控溅射沉积的Ag薄膜粘接强度1.47 MPa相比,离子束辅助沉积提高了17倍,达到25.29 MPa;IBAD过程中产生注入效应的主要机制是在中能离子束的轰击作用下,不仅存在着级联碰撞效应使部分Ag粒子获得较高的能量,同时还会在基材表层产生的大量位错成为Ag粒子的扩散通道,从而促使Ag粒子可以进入到基材表层中较深的位置,最深处甚至达到了4μm以上,在这些Ag粒子中还发现了孪晶结构。对金属Mo的摩擦学性能进行了研究,结果表明其磨损量随载荷增加而降低,但随速度增加而急剧增加,在速度为0.2 m·s-1、载荷为1 N条件下的磨损量达到了3.4×10-44 mm3·m-1;在磨损试验后的磨斑中发现有大量的犁沟,可以推断金属Mo的主要磨损机制为磨粒磨损,其中的磨粒主要是摩擦过程中所形成的MoO3;采用IBAD方法在金属Mo基材表面沉积Ag薄膜后,其摩擦系数从1.2降到0.6以下,辅助离子束能量达到30 keV时,磨损率与改性前相比降低了60%,为8.2×10-88 mm3·m-1;在辅助离子束的轰击作用下,基材的表层得到了强化,有助于磨损过程中形成连续的Ag润滑膜,从而降低磨粒磨损的程度,进而增强了金属Mo的耐磨减摩性能。基于前期的基础研究和分析结果,设计开发了Ag/Mo/Ag多层复合结构的互连片,对其结构、性能及环境适用性进行了考核验证;互连片产品经试用,能够满足实际的应用需求,为LEO空间飞行器用长寿命太阳电池的研制提供了技术支撑。
二、体心立方多晶膜中应变能密度的各向异性分析(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、体心立方多晶膜中应变能密度的各向异性分析(论文提纲范文)
(1)FeCoCrNi系高熵合金磁及电化学腐蚀性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景和意义 |
1.1.1 高熵合金 |
1.1.2 高熵合金的合成工艺 |
1.1.3 轻质高熵合金 |
1.2 FeCoCrNi系高熵合金国内外研究现状 |
1.3 不同元素对Fe基高熵合金性能的影响 |
1.4 Fe基高熵合金的磁性能的研究 |
1.5 Fe基高熵合金的电化学腐蚀性能的研究 |
1.6 本课题的研究目的与研究内容 |
1.6.1 研究目的 |
1.6.2 技术路线 |
1.7 本章小结 |
第二章 实验材料及方法 |
2.1 实验材料的选择 |
2.1.1 影响高熵合金相稳定性因素 |
2.1.2 高熵合金相形成规律 |
2.1.3 高熵合金的相结构 |
2.1.4 材料的选择 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 微观组织的观察 |
2.2.2 物相的分析 |
2.2.3 硬度的测量 |
2.2.4 密度测量 |
2.2.5 磁性能的研究 |
2.2.6 电化学腐蚀 |
2.3 本章小结 |
第三章 Fe基高熵合金微观组织成分及硬度分析 |
3.1 FeCoCrNi系高熵合金的显微组织形貌 |
3.1.1 FeCoCr NiTi_x合金的显微组织形貌 |
3.1.2 FeCoCr Ni Zr_x合金的显微组织形貌 |
3.1.3 FeCoCrNi Mo合金的显微组织形貌 |
3.2 FeCoCrNi系高熵合金的X射线衍射分析 |
3.2.1 FeCoCr NiTi_x合金的X射线衍射分析 |
3.2.2 FeCoCr Ni Zr_x合金的X射线衍射分析 |
3.2.3 FeCoCrNi Mo合金的X射线衍射分析 |
3.3 FeCoCrNi系高熵合金显微硬度分析 |
3.3.1 FeCo CrNiTi_x合金显微硬度分析 |
3.3.2 FeCoCr Ni Zr_x合金显微硬度分析 |
3.4 FeCoCrNi系高熵合金的密度分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 不同含量的Fe基高熵合金磁性能的研究 |
4.1 FeCoCrNiTi_x合金磁性能分析 |
4.2 FeCoCrNiZr_x合金磁性能分析 |
4.3 FeCoCrNi Mo合金磁性能分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 不同含量的Fe基高熵合金电化学性能的研究 |
5.1 FeCoCrNiTi_x合金电化学性能分析 |
5.2 FeCoCrNiZr_x合金电化学性能分析 |
5.3 FeCoCrNi Mo合金电化学性能分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(2)氧化物薄膜与异质结生长及其磁光研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 钙钛矿氧化物概述 |
1.2.1 钙钛矿氧化物的晶体结构 |
1.2.2 稀土钙钛矿锰氧化物的晶体结构 |
1.2.3 超交换相互作用与双交换相互作用 |
1.2.4 稀土钙钛矿锰氧化物的磁结构 |
1.3 双钙钛矿氧化物概述 |
1.3.1 双钙钛矿氧化物结构 |
1.3.2 双钙钛矿氧化物R_2NiMnO_6研究进展 |
1.3.3 双钙钛矿氧化物Y_2NiMnO_6研究进展 |
1.4 稀土石榴石铁氧体的研究进展 |
1.4.1 稀土石榴石铁氧体的科学价值与应用价值 |
1.4.2 稀土石榴石铁氧体的晶体结构与磁结构 |
1.4.3 稀土石榴石铁氧体薄膜磁各向异性的研究 |
1.5 稀土石榴石铁氧体薄膜的超快自旋动力学研究 |
1.6 本论文研究计划 |
参考文献 |
第二章 薄膜生长和表征技术介绍及超快磁光系统搭建 |
2.1 引言 |
2.2 薄膜制备技术 |
2.2.1 脉冲激光沉积基本原理 |
2.2.2 脉冲激光沉积系统 |
2.2.3 生长因素调控 |
2.3 薄膜表征技术 |
2.3.1 X射线衍射分析 |
2.3.2 倒易空间图(RSM) |
2.3.3 拉曼光谱 |
2.3.4 磁性表征 |
2.3.5 X射线光电子能谱 |
2.3.6 紫外可见光近红外吸收光谱 |
2.4 时间分辨的磁光克尔效应系统搭建 |
2.4.1 泵浦探测技术 |
2.4.2 时间分辨超快泵浦探测系统总体设计 |
2.4.3 飞秒激光光源 |
2.4.4 位移平台控制与软件编写 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 双钙钛矿Y_2NiMnO_6薄膜与异质结的生长及磁性调控研究 |
3.1 引言 |
3.2 YNMO多晶靶材制备和基本表征 |
3.3 YNMO薄膜与异质结生长 |
3.4 YNMO薄膜与异质结的结构与磁性调控 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜磁各向异性调控及CoFe/Sm_3Fe_5O_(12)异质结界面耦合的超快磁光研究 |
4.1 引言 |
4.2 Sm_3Fe_5O_(12)的研究进展 |
4.3 Sm_3Fe_5O_(12)多晶靶材制备和基本表征 |
4.4 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜生长与应力调控 |
4.5 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜磁各向异性调控及CoFe/Sm_3Fe_5O_(12)异质结界面耦合的超快磁光研究 |
4.5.1 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜磁各向异性调控 |
4.5.2 CoFe/Sm_3Fe_5O_(12)异质结界面耦合的超快磁光研究 |
4.6 本章小结 |
参考文献 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 主要创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文和取得的其他成果 |
(3)低维锰/钌氧化物外延异质多层膜中自旋序及磁各向异性的调控(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 钙钛矿氧化物晶体构型与基本磁学物理属性 |
1.2.1 钙钛矿氧化物晶体基本构型 |
1.2.2 钙钛矿氧化物中常见晶格畸变模式 |
1.2.2.1 氧八面体协同倾转畸变 |
1.2.2.2 Jahn-Teller晶格畸变与电子组态 |
1.2.2.3 B位离子自发极化位移畸变 |
1.2.3 钙钛矿关联氧化物中基本的磁关联交换模型 |
1.2.4 钙钛矿关联氧化物中的磁各向异性调控 |
1.3 钙钛矿过渡金属氧化物中的“死层”效应与界面磁性调控 |
1.3.1 界面结构近邻耦合 |
1.3.2 界面电荷转移 |
1.3.3 界面自旋轨道重构 |
1.3.4 界面几何结构与交换相互作用 |
1.3.5 界面载流子限域 |
1.4 低维磁性薄膜材料中的层间耦合与典型极限薄层研究进展 |
1.4.1 全钙钛矿氧化物人工反铁磁体层间耦合研究进展 |
1.4.2 二维本征铁磁体研究进展启示 |
1.4.3 钙钛矿过渡金属氧化物极限薄层研究进展 |
1.5 本文拟开展研究工作计划 |
1.5.1 基于锰/钌氧化物异质界面,探究锰氧化物极限薄层磁学与轨道物理 |
1.5.2 钙钛矿型人工反铁磁体层间耦合的多参量调控与室温原型器件初探 |
1.6 本章小结 |
参考文献 |
第二章 样品制备与表征方法 |
2.1 陶瓷靶材的合成 |
2.2 外延单晶薄膜的制备 |
2.3 外延单晶薄膜的结构表征 |
2.3.1 X射线衍射 |
2.3.2 X射线倒易空间图 |
2.3.2.1 倒易空间与实空间 |
2.3.3.2 外延异质薄膜中的倒易图与结构分析 |
2.4 外延薄膜原子级微结构表征-扫描透射电子显微学 |
2.5 外延薄膜样品中特征元素的电子结构组态光谱学表征 |
2.5.1 X射线吸收谱 |
2.5.2 X射线光电子谱 |
2.6 外延薄膜电、磁性能的表征 |
2.7 本章小结 |
参考文献 |
第三章 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中的高温铁磁相物理起源探究 |
3.1 引言 |
3.2 固相靶材及外延薄膜的制备及表征手段 |
3.2.1 陶瓷靶材的制备 |
3.2.2 超晶格与单晶薄膜的制备 |
3.2.3 超晶格与单晶薄膜的结构表征 |
3.2.4 X-射线光电子能谱 |
3.2.5 磁性和电性能测量 |
3.2.6 密度泛函理论+动力学平均场理论(DFT+DMFT)计算方法 |
3.3 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中的高温铁磁相诱导 |
3.4 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中本征存在的微观非对称界面 |
3.5 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中的高温铁磁相物理起源分析 |
3.6 本章小结 |
参考文献 |
第四章 受限La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中外延周期数依赖的可调铁磁序 |
4.1 引言 |
4.2 陶瓷靶材及薄膜样品的制备及表征方法 |
4.2.1 陶瓷靶材的制备 |
4.2.2 外延异质多层膜的制备与表征测试 |
4.3 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格结构与磁电性能表征 |
4.3.1 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格异质结构表征 |
4.3.2 外延周期N引起的[La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格铁磁序演变 |
4.3.3 厚度引起的[La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格中可调铁磁序的演变 |
4.3.4 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格中电子结构组态随外延周期的演变 |
4.4 受限La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中周期数可调铁磁序演化机制 |
4.5 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/ARuO_3]_(10)系列超晶格的磁性“死层”厚度边界 |
4.6 外延周期数关联磁性“剪裁”模型的潜在意义 |
4.7 本章小结 |
参考文献 |
第五章 锰/钌氧化物超晶格中外延重复周期数调制的磁各向异性演化 |
5.1 引言 |
5.2 陶瓷靶材及薄膜样品的制备及表征 |
5.2.1 陶瓷靶材的制备 |
5.2.2 外延异质超晶格薄膜实验制备与性能表征方法 |
5.3 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格的结构分析 |
5.4 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格磁各向异性与外延周期数的依赖关系 |
5.5 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格电子轨道组态随外延周期数的演化 |
5.6 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格周期数可控磁各向异性起源 |
5.7 本章小结 |
参考文献 |
第六章 La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3基非对称磁性结构中的层间耦合行为调控 |
6.1 引言 |
6.2 陶瓷靶材及薄膜样品的制备及实验表征 |
6.2.1 陶瓷靶材的制备 |
6.2.2 外延异质多层膜的制备与测试 |
6.3 实验结果与讨论 |
6.3.1 外延氧化物薄膜晶体结构表征 |
6.3.2 LSMO基单晶薄膜矫顽力增强与磁性基态表征 |
6.3.3 非对称磁性结构中反铁磁层间耦合效应的调控 |
6.3.4 非对称磁性结构中层间交换耦合与CRTO间隔层的依赖关系 |
6.3.5 非对称磁性结构中层间耦合行为依赖的磁化翻转进程演变 |
6.3.6 非对称双层磁性结构中的磁化翻转行为延伸 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本论文内容小结 |
7.2 本研究论文创新点 |
7.3 研究内容展望 |
7.3.1 低维全氧化物人工反铁磁体多参量优化与应用展望 |
7.3.2 Si基低维全氧化物外延薄膜制备与性能调控展望 |
7.3.3 钌氧化物基薄膜电、磁催化应用展望 |
7.4 本章小结 |
参考文献 |
攻读博士学位期间的学术成果与获奖情况 |
致谢 |
(4)BiFeO3薄膜结构与缺陷的像差校正透射电子显微学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 钙钛矿型功能氧化物 |
1.1.2 铁电薄膜中畴结构及相结构的调控 |
1.1.3 铁电薄膜中拓扑畴研究进展 |
1.1.4 铁电薄膜中的生长缺陷 |
1.1.5 高指数取向BiFeO_3薄膜研究现状 |
1.2 先进透射电子显微学在铁电薄膜研究中的应用 |
1.3 本论文的选题意义及研究内容 |
第2章 实验方法 |
2.1 薄膜生长与透射样品制备 |
2.1.1 脉冲激光沉积技术(PLD) |
2.1.2 薄膜的生长模式 |
2.1.3 透射电镜样品制备 |
2.2 透射电子显微学分析方法 |
2.2.1 透射电子显微镜工作原理 |
2.2.2 电子衍射与衍衬分析 |
2.2.3 高分辨透射电子显微术(HRTEM) |
2.2.4 扫描透射电子显微术(STEM) |
2.2.5 电子能量损失谱(EELS)和X射线能量色散谱(EDS) |
2.2.6 像差校正透射电子显微学 |
2.2.7 透射电子显微镜实验设备 |
2.3 基于STEM的电子显微学分析方法 |
2.3.1 实空间寻峰拟合分析(Peak Finding) |
2.3.2 倒空间几何相位分析(Geometric Phase Analysis) |
2.4 原子力显微镜(AFM) |
2.4.1 原子力显微镜的基本原理 |
2.4.2 双频共振追踪(DART)压电力显微镜模式(PFM) |
2.5 高分辨X射线衍射 |
第3章 BiFeO_3薄膜中的两相涡旋结构 |
3.1 引言 |
3.2 实验与计算方法 |
3.3 实验结果 |
3.3.1 多层膜中周期性的109°畴组态 |
3.3.2 BiFeO_3中的涡旋结构 |
3.3.3 BiFeO_3中涡旋结构的两相共存 |
3.4 讨论 |
3.5 本章小结 |
第4章 边界条件对拓扑极性纳米畴的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验与计算方法 |
4.3 实验结果 |
4.3.1 多层膜中的畴组态 |
4.3.2 不同畴壁末端形成的纳米畴结构 |
4.3.3 临近层畴组态对BiFeO_3层中纳米畴的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 BiFeO_3薄膜中的铁电-反铁电相变 |
5.1 引言 |
5.2 实验与计算方法 |
5.3 实验结果 |
5.3.1 [110]BiFeO_3超薄膜中结构随厚度的演变 |
5.3.2 [110]BiFeO_3超薄膜中的致密畴 |
5.3.3 [110]BiFeO_3超薄膜中的反铁电相 |
5.3.4 180°畴壁与反铁电相的结构联系 |
5.3.5 第一性原理计算结果 |
5.3.6 退极化场对不同BiFeO_3结构极化的影响 |
5.4 讨论 |
5.4.1 畴壁促进反铁电相变的结构机理 |
5.4.2 界面氧八面体耦合稳定反铁电结构 |
5.5 本章小结 |
第6章 氧空位对带电畴壁的钉扎行为研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验与计算方法 |
6.3 实验结果 |
6.3.1 BiFeO_3薄膜中的片状缺陷 |
6.3.2 片状缺陷中氧缺失的确定 |
6.3.3 单个氧空位片稳定的带电畴壁 |
6.3.4 氧空位片台阶稳定的带电畴壁对 |
6.3.5 氧空位对薄膜畴及极化翻转的影响 |
6.4 讨论 |
6.4.1 氧空位浓度对其存在形态的影响 |
6.4.2 氧空位片电荷稳定带电畴壁 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论 |
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 |
(5)金刚石表面状态控制及应用基础研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 金刚石的性能及制备方法 |
2.1.1 金刚石的优异性能 |
2.1.2 金刚石的制备 |
2.1.3 国内外金刚石制备技术的发展 |
2.2 金刚石表面的高效机械平整化控制 |
2.2.1 金刚石的化学辅助机械抛光 |
2.2.2 催化金属辅助摩擦抛光 |
2.2.3 高速动态摩擦抛光 |
2.3 金刚石的等离子体刻蚀表面状态控制 |
2.3.1 金刚石等离子体刻蚀原理 |
2.3.2 金刚石刻蚀形貌演变机制 |
2.3.3 金刚石的氧基等离子体刻蚀表面控制 |
2.3.4 金刚石的氢等离子体刻蚀表面控制 |
2.4 金刚石质量损伤及表面键态对其应用性能的影响 |
2.4.1 质量损伤及表面键态对电磁波环境下介电特性的影响 |
2.4.2 质量损伤及表面键态对表面导电及输运特性的影响 |
3 研究内容和实验方法 |
3.1 研究内容和思路 |
3.1.1 研究内容 |
3.1.2 研究思路 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 金刚石膜片的制备方法 |
3.2.2 金刚石膜片表征方法 |
3.2.3 金刚石的预处理及处理后的表面状态 |
4 金刚石高速机械平整化控制过程及表面键态演变机制 |
4.1 不同质量金刚石膜片的制备及表征 |
4.1.1 金刚石膜片的制备及预处理 |
4.1.2 金刚石膜片的基本物相特征 |
4.2 金刚石膜片的高速平整化控制系统及过程 |
4.3 金刚石高速平整化过程的控制影响因素 |
4.3.1 平整化过程外加载荷的影响 |
4.3.2 平整化过程持续时间的影响 |
4.3.3 平整化过程线性速度的影响 |
4.4 金刚石高速平整化过程控制优化 |
4.5 基于优化高速平整化过程的金刚石膜片表面状态 |
4.6 金刚石高速平整化机制及表面键态演变 |
4.7 本章小结 |
5 高速机械平整化金刚石质量损伤精细分析及对应用响应的影响 |
5.1 金刚石高速平整化所致亚表面损伤的演化分析 |
5.2 金刚石动态抛光质量损伤的拉曼光谱精细分析 |
5.3 不同质量多晶金刚石的亚表面损伤分析 |
5.4 金刚石质量损伤的太赫兹精细分析及响应 |
5.4.1 金刚石膜片损伤控制及质量分析 |
5.4.2 金刚石太赫兹超精细质量分析应用测试系统 |
5.4.3 金刚石质置差异及损伤对太赫兹波段精细吸收响应的影响 |
5.4.4 金刚石质量差异及损伤对太赫兹波段介电响应的影响 |
5.5 本章小结 |
6 金刚石氧基等离子体刻蚀表面形貌演变及状态控制 |
6.1 金刚石制备及表面等离子刻蚀控制 |
6.1.1 金刚石膜片的制备及质量检测 |
6.1.2 ICP反应离子刻蚀控制 |
6.2 金刚石不同氧基体系ICP反应离子刻蚀速率 |
6.3 金刚石不同氧基体系ICP反应离子刻蚀表面形貌控制 |
6.3.1 低偏置射频功率不同辅助气体条件下表面形貌及演变 |
6.3.2 高偏置射频功率不同辅助气体条件下表面形貌及演变 |
6.4 基于优化刻蚀工艺的图形化单晶金刚石表面平整化控制应用 |
6.5 本章小结 |
7 金刚石不同氧基体系等离子刻蚀表面反应与键态 |
7.1 金刚石不同氧基体系ICP刻蚀的化学反应过程 |
7.2 金刚石不同氧基体系ICP反应离子刻蚀的物相及表面键态 |
7.2.1 低偏置射频功率不同辅助气体条件下的物相及表面键态 |
7.2.2 高偏置射频功率不同辅助气体条件下的物相及表面键态 |
7.3 金刚石不同气基体系ICP反应离子刻蚀温度变化 |
7.4 本章小结 |
8 金刚石氢基等离子体表面形貌及半导体化控制 |
8.1 金刚石的制备及质量表征 |
8.2 未半导体化(绝缘)表面键态 |
8.3 金刚石氢等离子体表面状态控制及演变 |
8.3.1 金刚石氢等离子体刻蚀表面形貌控制 |
8.3.2 金刚石表面氢等离子体刻蚀形貌演变机制 |
8.3.3 金刚石表面氢等离子体刻蚀表面状态演变 |
8.4 金刚石表面氢等离子体半导体化及SGFET结构制备 |
8.4.1 金刚石表面氢等离子体半导体化过程控制优化 |
8.4.2 基于表面半导体化金刚石膜片结构设计及制备 |
8.5 本章小结 |
9 金刚石表面碳氢键的应用损伤及无损修复 |
9.1 氢终端金刚石液态环境的直流特性响应 |
9.2 金刚石表面碳氢键的反应损伤 |
9.3 金刚石表面氢终端键无损修复 |
9.3.1 金刚石负电势线性扫描及表面碳氢键的修复 |
9.3.2 表面键态修复后的金刚石性能 |
9.4 金刚石表面化学键反应与修复机制 |
9.5 本章小结 |
10 结论 |
11 创新点 |
12 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)BaTiO3基铁电金属掺杂和应变效应的第一性原理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 钙钛矿氧化物材料简介 |
1.2.1 钙钛矿铁电材料 |
1.2.2 钙钛矿多铁性材料 |
1.3 钙钛矿氧化物中实现金属-绝缘体相变途径 |
1.3.1 空位和元素掺杂 |
1.3.2 极性灾难机制 |
1.3.3 极化驱动机制 |
1.4 铁电金属材料研究现状和应用 |
1.4.1 铁电金属发展概述 |
1.4.2 铁电基铁电金属 |
1.4.3 金属基铁电金属 |
1.4.4 二维铁电金属 |
1.4.5 铁电金属的应用 |
1.5 论文的选题依据和主要内容 |
1.5.1 论文的选题依据 |
1.5.2 论文的研究内容 |
第2章 理论基础及计算方法 |
2.1 密度泛函理论 |
2.1.1 绝热近似 |
2.1.2 单电子近似 |
2.1.3 Hohenberg-Kohn定理 |
2.2 交换关联泛函 |
2.2.1 局域密度近似(LDA) |
2.2.2 广义梯度近似(GGA) |
2.2.3 原子占据位库仑相互作用(LDA+U) |
2.2.4 杂化泛函 |
2.3 现代极化理论 |
2.3.1 极化理论的基本框架 |
2.3.2 Berry相位理论 |
2.4 半经典玻尔兹曼传输理论 |
2.4.1 Boltzmann半经典理论 |
2.4.2 Boltzmann传输系数 |
第3章 BTO基铁电金属的掺杂效应研究 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法和模型 |
3.2.1 计算方法 |
3.2.2 掺杂构建模型 |
3.3 电子掺杂对BTO基铁电金属的影响 |
3.3.1 BTO的电子结构 |
3.3.2 电子掺杂对BTO铁电性能的影响 |
3.3.3 电子掺杂对BTO电子结构的影响 |
3.4 空穴掺杂对BTO基铁电金属的影响 |
3.4.1 空穴掺杂对BTO铁电性能的影响 |
3.4.2 空穴掺杂对BTO电子结构的影响 |
3.5 原子掺杂对BTO铁电性和金属性影响 |
3.5.1 原子掺杂对BTO晶体结构的影响 |
3.5.2 原子掺杂对BTO铁电性能的影响 |
3.5.3 原子掺杂对BTO电子和磁性能的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 Fe掺杂和Nb掺杂BTO体系的逆磁电效应 |
4.1 引言 |
4.2 计算方法和模型 |
4.2.1 计算方法 |
4.2.2 建立模型 |
4.3 Fe掺杂BTO体系中逆磁电效应 |
4.3.1 Fe掺杂BTO体系中铁电和铁磁性 |
4.3.2 Fe掺杂BTO体系中电子结构 |
4.3.3 Fe掺杂BTO体系中电控磁性能的应变效应 |
4.4 Nb掺杂BTO体系中逆磁电效应及其应变调控 |
4.4.1 Nb掺杂BTO体系中铁电和铁磁性 |
4.4.2 Nb掺杂BTO体系中电子结构 |
4.4.3 Nb掺杂BTO体系中电控磁性能的应变效应 |
4.4.4 Nb掺杂BTO体系中电控磁性能机理 |
4.5 本章小结 |
第5章 KNO/BTO超晶格的应变效应研究 |
5.1 引言 |
5.2 计算方法和模型 |
5.2.1 计算方法 |
5.2.2 超晶格模型 |
5.3 KNO/BTO超晶格铁电金属 |
5.3.1 铁电性能 |
5.3.2 金属性能分析 |
5.3.3 临界尺寸 |
5.4 应变对KNO/BTO超晶格铁电金属的调控 |
5.4.1 应变对KNO/BTO超晶格金属性的影响 |
5.4.2 应变对KNO/BTO超晶格铁电性的影响 |
5.4.3 化学键机制 |
5.5 本章小结 |
第6章 铁电基铁电金属中可调热电各向异性能 |
6.1 引言 |
6.2 计算方法和模型 |
6.2.1 计算方法 |
6.2.2 晶体模型 |
6.3 应变对BTO的热电性能的影响 |
6.3.1 BTO的热电性能 |
6.3.2 应变对BTO热电性能的影响 |
6.3.3 应变对BTO热电各向异性的影响 |
6.4 电子载流子对BTO热电性能的影响 |
6.4.1 电子浓度对BTO热电性能的影响 |
6.4.2 电子浓度对BTO热电各向异性的影响 |
6.5 空穴载流子对BTO热电性能的影响 |
6.5.1 空穴浓度对BTO热电性能的影响 |
6.5.2 空穴浓度对BTO热电各向异性的影响 |
6.6 NN型 KNO/BTO超晶格的热电性能研究 |
6.6.1 NN型 KNO/BTO超晶格电导和热导的应变效应 |
6.6.2 NN型 KNO/BTO超晶格热功率的应变效应 |
6.7 本章小结 |
第7章 结论和展望 |
7.1 论文总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历及攻读博士期间的学术成果 |
(7)基于细观力学方法的材料尺寸效应和相变-变形耦合研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 尺寸效应 |
1.1.1 现象和机理概述 |
1.1.2 316L不锈钢尺寸效应研究现状 |
1.1.3 研究方法 |
1.2 相变-变形耦合作用 |
1.2.1 现象和机理概述 |
1.2.2 研究方法 |
1.3 基于细观力学方法的复合模型 |
1.3.1 宏观、细观和微观模型概述 |
1.3.2 描述尺寸效应的细观复合模型 |
1.3.3 描述TRIP材料的细观复合模型 |
1.4 本文研究对象、研究内容和研究意义 |
1.4.1 研究对象及内容 |
1.4.2 研究意义 |
第2章 微型拉-扭疲劳试验机的研制及应用 |
2.1 微型拉-扭疲劳试验机的研制 |
2.1.1 试验机机体的设计与实现 |
2.1.2 试验机控制系统的设计与开发 |
2.1.3 试验系统的组装与调试 |
2.2 微型拉-扭疲劳试验机的多轴试验应用示例 |
2.2.1 多步扭转循环试验 |
2.2.2 拉-扭应变循环试验 |
2.2.3 多轴棘轮试验 |
2.3 本章小结 |
第3章 不锈钢微丝的尺寸效应及细观复合模型描述 |
3.1 不锈钢微丝试样制备 |
3.1.1 细晶微丝试样的制备 |
3.1.2 粗晶微丝试样的制备 |
3.2 不锈钢微丝单轴拉伸行为及尺寸效应 |
3.2.1 单轴拉伸试验 |
3.2.2 拉伸性能及尺寸效应 |
3.2.3 拉伸应变硬化及尺寸效应 |
3.2.4 拉伸变形微观结构 |
3.3 不锈钢微丝大变形扭转行为及尺寸效应 |
3.3.1 大变形扭转试验 |
3.3.2 扭转性能及尺寸效应 |
3.3.3 扭转变形微观结构 |
3.4 不锈钢微丝尺寸效应的机理和细观复合模型描述 |
3.4.1 尺寸效应的临界n值 |
3.4.2 尺寸效应的机理 |
3.4.3 “越小越弱”尺寸效应的细观复合模型描述 |
3.5 不锈钢微丝扭转和拉-扭循环行为及尺寸效应 |
3.5.1 细晶微丝扭转和拉-扭循环行为及尺寸效应 |
3.5.2 粗晶微丝拉-扭循环行为及尺寸效应 |
3.6 不锈钢微丝扭转和拉-扭多轴疲劳性能及尺寸效应 |
3.6.1 细晶微丝扭转和拉-扭多轴疲劳性能及尺寸效应 |
3.6.2 粗晶微丝扭转及拉-扭多轴疲劳性能 |
3.6.3 微丝扭转和拉-扭多轴疲劳尺寸效应和寿命预测 |
3.7 本章小结 |
第4章 TRIP-HEA的亚稳态研究 |
4.1 材料制备和试验手段 |
4.1.1 材料和试样制备 |
4.1.2 晶体微观结构和相变表征 |
4.1.3 磁结构转变表征 |
4.2 TRIP-HEA亚稳态的试验表征 |
4.2.1 退火过程中的微观结构演化 |
4.2.2 热循环过程中的HCP(?)FCC相变 |
4.2.3 热循环过程中的磁结构转变 |
4.2.4 不同初始相成分TRIP-HEA的机械行为 |
4.3 TRIP-HEA亚稳态的影响因素及对机械行为的影响 |
4.3.1 微观结构对亚稳态的影响 |
4.3.2 冷却对亚稳态的影响 |
4.3.3 磁结构转变对亚稳态的影响 |
4.3.4 亚稳态对机械行为的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 TRIP-HEA的相变-变形耦合行为及细观复合模型描述 |
5.1 拉伸试样和试验 |
5.1.1 试样制备 |
5.1.2 拉伸试验 |
5.2 TRIP-HEA的拉伸行为和变形机制 |
5.2.1 20%HCP TRIP-HEA拉伸行为和变形机制 |
5.2.2 不同初始相成分TRIP-HEA拉伸行为和变形机制 |
5.3 TRIP-HEA相变-变形耦合作用 |
5.3.1 相变对屈服应力的影响 |
5.3.2 相变对应变硬化的影响 |
5.3.3 FCC相硬化应力对相变的影响 |
5.4 TRIP-HEA相变-变形耦合行为细观复合模型描述 |
5.4.1 小应变下的宏观应力计算 |
5.4.2 大应变下的宏观应力计算 |
5.4.3 计算结果及评价 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论及展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(8)铁电薄膜畴结构及畴动力学的透射电子显微学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 钙钛矿型功能氧化物的结构及功能性 |
1.1.2 钙钛矿铁电畴结构的调控研究 |
1.1.3 畴壁的功能特性及带电畴壁的研究 |
1.1.4 铁电材料的原位研究 |
1.2 先进透射电子显微学在钙钛矿薄膜研究中的应用 |
1.3 本论文的选题意义及研究内容 |
第2章 实验方法 |
2.1 样品制备 |
2.1.1 薄膜的生长模式 |
2.1.2 薄膜的沉积方法 |
2.1.3 透射电子显微镜样品制备 |
2.2 透射电子显微学分析 |
2.2.1 透射电子显微镜工作原理 |
2.2.2 电子衍射与衍衬分析 |
2.2.3 高分辨透射电子显微术 |
2.2.4 扫描透射电子显微术 |
2.2.5 X射线能量损失谱和X射线能量色散谱 |
2.2.6 像差校正透射电子显微镜 |
2.2.7 透射电子显微镜实验设备 |
2.3 基于高分辨STEM图像的定量电子显微学方法 |
2.3.1 实空间寻峰拟合分析 |
2.3.2 倒空间几何相位分析 |
第3章 降温速率对张应力下PbTiO_3薄膜a_1/a_2带电畴和压电响应的调控 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.3 实验结果 |
3.3.1 PbTiO_3晶体中的畴结构特征 |
3.3.2 PbTiO_3薄膜中畴结构的分析 |
3.3.3 a_1/a_2畴组态随降温速率的变化规律 |
3.3.4 原子尺度a_1/a_2畴壁结构特征 |
3.4 讨论部分 |
3.5 本章小结 |
第4章 铁电薄膜中相共存和a_1/a_2畴转变为全闭合畴的实时观察 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.3 实验结果 |
4.4 讨论部分 |
4.5 本章小结 |
第5章 PbTiO_3超薄薄膜畴组态随厚度的演化特性 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果 |
5.3.1 不同厚度薄膜的截面样品形貌特征 |
5.3.2 不同厚度薄膜的平面样品形貌特征 |
5.3.3 HAADF-STEM及GPA研究薄膜的应力分布特征 |
5.3.4 HAADF-STEM研究薄膜的极化分布特征 |
5.4 讨论部分 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论 |
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 |
(9)面向核能体心立方高熵合金的设计和性能(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 绪论 |
2.1 高熵合金的定义 |
2.2 高熵合金的发展 |
2.3 高熵合金的特性 |
2.3.1 高熵效应 |
2.3.2 缓慢扩散效应 |
2.3.3 晶格畸变效应 |
2.3.4 “鸡尾酒”效应 |
2.4 BCC高熵合金的研究现状 |
2.4.1 BCC高熵合金的相组成 |
2.4.2 BCC高熵合金的性能 |
2.5 面向核能用高熵合金 |
2.5.1 低活化高熵合金的研究现状 |
2.5.2 贫铀高熵合金 |
2.6 研究目的和内容 |
2.6.1 选题背景 |
2.6.2 研究内容及思路 |
3 试验方法 |
3.1 实验材料 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 合金的相结构和微观组织 |
3.2.2 力学性能测试 |
3.2.3 电化学测试 |
3.2.4 热力学实验 |
3.2.5 热膨胀测试 |
4 VCrFeTa_xW_x高熵合金的组织及性能 |
4.1 引言 |
4.2 VCrFeTa_xW_x高熵合金的成分设计 |
4.3 铸态VCrFeTa_xW_x系高熵合金的组织和性能 |
4.3.1 铸态VCrFeTa_xW_x系高熵合金的相组成及微观组织 |
4.3.2 铸态VCrFeTa_xW_x系高熵合金的室温力学性能 |
4.3.3 Ta和W对VCrFeTa_xW_x系高熵合金室温性能的影响 |
4.4 VCrFeTa0.1W0.1,VCrFeTa0.2W0.2高熵合金的腐蚀性能 |
4.4.1 VCrFeTa_(0.1)W_(0.1),VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金的电化学腐蚀测试 |
4.4.2 VCrFeTa_(0.1)W_(0.1),VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金的腐蚀形貌 |
4.4.3 VCrFeTa_(0.1)W_(0.1),VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金的电化学阻抗测试 |
4.4.4 XPS(X射线电子谱)检测 |
4.4.5 腐蚀机理分析 |
4.4.6 与传统耐蚀合金耐腐蚀性的比较 |
4.5 本章小结 |
5 VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)和VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金的热稳定性 |
5.1 引言 |
5.2 VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)和VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金的动态高温力学性能 |
5.3 VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)和VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金的热膨胀系数 |
5.4 热处理对VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)和VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)合金组织性能的影响 |
5.4.1 热处理对VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)和VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)合金相结构的影响 |
5.4.2 热处理对VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)和VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)合金显微组织的影响 |
5.4.3 热处理对VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)和VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)合金力学性能的影响 |
5.5 VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)高熵合金的锯齿流变现象 |
5.5.1 热处理对VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)高熵合金相结构与显微组织的 |
5.5.2 热处理对VCrFeTa_(0.1)W_(0.1)高熵合金力学性能的影响 |
5.5.3 锯齿流变行为分析 |
5.6 本章小结 |
6 VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)合金的氧化性能 |
6.1 引言 |
6.2 VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金的氧化动力学曲线 |
6.3 VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金的氧化产物相结构 |
6.4 VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金的氧化形貌 |
6.5 本章小结 |
7 电子束表面改性对VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金组织与性能的影响 |
7.1 引言 |
7.2 实验材料与方法 |
7.3 电子束改性对VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金相组成与微观结构的影响 |
7.3.1 电子束改性后的相组成 |
7.3.2 电子束改性后的显微组织 |
7.4 电子束改性对VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金显微硬度的影响 |
7.5 电子束改性对VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金腐蚀性能的影响 |
7.5.1 动电位极化曲线测试结果 |
7.5.2 腐蚀形貌分析 |
7.5.3 阻抗测试 |
7.5.4 与传统耐蚀合金腐蚀性的比较 |
7.6 电子束改性对VCrFeTa_(0.2)W_(0.2)高熵合金性能影响的讨论 |
7.6.1 微观组织 |
7.6.2 表面能 |
7.6.3 Refined Composite Multiscale Entropy方法对亚稳态点蚀的探讨 |
7.7 本章小结 |
8 贫铀高熵合金的设计 |
8.1 引言 |
8.2 贫铀高熵合金的成分设计与制备 |
8.2.1 三元U-Nb-Zr中熵合金的设计及显微组织 |
8.2.2 四元U-Nb-Zr-X高熵合金的设计及显微组织 |
8.2.3 五元UNb_(0.5)Zr_(0.5)Ti_xMo_x高熵合金的设计及显微组织 |
8.3 讨论 |
8.4 小结 |
9 结论及创新点 |
9.1 结论 |
9.2 创新点 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
博士学位期间参加学术会议情况 |
学位论文数据集 |
(10)金属Mo表面注入与沉积Ag改性层研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 Ag及其薄膜的基本特性 |
1.2.1 Ag薄膜的组织结构 |
1.2.2 Ag薄膜的晶面取向 |
1.2.3 Ag薄膜的应用与研究现状 |
1.3 Ag薄膜的制备技术与发展 |
1.3.1 低温退火法 |
1.3.2 化学沉积法 |
1.3.3 电化学沉积法 |
1.3.4 化学气相沉积技术 |
1.3.5 物理气相沉积技术 |
1.4 膜基界面结合理论 |
1.4.1 膜/基界面的结合方式 |
1.4.2 增强膜基结合强度的相关方法与理论 |
1.5 论文的选题依据和研究内容 |
1.5.1 选题依据 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 引言与研究方案设计 |
2.2 工艺设备 |
2.2.1 多功能离子束磁控溅射复合镀膜设备结构与功能 |
2.2.2 其他辅助设备 |
2.3 样品制备 |
2.3.1 镀膜基材 |
2.3.2 镀膜用溅射靶材 |
2.3.3 基材表面预处理 |
2.3.4 沉积工艺 |
2.4 组织结构表征 |
2.4.1 晶体结构分析 |
2.4.2 表面、断面形貌与成分分析 |
2.4.3 界面组织结构分析 |
2.5 性能测试 |
2.5.1 膜/基界面结合强度测试 |
2.5.2 显微硬度测试 |
2.5.3 摩擦磨损测试 |
2.5.4 电阻率测试 |
2.5.5 互连片焊接性能测试 |
第三章 Ag薄膜的取向生长研究 |
3.1 引言 |
3.2 Ag薄膜的生长机理及其组织结构 |
3.3 制备工艺对Ag薄膜择优取向的影响 |
3.3.1 制备方法 |
3.3.2 基材种类 |
3.3.3 工作气体种类 |
3.3.4 沉积时间 |
3.3.5 辅助离子束轰击角度 |
3.4 Ag薄膜取向的生长机制研究 |
3.4.1 界面能与应变能对薄膜取向的影响 |
3.4.2 表面能对薄膜取向的影响 |
3.4.3 沟道效应对薄膜取向的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 离子束注入界面及其增强Ag/Mo粘接强度研究 |
4.1 引言 |
4.2 膜基界面设计 |
4.3 离子束辅助沉积工艺对Ag薄膜粘接强度的影响 |
4.4 离子束注入界面的形成机制 |
4.5 离子束辅助沉积的注入效应研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 金属Mo表面Ag注入改性摩擦学性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 金属钼耐磨减摩性能研究 |
5.2.1 摩擦磨损测试 |
5.2.2 摩擦磨损行为 |
5.2.3 摩擦磨损机理 |
5.3 钼基材表面注入Ag提高耐磨减摩性能研究 |
5.3.1 金属Mo表面镀银工艺及摩擦磨损测试 |
5.3.2 离子束辅助沉积表面镀Ag提高其摩擦学性能 |
5.3.3 钼片表面镀Ag提高其摩擦学性能机理 |
5.4 本章小结 |
第六章 空间太阳电池用Ag/Mo复合互连片研制 |
6.1 引言 |
6.2 复合互连材料结构设计 |
6.3 样品台设计与升级改造 |
6.4 复合互联材料制备工艺方案 |
6.5 复合材料互连片冲制技术 |
6.6 Ag/Mo复合互连材料结构与性能 |
6.6.1 试制的互连材料基本情况 |
6.6.2 薄膜厚度均匀性验证 |
6.6.3 复合互连材料电导率 |
6.6.4 原子氧对复合互连材料的剥蚀率 |
6.6.5 热应力耐受试验 |
6.6.6 可靠性机理分析 |
6.6.7 复合材料互连片试用 |
6.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录A (攻读学位期间发表与撰写的学术论文、参与的科研项目以及参加的学术会议) |
A.1攻读学位期间发表与撰写的学术论文 |
A.2 攻读学位期间参与的科研项目 |
A.3 攻读学位期间参加的学术会议 |
四、体心立方多晶膜中应变能密度的各向异性分析(论文参考文献)
- [1]FeCoCrNi系高熵合金磁及电化学腐蚀性能的研究[D]. 李帅. 安徽建筑大学, 2021(08)
- [2]氧化物薄膜与异质结生长及其磁光研究[D]. 沈磊. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]低维锰/钌氧化物外延异质多层膜中自旋序及磁各向异性的调控[D]. 屈莉莉. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]BiFeO3薄膜结构与缺陷的像差校正透射电子显微学研究[D]. 耿皖荣. 中国科学技术大学, 2021(06)
- [5]金刚石表面状态控制及应用基础研究[D]. 郑宇亭. 北京科技大学, 2021
- [6]BaTiO3基铁电金属掺杂和应变效应的第一性原理研究[D]. 李刚. 湘潭大学, 2020
- [7]基于细观力学方法的材料尺寸效应和相变-变形耦合研究[D]. 付巳超. 天津大学, 2020(01)
- [8]铁电薄膜畴结构及畴动力学的透射电子显微学研究[D]. 马金元. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [9]面向核能体心立方高熵合金的设计和性能[D]. 张蔚冉. 北京科技大学, 2020(01)
- [10]金属Mo表面注入与沉积Ag改性层研究[D]. 朱家俊. 湖南大学, 2019