鐵磁性Mn-,3-Ge結(jié)構(gòu)參數(shù)和原位光譜分析方法研究.pdf

1、本論文共包括兩方面的工作： 一．基于Cu3Au相的Mn3Ge性質(zhì)理論計算。 Mn和Ge化合物系統(tǒng)具有一定的自旋電子學實用意義，但表現(xiàn)出來的鐵磁或者反鐵磁性質(zhì)往往都具有不高的居里溫度。研究表明，Mn／Ge化合物材料，只有三種相表現(xiàn)出高于室溫的居里溫度，分別是MnsGe3，MnGe4和Mn3Ge，其中，Mn3Ge顯示出鐵磁特性并具有最高的居里溫度，可達400K。該居里溫度對Mn3Ge作為自旋電子材料有很大的應用前景。研究結(jié)果

2、顯示Mn3Ge在自然界中以立方體結(jié)構(gòu)存在，其空間群是Pm3m，簡稱為L]2，也被稱作Cu3Au結(jié)構(gòu)。X射線衍射的結(jié)果表明，Mn3Ge的晶格常數(shù)a=0．3802nm，其飽和磁矩為0．87UB／Mn。Mn3Ge作為一種新型的鐵磁性化合物，對于其磁性和電子結(jié)構(gòu)方面，仍缺乏理論和實驗的分析。因此，本文利用第一性原理的密度泛函理論，對Mn3Ge的晶格常數(shù)、電子態(tài)性質(zhì)、彈性性質(zhì)和磁學性質(zhì)等做了一系列的理論計算和分析工作。在研究中采用了梯度展開近似(

3、GGA)方法和局域密度近似(LDA)方法獲得了計算結(jié)果，并和實驗值進行比較。研究表明對于Mn3Ge結(jié)構(gòu)，以由GGA方法得出的計算結(jié)果比LDA方法更為精確。 二．原位光譜檢測薄膜制備系統(tǒng) 數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)正在信息領(lǐng)域扮演越來越重要的作用，超大容量信息傳輸、超快實時信息處理和超高密度信息存儲已成為信息技術(shù)的重要前沿研究和應用領(lǐng)域。信息材料不僅包括了體材料，也包括了眾多功能薄膜和超薄膜微結(jié)構(gòu)材料，并正向光電信息功能材料和器件集

4、成化的方向發(fā)展。在功能薄膜生長過程中，對其厚度和物理參數(shù)進行調(diào)控是高性能納光子一光電子材料和器件研究的基礎(chǔ)，幾乎所有的納光子一光電子器件都基于納米薄膜的研究和制備技術(shù)，(如分子束外延，MOCVD，激光／熱／電子束蒸發(fā)，離子束濺射，LB，原子／分子層淀積，等離子輔助淀積等方法)，只有獲得高品質(zhì)的納米薄膜，才能在此基礎(chǔ)上進一步制備出納米結(jié)構(gòu)器件。 因此，本文研制了寬光譜監(jiān)控薄膜制備系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在一定光譜帶寬范圍內(nèi)對薄膜制備過程進

5、行光譜的實時檢測和分析，并且及時把其特性參數(shù)反饋到制備系統(tǒng)，以用于在薄膜材料的生長過程中對其組分、生長速率，溫度等條件進行實時調(diào)控。在研究中，已完成了系統(tǒng)的光路監(jiān)測部分以及部分的控制程序。 本論文的主要章節(jié)如下： 第一章：主要介紹了自旋電子學的發(fā)展和應用，對Mn和Ge作為重要的自旋電子學材料在實際應用中遇到的問題進行了回顧，不僅簡要介紹了Mn3Ge的性質(zhì)，而且說明研究Mn3Ge體系對解決上述問題的意義和重要性。同時，對原

6、位光譜監(jiān)控薄膜的制備系統(tǒng)做了一個背景知識的介紹，比較了現(xiàn)在常用的單波長監(jiān)控法與全光譜監(jiān)控的優(yōu)缺點。 第二章：對Mn3Ge的晶格常數(shù)，電子性質(zhì)，彈性系數(shù)以及磁學性質(zhì)等做了一系列的理論計算工作。并且將依據(jù)GGA方法和LDA方法所得到的計算結(jié)果與實驗值進行了比較，對結(jié)果進行了討論。 第三章：描述了本工作所研制的原位光譜監(jiān)控的薄膜制備系統(tǒng)，對光譜儀的結(jié)構(gòu)進行了描述，把集成二維多光柵快速分辨紅外光譜儀系統(tǒng)應用在薄膜制備系統(tǒng)上，描述