鐵磁性Mn-,3-Ge結構參數(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。研究結果

2、顯示Mn3Ge在自然界中以立方體結構存在，其空間群是Pm3m，簡稱為L]2，也被稱作Cu3Au結構。X射線衍射的結果表明，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構方面，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、彈性性質和磁學性質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)方法獲得了計算結果，并和實驗值進行比較。研究表明對于Mn3Ge結構，以由GGA方法得出的計算結果比LDA方法更為精確。 二．原位光譜檢測薄膜制備系統(tǒng) 數(shù)字和網絡化技術正在信息領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的重要前沿研究和應用領域。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構材料，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)進行調控是高性能納光子一光電子材料和器件研究的基礎，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，(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)，只有獲得高品質的納米薄膜，才能在此基礎上進一步制備出納米結構器件。 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，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，彈性系數(shù)以及磁學性質等做了一系列的理論計算工作。并且將依據GGA方法和LDA方法所得到的計算結果與實驗值進行了比較，對結果進行了討論。 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)，對光譜儀的結構進行了描述，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