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研究组

 

 

 

 

 

 

 

 

     

新型磁性功能材料的探索和研究

       

人员组成

组长 吴光恒 研究员、博导 userm201@aphy.iphy.ac.cn
  组员  张宏伟 副研究员 hwzhang@aphy.iphy.ac.cn
陈京兰 高级实验师 cm05a@aphy.iphy.ac.cn
研究生 朱志永 05级博士生 zyzhu@aphy.iphy.ac.cn
马  丽 06级博士生 mali@aphy.iphy.ac.cn
朱  伟 08级硕士生 wzhu@aphy.iphy.ac.cn
冯  琳 08级硕士生 lfeng@aphy.iphy.ac.cn
刘恩克 08级博士生 ekliu@aphy.iphy.ac.cn
唐晓丹 07级硕士生 xdtang@aphy.iphy.ac.cn
钱金凤 07级硕士生 jfqian@aphy.iphy.ac.cn

课题组情况简介

课题瞄准当前新型磁性材料的应用领域:自旋电子学、GHz高频段器件、MEMS器件、各种传感器和激励元件,研究和探索各种新型磁性材料,如,铁磁性形状记忆合金、高电子自旋极化材料(半金属材料),以及各种高频(直到10-100G范围)具有高磁导率,低损耗(如DC-DC convertor材料和左手材料)等。使磁性材料的来源,在天然结构的基础上,逐步转向人造材料(亚材料)。更多地注意那些相对不是很稳定的亚稳态结构的物理性质,在单晶中引入有利的缺陷并整齐地排列,实现非晶态或非晶与晶化的复合,有效地克服反占位,实现合金固溶体的强制高有序化。

科研目标:a) 利用强制高有序方法,把Heusler合金开发成一个新型磁性材料家族。b) 利用单晶的缺陷控制,在铁磁性形状记忆合金方面,开发出1~3种能够达到国际专利水平的新合金,其具有更高的磁化强度、相变温度和居里温度。在磁电阻单晶方面,人工形成原子团簇形式的自旋相关散射中心,获得具有大GMR效应的单晶体材料。c) 半金属材料。生长完整的单晶,将自旋极化率从目前的70%提高到>90%,获得第一个Heusler合金半金属材料。d) 纳米结构高频材料。尝试制备适应10-100G高频范围高磁导率,低涡流损耗材料。这些材料具有非晶或者非晶和微晶的复合结构,并且具有纳米尺度和有利于高频的结构择优取向特征。主攻左手材料,等高频磁性金属和绝缘体复合的新型材料。e)单晶纳米线生长动力学研究。利用我们单晶生长的积累,探索这个较少人知的新领域。f)新型稀土磁性材料的研究。

研究基础:我们过去已经获得了多种新型强制高有序化合物,我们提出的强制高有序化的概念,已经得到了国内外同行的认可。获得了自旋极化率>70%的准半金属。过去三年,我们共发表了共计63篇文章,其中包括APL和PRB文章12篇。提交了6个发明专利。4次在系列国际会议上做邀请报告。我们研究组和所在研究室具备我们日常需要的磁性测量,结构分析等各种实验设备。我们与6个国家的十几个研究组建立了长期稳定的国际合作关系,有效地利用了他们的特殊设备,如,高频测量系统,纳米点接触弹道磁电阻测量系统等。人员情况:

吴光恒,研究员,博士生导师。指导学生磁性研究,结构分析,能带计算,材料设计等物理方面和单晶生长,相关系,材料处理等材料科学方面的研究。詹文山, 研究员,博士生导师。在磁性功能材料和磁电子材料具有扎实的理论基础和丰富经验,指导学生磁性研究与材料设计等物理方面研究。陈京兰,高级实验师,负责单晶生长,材料制备,样品测量,设备维护等方面的工作,并协助指导学生实验工作。

代表性论文或专利(2002-2007年)

   

代表性论文或专利(限10项)

1.   G. H. Wu, et al., “Magnetic properties and shape memory of Fe-doped Ni52Mn24Ga24 single crystals”, Appl. Phys. Letters, 80 (2002) 634

  2.   W. H. Wang, et al.,  “Thermoelastic intermartensitic transformation and its internal stress dependency in Ni52Mn24.5Ga23.5 single crystals”, Phys. Rev. B, 66(2002) 052411.

 3.  C. B. Jiang, et al., Superhigh Strinas by variant reorientation in the nonmodulated ferromagnetic NiMnGa alloys, Appl. Phys. Letters, 81 (2002) 2818

 4.  Z. H. Liu, et al., Martensitic transformation and shape memory effect in ferromagnetic Heusler alloy Ni2FeGa, Appl. Phys. Lett.82(2003)424-426

 5.  L. Ritchie, et al., Magnetic, structural, and transport properties of the Heusler alloys Co2MnSi and NiMnSb, Physical Review B,68(2003)104430

 6.   X. Feng, et al., Ferroelastic properties of oriented TbxDy1-xFe2 polycrystals, Appl. Phys. Lett,83(2003)3960

 7.  J. L. Wang, et al., Spin reorientation and crystal-field interaction in TbFe12-xTix single crystals ,Phys.Rev.B, 67(2003)14417

  8.   Y. X. Li, et al., Magnetic field-controlled two-way shape memory in CoNiGa single crystals, Appl. Phys. Lett.,84, 3594(2004)

  9.   Z. H. Liu, et al., Large magnetostriction in Fe100- xAl (x=15-30) melt-spun ribbons, Appl. Phys. Lett., 85, 1571(2004)

 10.  G. D. Liu, et al., Giant magnetostriction on Fe85Ga15 stacked ribbon samples, Appl. Phys. Lett., 84, 2124(2004)

 11.  Z. H. Liu, et. al., Electronic structure and ferromagnetism in the martensitic transformation material Ni2FeGa, Physical Review B, 69,134415 (2004)

 12.   三年期间,提交或授权磁性形状记忆合金专利4个,缺陷控制单晶生长专利1个,3:29型稀土永磁材料专利1个。共计6个。

 

重要国际会议邀请报告

 1.    Fundamental investigation of ferromagnetic shape memory alloysMatthew, R., G.H. Wu, H. D. ChopraMRS-2003Nov. 30, 2003Boston, US

 2.    Investigation on new ferromagnetic shape memory materialsG. H. Wu, E. BrickInterMag 2003March 30,2003Boston, US

 3.   Physical properties and application of thermal elastic martensite of NiMnGa, G. H. Wu, 4th International Symposium on intermetallic compounds and advanced materials, Oct. 7-10, 2002, Zhangjiajie, Hunan, China.   4. Forced formation of Heusler alloys with high chemical ordering L21 structure: discovery, G. D. Liu, G. H. Wu, The 5th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing, Nov. 2-5, 2004, Beijing , China

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