铋层状结构多铁性材料中磁电耦合的结构依赖特性及正电子谱学研究

批准号:
11875248
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
叶邦角
依托单位:
学科分类:
A3004.核分析技术及应用
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
韩小溪、汪美、赵秋贺、程慧茹、王海波
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中文摘要
以铋层状结构材料为代表的单相多铁性材料,由于其在室温以上同时具有铁磁性和铁电性,使其在存储器等领域中有重要的潜在应用。掺杂、共生等材料功能化改性的方法能够大幅提高多铁性材料的铁电、铁磁性能,但也会明显改变多铁性材料的微观结构。大量实验和理论分析证明,铋层状结构材料的晶体结构稳定性和宏观铁电性能具有明显的结构依赖特性。为了揭示和分析铋层状结构材料铁电等宏观性能的结构依赖的微观原因,必须确定和描述对层状多铁性材料宏观性质有重要影响的微观缺陷态的动静态特性。本项目预期利用最新的核探测器和读出电子学方法研制基于SiPM的32路全数字化便携式正电子湮没寿命谱仪,并结合其它表征手段,测量分析铋层状结构材料中相关缺陷态的分布和变化规律,获取铋层状结构材料中缺陷的演变机理,为铋层状材料功能化设计过程中微观结构的控制和形貌的优化提供有力的理论依据。
英文摘要
Bismuth layer-structured ferroelectrics have drawn the most attention due to potential applications in ferroelectric random access memories. The dielectric and piezoelectric properties in ferroelectrics is largely enhance due to the doping and intergrowth effects. Studies show strong dependence of structural and ferroelectric properties on the crystal structure and orientation. Defect morphology and the relationship of its static and dynamic mechanisms are need in order to reveal the unique structural dependence properties. This project will use the up-to-date techniques of nuclear electronics and detection to build a compact digital positron annihilation lifetime spectroscopy with an array of 32 Silicon Photo-multipliers (SiPM). Positron annihilation techniques and other characterization methods are used for the identification and characterization the structure-dependent physical properties. This study will also make theoretical progress to understand the relationship between structural stability and ferroelectric properties in the bismuth layer-structured ferroelectrics.
本项目主要利用正电子湮没寿命谱仪研究以铋层状结构材料为代表的单相多铁性材料的晶体结构稳定性,确定和描述对层状多铁性材料宏观性质有重要影响的微观缺陷态特征,并针对正电子湮没寿命谱仪精度提高的限定因素,提出了提高正电子湮没寿命谱仪精度提高的方法,研制了基于SiPM的正电子湮没寿命谱仪。包括:(1)利用正电子湮没寿命谱仪对Er掺Bi4Ti3O12系列材料的研究,发现掺入适量的Er3+能有效促进样品致密化, Er3+掺杂也抑制了晶粒的生长。样品在掺杂量≤0.3时,Er3+的增加,加强了Er3+之间的能量传递,发光强度增加。(2)Nb5+掺杂对Bi3.7Er0.3Ti3O12介电性能的影响研究,发现在掺杂量为0.03时的介电常数最大,介电损耗最小,材料具有最好的介电性能。(3)利用四路输入模数转换采集卡采集正电子的寿命和γ光子在两探测器中的能量沉积信息,实现多参数测量。(4)选用快响应的光电倍增管(H6610)配以BaF2闪烁体,并用示波器采集波形数据和离线数据处理方法,搭建的数字化寿命谱仪在时间分辨上有很大的提升。(5)通过使用LYSO和LFS-3闪烁体以及数字示波器,成功开发了一种新的基于SiPM的正电子湮没寿命谱仪,获得了小于140ps的高时间分辨率的正电子谱仪。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Coincidence time resolution investigation of BaF2-based H6610 detectors for a digital positron annihilation lifetime spectrometer
用于数字正电子湮没寿命谱仪的 BaF2 基 H6610 探测器的符合时间分辨率研究
DOI:10.1088/1748-0221/15/06/p06001
发表时间:2020-06
期刊:Journal of Instrumentation
影响因子:1.3
作者:R. Ye;Qi Zhao;Haibo Wang;Bingchuan Gu;Ziwen Pan;J.D. Liu;Bangjiao Ye
通讯作者:Bangjiao Ye
A multi-parameter discrimination digital positron annihilation lifetime spectrometer using a fast digital oscilloscope
一种基于快速数字示波器的多参数鉴别数字正电子湮灭寿命谱仪
DOI:10.1016/j.nima.2021.165974
发表时间:2021-11
期刊:Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
影响因子:--
作者:Q. H. Zhao;R. Ye;H. B. Wang;L. H. Cong;J. D. Liu;H. J. Zhang;B. J. Ye
通讯作者:B. J. Ye
Symmetrical positron annihilation lifetime spectrometer and single-sided measurements
对称正电子湮灭寿命谱仪和单面测量
DOI:10.1088/1748-0221/14/10/p10021
发表时间:2019-10
期刊:Journal of Instrumentation
影响因子:1.3
作者:L. H. Cong;Bingchuan Gu;X. X. Han;Ziwen Pan;J. Q. Guo;Bangjiao Ye
通讯作者:Bangjiao Ye
Magnetic quenching of positronium studied by positron annihilation lifetime and Doppler broadening measurements
通过正电子湮灭寿命和多普勒展宽测量研究正电子的磁淬灭
DOI:10.1016/j.radphyschem.2020.108712
发表时间:2020-06-01
期刊:RADIATION PHYSICS AND CHEMISTRY
影响因子:2.9
作者:Liu, J. D.;Guo, J. Q.;Chen, Z. Q.
通讯作者:Chen, Z. Q.
A new SiPM-based positron annihilation lifetime spectrometer using LYSO and LFS-3 scintillators
使用 LYSO 和 LFS-3 闪烁体的基于 SiPM 的新型正电子湮没寿命谱仪
DOI:10.1016/j.nima.2020.163662
发表时间:2020-04
期刊:Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
影响因子:--
作者:Wang H. B.;Zhao Q. H.;Liang H.;Gu B. C.;Liu J. D.;Zhang H. J.;Ye B. J.
通讯作者:Ye B. J.
机器学习应用于正电子谱学测量与分析方法研究
- 批准号:12175232
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64万元
- 批准年份:2021
- 负责人:叶邦角
- 依托单位:
正电子湮没谱学理论与技术研究稀磁半导体中磁性起源及磁耦合机制
- 批准号:11475165
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:120.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:叶邦角
- 依托单位:
过渡金属化合物金属绝缘体转变的正电子理论和实验研究
- 批准号:11175171
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:88.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:叶邦角
- 依托单位:
中国散裂中子源试验型Muon源的概念设计及相关技术研究
- 批准号:11075154
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:叶邦角
- 依托单位:
慢正电子束技术发展及薄膜材料基础研究
- 批准号:10835006
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:220.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:叶邦角
- 依托单位:
用正电子湮灭技术研究低介电常数材料的微结构
- 批准号:10675114
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:38.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:叶邦角
- 依托单位:
用双多普勒关联技术研究纳米颗粒/介孔复合材料的特性
- 批准号:10475072
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:32.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:叶邦角
- 依托单位:
国内基金
海外基金
