測(cè)繪科研項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)范文

測(cè)繪科研工程申請(qǐng)書(shū)范文測(cè)繪科研工程申請(qǐng)書(shū)范文本工程將著重于新型量子功能材料的物性表征和新型量子功能材料的探究。主要研究方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)絡(luò)統(tǒng)中的高溫超導(dǎo)體、龐磁阻材料、石墨烯和拓?fù)浣^緣體等材料中的電荷、軌道、自旋等自由度互相競(jìng)爭(zhēng)、互相耦合，以及因此產(chǎn)生的多個(gè)量子態(tài)競(jìng)爭(zhēng)和共存、自旋量子霍爾效應(yīng)等現(xiàn)象。探究新型量子功能材料、發(fā)現(xiàn)新的量子態(tài)；對(duì)新型量子材料的物理根本性質(zhì)進(jìn)展研究、輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)展高精度測(cè)量、結(jié)合理論研究理解關(guān)聯(lián)體系的物理機(jī)制；利用各種實(shí)驗(yàn)手段測(cè)量石墨烯和拓?fù)浣^緣體的物理性質(zhì)，研究因維數(shù)效應(yīng)產(chǎn)生的新奇物理現(xiàn)象。按照工程的不同側(cè)重點(diǎn)和研究手段的不同，將工程按照材料探究、物性研究、輸運(yùn)性質(zhì)的高精度測(cè)量和低維體系四個(gè)方面展開(kāi)研究：本課題的首要目的是探究新的高溫超導(dǎo)材料，同時(shí)開(kāi)展晶格構(gòu)造和電子構(gòu)造分析技術(shù)，以及超高壓測(cè)量技術(shù)，分析自旋、電荷、軌道等有序現(xiàn)象，努力發(fā)現(xiàn)新的量子現(xiàn)象。研究?jī)?nèi)容互相補(bǔ)充，細(xì)分為以下幾個(gè)方向：（1）新材料的探究與合成及單晶生長(zhǎng)：探究新超導(dǎo)材料，主要從事鐵基超導(dǎo)材料以及類(lèi)似的層狀、多層含有類(lèi)似Fe—As面的多元化合物的探究，以及包含稀土和過(guò)渡元素的其他層狀多元化合物中的新材料探究；總結(jié)樣品合成和成相規(guī)律，開(kāi)展新方法、新工藝，尋找新現(xiàn)象、新效應(yīng)；另外將生長(zhǎng)高質(zhì)量單晶樣品以用于深化的物理研究。（2）晶體構(gòu)造表征與研究：對(duì)發(fā)現(xiàn)的新材料進(jìn)展晶格構(gòu)造、化學(xué)成分的表征，從而促進(jìn)材料的探究；研究新的構(gòu)造現(xiàn)象，深化分析新型超導(dǎo)體的微構(gòu)造—物理性能之間的關(guān)聯(lián)，研究化學(xué)成鍵、電子能帶構(gòu)造，研究高/低溫構(gòu)造相變等，研究晶格中缺陷、畸變對(duì)超導(dǎo)的影響。（3）超高壓下的量子效應(yīng)研究：研發(fā)一套超高壓低溫測(cè)量系統(tǒng)（100GPa，1。5K），在此根底上研究超高壓下鐵基材料以及其他新材料中可能出現(xiàn)的新奇量子現(xiàn)象、超高壓對(duì)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的影響、高壓高場(chǎng)下材料的物性和相圖，探究高壓下可能出現(xiàn)的新量子態(tài)和新奇量子現(xiàn)象。（4）中子散射研究：研究銅氧化物和鐵基高溫超導(dǎo)材料以及其他新材料的晶格精細(xì)構(gòu)造，電子自旋、電荷、軌道有序構(gòu)造，研究超導(dǎo)材料及其母體中的自旋激發(fā)、自旋漲落的形成、演變及其和超導(dǎo)的關(guān)系，研究材料中形成的新的量子態(tài)和量子現(xiàn)象。利用譜學(xué)的方法研究新型量子功能材料的電子構(gòu)造，主要包括ARPES，STM和自旋極化的STM（SP—STM），以及紅外光譜的方法研究關(guān)聯(lián)絡(luò)統(tǒng)（以高溫超導(dǎo)體和龐磁阻材料為主）的電子構(gòu)造，爭(zhēng)取在高溫超導(dǎo)和龐磁阻材料的機(jī)理研究中有重大打破。詳細(xì)到各種譜學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系中的問(wèn)題，細(xì)分為：（1）以高精度角分辨光電子能譜為手段，深化研究以高溫超導(dǎo)體（包括銅氧超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體）為主的多種新奇超導(dǎo)體材料。本工程將結(jié)合我們?cè)诟邷爻瑢?dǎo)材料和角分辨光電子能譜上的優(yōu)勢(shì)，對(duì)高溫超導(dǎo)體進(jìn)展深化系統(tǒng)的研究，重點(diǎn)研究超導(dǎo)態(tài)對(duì)稱(chēng)性、贗能隙、電子與其它集體激發(fā)形式耦合等現(xiàn)象。（2）錳氧化物體系，特別是三維鈣鈦礦構(gòu)造錳氧化物薄膜的電子構(gòu)造，我們將在不同晶格參數(shù)的襯底上生長(zhǎng)具有不同組分和厚度的高品質(zhì)外延錳氧化物薄膜，用ARPES原位測(cè)量體系的電子構(gòu)造?？偨Y(jié)錳氧化物體系電子構(gòu)造隨組分、應(yīng)力和溫度的變化規(guī)律，研究電子—電子及電子—波色子互相作用對(duì)電子行為的影響，提醒電子構(gòu)造和宏觀物理特性之間的聯(lián)絡(luò)。從電子構(gòu)造的角度出發(fā)試圖說(shuō)明錳氧化物體系龐磁阻、相別離、電荷軌道有序等異常物理性質(zhì)的內(nèi)在機(jī)理。（3）利用STM特有的原子級(jí)空間分辨率，局域態(tài)密度能譜，能量分辨譜圖，及原子操縱功能。通過(guò)高分辨率的空間掃描成像，定位外表相關(guān)原子層構(gòu)造，特別是摻雜原子的位置。研究摻雜原子對(duì)外表原子層構(gòu)造的調(diào)制。通過(guò)局域態(tài)密度能譜，研究庫(kù)珀電子對(duì)的激發(fā)態(tài)（超導(dǎo)能隙）與贗能隙（pseudogap）的關(guān)系。通過(guò)分析能量分辨譜圖，研究超導(dǎo)序的二維構(gòu)造及其演變規(guī)律。通過(guò)改變溫度，調(diào)整摻雜濃度，及外加磁場(chǎng)，我們可以直觀地觀察超導(dǎo)序外表二維構(gòu)造的變化。（4）開(kāi)展SP—STM技術(shù)研究高溫超導(dǎo)材料中電子自旋構(gòu)造。這個(gè)新型的SP—STM將能提供原子級(jí)空間分辨率和自旋極化分辨的譜圖圖像。利用這一工具，我們將著重研究在反鐵磁與超導(dǎo)共存的高溫超導(dǎo)體中的反鐵磁自旋構(gòu)造，超導(dǎo)磁通蝸旋中反鐵磁核心的存在早已由SO（5）理論預(yù)測(cè)，此結(jié)果將驗(yàn)證SO（5）理論預(yù)測(cè)的結(jié)果。另外，我們將利用這一工具研究外表吸附的磁性原子對(duì)局域態(tài)密度能譜的影響及其與超導(dǎo)電子對(duì)的互相作用。（5）建立強(qiáng)磁場(chǎng)下的紅外反射譜測(cè)量系統(tǒng)，研究磁場(chǎng)下高溫銅氧化物超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體的準(zhǔn)粒子激發(fā)行為。重點(diǎn)研究銅氧超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體中電子與集體激發(fā)—聲子激發(fā)/自旋激發(fā)形式的耦合問(wèn)題。我們將用光學(xué)響應(yīng)或光電導(dǎo)譜對(duì)材料的電子構(gòu)造，傳導(dǎo)載流子的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)等重要信息進(jìn)展分析，研究超導(dǎo)配對(duì)引起的能隙特征，提醒電子是與何種集體形式存在較強(qiáng)的耦合等根本信息。（6）利用高壓多重合成條件獲得構(gòu)造簡(jiǎn)單和性質(zhì)獨(dú)特的高質(zhì)量的銅基和鐵基高溫超導(dǎo)體及巡游磁性體系單晶，探尋關(guān)聯(lián)體系金屬化過(guò)程的量子序及其調(diào)控機(jī)制。在我們成功的高溫高壓合成以上具有特點(diǎn)的多晶材料的根底上，進(jìn)一步優(yōu)化壓力、溫度和組分等極端合成條件，研制和研究在構(gòu)造簡(jiǎn)單的、高質(zhì)量的含鹵素的Sr2CuO2+δCl2—x高溫超導(dǎo)體單晶和可能的巡游型BaRuO3單晶，以及“111”型鐵基超導(dǎo)體單晶體；運(yùn)用多種能譜學(xué)、磁性、顯微學(xué)等物理?xiàng)l件的綜合表征體系，研究提醒這些體系的量子有序規(guī)律。（7）利用我們開(kāi)展的新的理論和計(jì)算方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)組的研究進(jìn)展對(duì)多種過(guò)渡金屬氧化物及其奇異物性進(jìn)展定量的研究。一方面，為各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其物理本質(zhì)提供理論解釋?zhuān)硪环矫?，?jì)算模擬并預(yù)測(cè)一些新型的量子有序現(xiàn)象，包括金屬—絕緣體相變，軌道選擇性的Mott轉(zhuǎn)變，軌道有序態(tài)，Berry相等等。主要研究?jī)?nèi)容包括自旋與軌道自由度相關(guān)的量子現(xiàn)象計(jì)算研究；受限強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)中的量子現(xiàn)象計(jì)算研究。（1）首先我們將致力于自行研制加工一套較完備的電學(xué)、熱學(xué)和磁學(xué)測(cè)量裝置，其中包括熱導(dǎo)率、熱電勢(shì)、能斯特效應(yīng)、微晶比熱和微杠桿磁強(qiáng)計(jì)等較獨(dú)特的手段。這些裝置將可以工作在低溫、高真空、強(qiáng)磁場(chǎng)的極端物理?xiàng)l件下，測(cè)量結(jié)果的精度具有國(guó)際領(lǐng)先程度。將完善一套低溫比熱測(cè)量裝置，獲得比一般商業(yè)手段高出一個(gè)量級(jí)的測(cè)量精度。建造一套轉(zhuǎn)角度的比熱測(cè)量系統(tǒng)。研究非常規(guī)超導(dǎo)體的低能激發(fā)和配對(duì)對(duì)稱(chēng)性。完善小Hall探頭系統(tǒng)和磁場(chǎng)極慢掃描的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)，精細(xì)測(cè)量磁場(chǎng)穿透行為，確定下臨界磁場(chǎng)和超流密度隨溫度的變化關(guān)系。（2）我們將對(duì)高溫超導(dǎo)體、鐵基超導(dǎo)體和鈉鈷氧體系進(jìn)展深化的實(shí)驗(yàn)研究。這三個(gè)體系的共性是由于電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用，電荷與自旋自由度有別離的傾向，然而互相之間又存在著精微的互相作用，從而導(dǎo)致高溫超導(dǎo)、超導(dǎo)與磁性緊鄰甚至共存、居里—外斯金屬等奇妙的物理現(xiàn)象。如何理解電荷與自旋自由度的關(guān)系是強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理的核心理論問(wèn)題之一。我們可以通過(guò)選取特定的研究手段而選擇性地分別探測(cè)電荷與自旋元激發(fā)，也可以同時(shí)研究二者之間的互相作用。將這些不同的手段結(jié)合起來(lái)將可以對(duì)關(guān)聯(lián)體系中電荷與自旋的行為提供一個(gè)較完好的圖像。我們關(guān)注的主要問(wèn)題包括磁性與超導(dǎo)的互相關(guān)系、電荷與自旋有序態(tài)的形成機(jī)制、自旋自由度對(duì)電荷輸運(yùn)和熵輸運(yùn)的影響，等等。（3）電荷與自旋的互相作用也是很多功能性關(guān)聯(lián)材料在器件應(yīng)用方面的物理根底，例如鈉鈷氧體系中自旋熵對(duì)熱電效應(yīng)的奉獻(xiàn)、多鐵材料中外加電場(chǎng)對(duì)自旋取向的控制、錳氧化物中外加磁場(chǎng)對(duì)電阻的宏大影響，等等。在對(duì)電荷自旋互相作用根本原理的理解根底上，我們還將探究它們?cè)诠δ苄云骷?yīng)用方面，特別是超導(dǎo)效應(yīng)、熱電效應(yīng)、磁阻效應(yīng)等在能源和信息領(lǐng)域的新思路、新途徑。（4）充分利用化學(xué)摻雜和構(gòu)造修飾進(jìn)展新量子材料體系的探究工作。采用適宜的化學(xué)合成方法以及良好的合成設(shè)備，獲得高質(zhì)量的符合要求的樣品。采用x射線衍射、電子顯微鏡等常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段對(duì)樣品進(jìn)展構(gòu)造表征。必要時(shí)，通過(guò)同步輻射、中子衍射等大型研究設(shè)施對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)造作更細(xì)致的測(cè)量。對(duì)高質(zhì)量樣品進(jìn)展各種精細(xì)的物理性質(zhì)測(cè)量。包括電阻、磁電阻、霍爾效應(yīng)、熱電效應(yīng)、能斯特效應(yīng)、磁化強(qiáng)度、比熱、熱導(dǎo)、光學(xué)性質(zhì)以及核磁共振和穆斯鮑爾譜等。歸納、總結(jié)系統(tǒng)的物理規(guī)律特性與電子相圖。（5）在新型鐵基超導(dǎo)體系方面，我們將以元素替代作為主要探針，研究鐵基超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)理。理論上擬以CeFeAsO1—xFx、CeFeAs1—xPxO等材料為代表，開(kāi)展從磁性“壞金屬”或“近莫特絕緣體”到重費(fèi)米子液體過(guò)渡的理論框架，用平均場(chǎng)等方法、結(jié)合數(shù)值計(jì)算來(lái)研究這一理論，并以此來(lái)解釋鐵基超導(dǎo)材料在輸運(yùn)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)等方面表現(xiàn)出來(lái)的多樣性和復(fù)雜性，探究這類(lèi)體系中可能出現(xiàn)的奇特量子相變和相應(yīng)的量子臨界性。（6）在銅氧化物高溫超導(dǎo)方面，結(jié)合前述準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)測(cè)量，我們將以摻雜莫特絕緣體模型為出發(fā)點(diǎn)，研究贗能隙區(qū)可能存在的'隱藏的量子序、量子序和超導(dǎo)態(tài)的競(jìng)爭(zhēng)和共存、費(fèi)米面的重組、以及到費(fèi)米液體區(qū)的量子相變。希望由此理解超導(dǎo)相圖中在最正確摻雜區(qū)附近可能出現(xiàn)的量子臨界點(diǎn)以及相聯(lián)絡(luò)的一系列反常輸運(yùn)和磁學(xué)性質(zhì)；在重費(fèi)米合金方面，我們擬以CeCu2（Si1—xGex）2等材料為代表，詳細(xì)考察關(guān)聯(lián)雜化項(xiàng)對(duì)量子臨界點(diǎn)產(chǎn)生的影響，研究由于可能由于壓力效應(yīng)引起的f軌道價(jià)態(tài)雜變化，以及兩個(gè)近鄰的量子相變，確定相應(yīng)的電阻標(biāo)度行為和量子臨界性。（1）探究制備高質(zhì)量的石墨烯單晶的方法，研究生長(zhǎng)條件對(duì)單層石墨烯構(gòu)造的影響，探究重復(fù)性好、效率高、本錢(qián)低、易控制的制備技術(shù)。表征單層石墨烯長(zhǎng)程有序度。通過(guò)變溫、低溫STM/STS，深化研究石墨烯體系的本征電子構(gòu)造以及缺陷、摻雜對(duì)電子構(gòu)造的調(diào)制。生長(zhǎng)高質(zhì)量拓?fù)浣^緣體單晶，研究它們的根本性質(zhì)。（2）探究和生長(zhǎng)高質(zhì)量的拓?fù)浣^緣體材料，拓?fù)浣^緣體大部分是合金材料，需要優(yōu)化目前晶體生長(zhǎng)工藝。爭(zhēng)取準(zhǔn)備組分分布均勻，形狀規(guī)整的大尺寸二元固溶體多晶錠料。（3）利用STM和掃描隧道譜（STS）表征，研究膜石墨烯的幾何構(gòu)造和本征電子構(gòu)造。測(cè)量石墨烯膜的扶手椅型邊緣和鋸齒型邊緣的局域電、磁性質(zhì)。將充分發(fā)揮變溫STM的優(yōu)勢(shì)，研究單個(gè)分子以及多個(gè)分子在石墨烯外表可能的奇異動(dòng)力學(xué)行為或幾何構(gòu)造，物化特征。（4）利用STM研究在拓?fù)浣^緣體的金屬外表態(tài)；通過(guò)外表沉積非磁性雜質(zhì)研究狄拉克費(fèi)米子和雜質(zhì)的互相作用，無(wú)磁性中性雜質(zhì)對(duì)于拓?fù)浣^緣體外表狄拉克費(fèi)米子的散射，為輸運(yùn)性質(zhì)的研究提供根底，檢驗(yàn)和理解前人有效理論預(yù)言的拓?fù)浯烹娦?yīng)。利用自旋分辨的STM技術(shù)，觀察雜質(zhì)在實(shí)空間誘導(dǎo)的自旋texture。在外表沉積磁性雜質(zhì)，研究體內(nèi)磁性雜質(zhì)所造成的時(shí)間反演破缺對(duì)于邊界態(tài)的影響。尤其在帶有內(nèi)部自由度的雜質(zhì)的研究中，著重研究在拓?fù)浣^緣體背景下兩個(gè)雜質(zhì)的內(nèi)部自由度互相間的量子關(guān)聯(lián)，這對(duì)于量子信息處理將可能有重要的潛在價(jià)值。（5）利用角分辨光電子譜測(cè)量石墨烯的電子構(gòu)造，包括石墨烯的色散關(guān)系，電子—聲子互相作用，電子—激子互相作用，能隙的大小等，以及這些參數(shù)隨石墨烯層數(shù)、石墨烯與襯底互相作用導(dǎo)致的電子構(gòu)造的變化。利用ARPES研究拓?fù)浣^緣體的外表態(tài)，確定能級(jí)色散關(guān)系，狄拉克點(diǎn)的數(shù)目，斷定系統(tǒng)是否是強(qiáng)的拓?fù)浣^緣體。利用自旋分辨的ARPES和不同偏振形式的光源分辨電子不同自旋分支的色散關(guān)系，測(cè)量電子自旋的極化特性。（6）利用核磁共振技術(shù)（NMR）研究研究三維拓?fù)浣^緣體的磁性質(zhì)，從磁性質(zhì)上找到拓?fù)浣^緣相變的證據(jù)。使用高壓和摻雜技術(shù)調(diào)節(jié)三維拓?fù)浣^緣體量子相變，進(jìn)一步研究其在量子相變點(diǎn)的特性。改進(jìn)NMR系統(tǒng)，進(jìn)步核磁共振的靈敏性，從而可以對(duì)拓?fù)浣^緣體的外表態(tài)進(jìn)展研究。研究外表的磁激發(fā)譜及其金屬態(tài)的特性，從而得到外表態(tài)在微波波段的磁性質(zhì)，并進(jìn)一步與塊材絕緣態(tài)的性質(zhì)進(jìn)展比照。（7）利用第一原理計(jì)算方法（GW）、考慮電子在石墨烯的自能互相作用和電子—空穴互相作用（GW—BS