【文章內(nèi)容簡介】 申請書上親筆簽名、合作單位不能蓋章應(yīng)附本人同意參加合作研究信件，不要冒簽。 ⑦允許提出不宜評議所申請項(xiàng)目專家名單、密封于信封中，釘在申請書封面。在寫好申請書后，請大家站在評審專家角度上再審核一下，看書寫清楚了沒有，有沒有什么問題。 科研立項(xiàng)申報(bào)書 第5篇： 本項(xiàng)目將著重于新型量子功能材料物性表征和新型量子功能材料探索。主要研究方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)系統(tǒng)中高溫超導(dǎo)體、龐磁阻材料、石墨烯和拓?fù)浣^緣體等材料中電荷、軌道、自旋等自由度相互競爭、相互耦合，以及所以產(chǎn)生多個(gè)量子態(tài)競爭和共存、自旋量子霍爾效應(yīng)等現(xiàn)象。探索新型量子功能材料、發(fā)現(xiàn)新量子態(tài)；對新型量子材料物理基本性質(zhì)進(jìn)行研究、輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行高精度測量、結(jié)合理論研究理解關(guān)聯(lián)體系物理機(jī)制；利用各種實(shí)驗(yàn)手段測量石墨烯和拓?fù)浣^緣體物理性質(zhì)，研究因維數(shù)效應(yīng)產(chǎn)生新奇物理現(xiàn)象。按照項(xiàng)目不一樣側(cè)重點(diǎn)和研究手段不一樣，將項(xiàng)目按照材料探索、物性研究、輸運(yùn)性質(zhì)高精度測量和低維體系四個(gè)方面展開研究： 新型超導(dǎo)材料和量子態(tài)探索： 本課題首要目標(biāo)是探索新高溫超導(dǎo)材料，同時(shí)發(fā)展晶格結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，以及超高壓測量技術(shù)，分析自旋、電荷、軌道等有序現(xiàn)象，努力發(fā)現(xiàn)新量子現(xiàn)象。研究資料互相補(bǔ)充，細(xì)分為以下幾個(gè)方向： （1）新材料探索與合成及單晶生長：探索新超導(dǎo)材料，主要從事鐵基超導(dǎo)材料以及類似層狀、多層包含類似Fe―As面多元化合物探索，以及包含稀土和過渡元素其他層狀多元化合物中新材料探索；總結(jié)樣品合成和成相規(guī)律，發(fā)展新方法、新工藝，尋找新現(xiàn)象、新效應(yīng)；另外將生長高質(zhì)量單晶樣品以用于深入物理研究。 （2）晶體結(jié)構(gòu)表征與研究：對發(fā)現(xiàn)新材料進(jìn)行晶格結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分表征，從而促進(jìn)材料探索；研究新結(jié)構(gòu)現(xiàn)象，深入分析新型超導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)―物理性能之間關(guān)聯(lián)，研究化學(xué)成鍵、電子能帶結(jié)構(gòu)，研究高低溫結(jié)構(gòu)相變等，研究晶格中缺陷、畸變對超導(dǎo)影響。 （3）超高壓下量子效應(yīng)研究：研發(fā)一套超高壓低溫測量系統(tǒng)（100GPa，1。5K），在此基礎(chǔ)上研究超高壓下鐵基材料以及其他新材料中可能出現(xiàn)新奇量子現(xiàn)象、超高壓對超導(dǎo)轉(zhuǎn)變影響、高壓高場下材料物性和相圖，探索高壓下可能出現(xiàn)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晶格精細(xì)結(jié)構(gòu)，電子自旋、電荷、軌道有序結(jié)構(gòu)，研究超導(dǎo)材料及其母體中自旋激發(fā)、自旋漲落構(gòu)成、演變及其和超導(dǎo)關(guān)系，研究材料中構(gòu)成新量子態(tài)和量子現(xiàn)象。 關(guān)聯(lián)體系量子功能材料物性研究： 利用譜學(xué)方法研究新型量子功能材料電子結(jié)構(gòu)，主要包括ARPES，STM和自旋極化STM（SP―STM），以及紅外光譜方法研究關(guān)聯(lián)系統(tǒng)（以高溫超導(dǎo)體和龐磁阻材料為主）電子結(jié)構(gòu)，爭取在高溫超導(dǎo)和龐磁阻材料機(jī)理研究中有重大突破。具體到各種譜學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系中問題，細(xì)分為： （1）以高精度角分辨光電子能譜為手段，深入研究以高溫超導(dǎo)體（包括銅氧超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體）為主多種新奇超導(dǎo)體材料。本項(xiàng)目將結(jié)合我們在高溫超導(dǎo)材料和角分辨光電子能譜上優(yōu)勢，對高溫超導(dǎo)體進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，重點(diǎn)研究超導(dǎo)態(tài)對稱性、贗能隙、電子與其它團(tuán)體激發(fā)模式耦合等現(xiàn)象。 （2）錳氧化物體系，異常是三維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物薄膜電子結(jié)構(gòu)，我們將在不一樣晶格參數(shù)襯底上生長具有不一樣組分和厚度高品質(zhì)外延錳氧化物薄膜，用ARPES原位測量體系電子結(jié)構(gòu)?？偨Y(jié)錳氧化物體系電子結(jié)構(gòu)隨組分、應(yīng)力和溫度變化規(guī)律，研究電子―電子及電子―波色子相互作用對電子行為影響，揭示電子結(jié)構(gòu)和宏觀物理特性之間聯(lián)系。從電子結(jié)構(gòu)角度出發(fā)試圖闡明錳氧化物體系龐磁阻、相分離、電荷軌道有序等異常物理性質(zhì)內(nèi)在機(jī)理。 （3）利用STM特有原子級空間分辨率，局域態(tài)密度能譜，能量分辨譜圖，及原子操縱功能。經(jīng)過高分辨率空間掃描成像，定位表面相關(guān)原子層結(jié)構(gòu)，異常是摻雜原子位置。研究摻雜原子對表面原子層結(jié)構(gòu)調(diào)制。經(jīng)過局域態(tài)密度能譜，研究庫珀電子對激發(fā)態(tài)（超導(dǎo)能隙）與贗能隙（pseudogap）關(guān)系。經(jīng)過分析能量分辨譜圖，研究超導(dǎo)序二維結(jié)構(gòu)及其演變規(guī)律。經(jīng)過改變溫度，調(diào)整摻雜濃度，及外加磁場，我們能夠直觀地觀察超導(dǎo)序表面二維結(jié)構(gòu)變化。 （4）發(fā)展SP―STM技術(shù)研究高溫超導(dǎo)材料中電子自旋結(jié)構(gòu)。這個(gè)新型SP―STM將能供給原子級空間分辨率和自旋極化分辨譜圖圖像。利用這一工具，我們將著重研究在反鐵磁與超導(dǎo)共存高溫超導(dǎo)體中反鐵磁自旋結(jié)構(gòu)，超導(dǎo)磁通蝸旋中反鐵磁核心存在早已由SO（5）理論預(yù)測，此結(jié)果將驗(yàn)證SO（5）理論預(yù)測結(jié)果。另外，我們將利用這一工具研究表面吸附磁性原子對局域態(tài)密度能譜影響及其與超導(dǎo)電子對相互作用。 （5）建設(shè)強(qiáng)磁場下紅外反射譜測量系統(tǒng)，研究磁場下高溫銅氧化物超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體準(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)體中電子與團(tuán)體激發(fā)―聲子激發(fā)自旋激發(fā)模式耦合問題。我們將用光學(xué)響應(yīng)或光電導(dǎo)譜對材料電子結(jié)構(gòu)，傳導(dǎo)載流子動(dòng)力學(xué)性質(zhì)等重要信息進(jìn)行分析，研究超導(dǎo)配對引起能隙特征，揭示電子是與何種團(tuán)體模式存在較強(qiáng)耦合等基本信息。 （6）利用高壓多重合成條件獲得結(jié)構(gòu)簡單和性質(zhì)獨(dú)特高質(zhì)量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)體系金屬化過程量子序及其調(diào)控機(jī)制。在我們成功高溫高壓合成以上具有特點(diǎn)多晶材料基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化壓力、溫度和組分等極端合成條件，研制和研究在結(jié)構(gòu)簡單、高質(zhì)量含鹵素Sr2CuO2+δCl2―x高溫超導(dǎo)體單晶和可能巡游型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件綜合表征體系，研究揭示這些體系量子有序規(guī)律。 （7）利用我們發(fā)展新理論和計(jì)算方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)組研究進(jìn)展對多種過渡金屬氧化物及其奇異物性進(jìn)行定量研究。一方面，為各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其物理本質(zhì)供給理論解釋，另一方面，計(jì)算模擬并預(yù)測一些新型量子有序現(xiàn)象，包括金屬―絕緣體相變，軌道選擇性Mott轉(zhuǎn)變，軌道有序態(tài)，Berry相等等。主要研究資料包括自旋與軌道自由度相關(guān)量子現(xiàn)象計(jì)算研究；受限強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)中量子現(xiàn)象計(jì)算研究。 量子材料輸運(yùn)性質(zhì)高精度測量 （1）首先我們將致力于自行研制加工一套較完備電學(xué)、熱學(xué)和磁學(xué)測量裝置，其中包括熱導(dǎo)率、熱電勢、能斯特效應(yīng)、微晶比熱和微杠桿磁強(qiáng)計(jì)等較獨(dú)特手段。這些裝置將能夠工作在低溫、高真空、強(qiáng)磁場極端物理?xiàng)l件下，測量結(jié)果精度具有國際領(lǐng)先水平。將完善一套低溫比熱測量裝置，獲得比一般商業(yè)手段高出一個(gè)量級測量精度。建造一套轉(zhuǎn)角度比熱測量系統(tǒng)。研究十分規(guī)超導(dǎo)體低能激發(fā)和配對對稱性。完善小Hall探頭系統(tǒng)和磁場極慢掃描振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)，精密測量磁場穿透行為，確定下臨界磁場和超流密度隨溫度變化關(guān)系。 （2）我們將對高溫超導(dǎo)體、鐵基超導(dǎo)體和鈉鈷氧體系進(jìn)行深入實(shí)驗(yàn)研究。這三個(gè)體系共性是由于電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用，電荷與自旋自由度有分離傾向，然而相互之間又存在著精微相互作用，從而導(dǎo)致高溫超導(dǎo)、超導(dǎo)與磁性緊鄰甚至共存、居里―外斯金屬等奇妙物理現(xiàn)象。如何理解電荷與自旋自由度關(guān)系是強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理核心理論問題之一。我們能夠經(jīng)過選取特定研究手段而選擇性地分別探測電荷與自旋元激發(fā)，也能夠同時(shí)研究二者之間相互作用。將這些不一樣手段結(jié)合起來將能夠?qū)﹃P(guān)聯(lián)體系中電荷與自旋行為供給一個(gè)較完整圖像。我們關(guān)注主要問題包括磁性與超導(dǎo)相互關(guān)系、電荷與自旋有序態(tài)構(gòu)成機(jī)制、自旋自由度對電荷輸運(yùn)和熵輸運(yùn)影響，等等。 （3）電荷與自旋相互作用也是很多功能性關(guān)聯(lián)材料在器件應(yīng)用方面物理基礎(chǔ)，例如鈉鈷氧體系中自旋熵對熱電效應(yīng)貢獻(xiàn)、多鐵材料中外加電場對自旋取向控制、錳氧化物中外加磁場對電阻巨大影響，等等。在對電荷自旋相互作用基本原理理解基礎(chǔ)上，我們還將探索它們在功能性器件應(yīng)用方面，異常是超導(dǎo)效應(yīng)、熱電效應(yīng)、磁阻效應(yīng)等在能源和信息領(lǐng)域新思路、新途徑。（4）充分利用化學(xué)摻雜和結(jié)構(gòu)修飾進(jìn)行新量子材料體系探索工作。采用適宜化學(xué)合成方法以及良好合成設(shè)備，獲得高質(zhì)量合乎要求樣品。采用x射線衍射、電子顯微鏡等常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段對樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。必要時(shí)，經(jīng)過同步輻射