科技項目申請報告是指科技人員根據科研主管機構或課題委托機構的科技項目。如下是申請書(shū)網(wǎng)為大家整理的科技項目申請報告，歡迎大家借鑒。
科技項目申請報告
本項目將著(zhù)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索。主要研究方向為關(guān)聯(lián)系統中的高溫超導體、龐磁阻材料、石墨烯和拓撲絕緣體等材料中的電荷、軌道、自旋等自由度相互競爭、相互耦合，以及因此產(chǎn)生的多個(gè)量子態(tài)競爭和共存、自旋量子霍爾效應等現象。探索新型量子功能材料、發(fā)現新的量子態(tài);對新型量子材料的物理基本性質(zhì)進(jìn)行研究、輸運性質(zhì)進(jìn)行高精度測量、結合理論研究理解關(guān)聯(lián)體系的物理機制;利用各種實(shí)驗手段測量石墨烯和拓撲絕緣體的物理性質(zhì)，研究因維數效應產(chǎn)生的新奇物理現象。按照項目的不同側重點(diǎn)和研究手段的不同，將項目按照材料探索、物性研究、輸運性質(zhì)的高精度測量和低維體系四個(gè)方面展開(kāi)研究：
1、新型超導材料和量子態(tài)的探索：
本課題的首要目標是探索新的高溫超導材料，同時(shí)發(fā)展晶格結構和電子結構分析技術(shù)，以及超高壓測量技術(shù)，分析自旋、電荷、軌道等有序現象，努力發(fā)現新的量子現象。研究?jì)热莼ハ嘌a充，細分為以下幾個(gè)方向：
(1) 新材料的探索與合成及單晶生長(cháng)：探索新超導材料，主要從事鐵基超導材料以及類(lèi)似的層狀、多層含有類(lèi)似Fe-As面的多元化合物的探索，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索;總結樣品合成和成相規律，發(fā)展新方法、新工藝，尋找新現象、新效應;另外將生長(cháng)高質(zhì)量單晶樣品以用于深入的物理研究。
(2) 晶體結構表征與研究：對發(fā)現的新材料進(jìn)行晶格結構、化學(xué)成分的表征，從而促進(jìn)材料的探索;研究新的結構現象，深入分析新型超導體的微結構-物理性能之間的關(guān)聯(lián)，研究化學(xué)成鍵、電子能帶結構，研究高/低溫結構相變等，研究晶格中缺陷、畸變對超導的影響。
(3) 超高壓下的量子效應研究：研發(fā)一套超高壓低溫測量系統(100GPa，1.5K)，在此基礎上研究超高壓下鐵基材料以及其他新材料中可能出現的新奇量子現象、超高壓對超導轉變的影響、高壓高場(chǎng)下材料的物性和相圖，探索高壓下可能出現的新量子態(tài)和新奇量子現象。
(4) 中子散射研究：研究銅氧化物和鐵基高溫超導材料以及其他新材料的晶格精細結構，電子自旋、電荷、軌道有序結構，研究超導材料及其母體中的自旋激發(fā)、自旋漲落的形成、演變及其和超導的關(guān)系，研究材料中形成的新的量子態(tài)和量子現象。
2、關(guān)聯(lián)體系量子功能材料的物性研究：
利用譜學(xué)的方法研究新型量子功能材料的電子結構，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)系統(以高溫超導體和龐磁阻材料為主)的電子結構，爭取在高溫超導和龐磁阻材料的機理研究中有重大突破。具體到各種譜學(xué)實(shí)驗方法和強關(guān)聯(lián)體系中的問(wèn)題，細分為：
(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體(包括銅氧超導體和鐵基超導體)為主的多種新奇超導體材料。本項目將結合我們在高溫超導材料和角分辨光電子能譜上的優(yōu)勢，對高溫超導體進(jìn)行深入系統的研究，重點(diǎn)研究超導態(tài)對稱(chēng)性、贗能隙、電子與其它集體激發(fā)模式耦合等現象。
(2) 錳氧化物體系，特別是三維鈣鈦礦結構錳氧化物薄膜的電子結構，我們將在不同晶格參數的襯底上生長(cháng)具有不同組分和厚度的高品質(zhì)外延錳氧化物薄膜，用 ARPES原位測量體系的電子結構�？偨Y錳氧化物體系電子結構隨組分、應力和溫度的變化規律，研究電子-電子及電子-波色子相互作用對電子行為的影響，揭示電子結構和宏觀(guān)物理特性之間的聯(lián)系。從電子結構的角度出發(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)的內在機理。
(3) 利用STM特有的原子級空間分辨率，局域態(tài)密度能譜，能量分辨譜圖，及原子操縱功能。通過(guò)高分辨率的空間掃描成像，定位表面相關(guān)原子層結構，特別是摻雜原子的位置。研究摻雜原子對表面原子層結構的調制。 通過(guò)局域態(tài)密度能譜，研究庫珀電子對的激發(fā)態(tài)(超導能隙)與贗能隙(pseudogap)的關(guān)系。通過(guò)分析能量分辨譜圖，研究超導序的二維結構及其演變規律。通過(guò)改變溫度，調整摻雜濃度，及外加磁場(chǎng)，我們可以直觀(guān)地觀(guān)察超導序表面二維結構的變化。
(4) 發(fā)展SP-STM技術(shù)研究高溫超導材料中電子自旋結構。這個(gè)新型的SP-STM將能提供原子級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(zhù)重研究在反鐵磁與超導共存的高溫超導體中的反鐵磁自旋結構，超導磁通蝸旋中反鐵磁核心的存在早已由SO(5)理論預測，此結果將驗證SO(5)理論預測的結果。另外，我們將利用這一工具研究表面吸附的磁性原子對局域態(tài)密度能譜的影響及其與超導電子對的相互作用。
(5) 建設強磁場(chǎng)下的紅外反射譜測量系統，研究磁場(chǎng)下高溫銅氧化物超導體和鐵基超導體的準粒子激發(fā)行為。重點(diǎn)研究銅氧超導體和鐵基超導體中電子與集體激發(fā)-聲子激發(fā)/自旋激發(fā)模式的耦合問(wèn)題。我們將用光學(xué)響應或光電導譜對材料的電子結構，傳導載流子的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)等重要信息進(jìn)行分析，研究超導配對引起的能隙特征，揭示電子是與何種集體模式存在較強的耦合等基本信息。
(6) 利用高壓多重合成條件獲得結構簡(jiǎn)單和性質(zhì)獨特的高質(zhì)量的銅基和鐵基高溫超導體及巡游磁性體系單晶，探尋關(guān)聯(lián)體系金屬化過(guò)程的量子序及其調控機制。在我們成功的高溫高壓合成以上具有特點(diǎn)的多晶材料的基礎上，進(jìn)一步優(yōu)化壓力、溫度和組分等極端合成條件，研制和研究在結構簡(jiǎn)單的、高質(zhì)量的含鹵素的 Sr2CuO2+δCl2-x高溫超導體單晶和可能的巡游型BaRuO3單晶，以及“111”型鐵基超導體單晶體;運用多種能譜學(xué)、磁性、顯微學(xué)等物理條件的綜合表征體系，研究揭示這些體系的量子有序規律。
(7) 利用我們發(fā)展的新的理論和計算方法，結合實(shí)驗組的研究進(jìn)展對多種過(guò)渡金屬氧化物及其奇異物性進(jìn)行定量的研究。一方面，為各種實(shí)驗現象及其物理本質(zhì)提供理論解釋?zhuān)硪环矫�，計算模擬并預測一些新型的量子有序現象，包括金屬-絕緣體相變，軌道選擇性的Mott轉變，軌道有序態(tài)，Berry相等等。主要研究?jì)热莅ㄗ孕c軌道自由度相關(guān)的量子現象計算研究; 受限強關(guān)聯(lián)電子系統中的量子現象計算研究。
3、量子材料輸運性質(zhì)的高精度測量
(1) 首先我們將致力于自行研制加工一套較完備的電學(xué)、熱學(xué)和磁學(xué)測量裝置，其中包括熱導率、熱電勢、能斯特效應、微晶比熱和微杠桿磁強計等較獨特的手段。這些裝置將可以工作在低溫、高真空、強磁場(chǎng)的極端物理條件下，測量結果的精度具有國際領(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)量級的測量精度。建造一套轉角度的比熱測量系統。研究非常規超導體的低能激發(fā)和配對對稱(chēng)性。完善小Hall探頭系統和磁場(chǎng)極慢掃描的振動(dòng)樣品磁強計，精密測量磁場(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) 我們將對高溫超導體、鐵基超導體和鈉鈷氧體系進(jìn)行深入的實(shí)驗研究。這三個(gè)體系的共性是由于電子強關(guān)聯(lián)作用，電荷與自旋自由度有分離的傾向，然而相互之間又存在著(zhù)精微的相互作用，從而導致高溫超導、超導與磁性緊鄰甚至共存、居里-外斯金屬等奇妙的物理現象。如何理解電荷與自旋自由度的關(guān)系是強關(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電荷與自旋元激發(fā)，也可以同時(shí)研究二者之間的相互作用。將這些不同的手段結合起來(lái)將可以對關(guān)聯(lián)體系中電荷與自旋的行為提供一個(gè)較完整的圖像。我們關(guān)注的主要問(wèn)題包括磁性與超導的相互關(guān)系、電荷與自旋有序態(tài)的形成機制、自旋自由度對電荷輸運和熵輸運的影響，等等。
(3) 電荷與自旋的相互作用也是很多功能性關(guān)聯(lián)材料在器件應用方面的物理基礎，例如鈉鈷氧體系中自旋熵對熱電效應的貢獻、多鐵材料中外加電場(chǎng)對自旋取向的控制、錳氧化物中外加磁場(chǎng)對電阻的巨大影響，等等。在對電荷自旋相互作用基本原理的理解基礎上，我們還將探索它們在功能性器件應用方面，特別是超導效應、熱電效應、磁阻效應等在能源和信息領(lǐng)域的新思路、新途徑。(4) 充分利用化學(xué)摻雜和結構修飾進(jìn)行新量子材料體系的探索工作。采用合適的化學(xué)合成方法以及良好的合成設備，獲得高質(zhì)量的合乎要求的樣品。采用x射線(xiàn)衍射、電子顯微鏡等常規實(shí)驗手段對樣品進(jìn)行結構表征。必要時(shí)，通過(guò)同步輻射、中子衍射等大型研究設施對系統的結構作更細致的測量。對高質(zhì)量樣品進(jìn)行各種精密的物理性質(zhì)測量。包括電阻、磁電阻、霍爾效應、熱電效應、能斯特效應、磁化強度、比熱、熱導、光學(xué)性質(zhì)以及核磁共振和穆斯鮑爾譜等。歸納、總結系統的物理規律特性與電子相圖。
(5) 在新型鐵基超導體系方面，我們將以元素替代作為主要探針，研究鐵基超導體的超導機理。理論上擬以CeFeAsO1-xFx 、CeFeAs1-x PxO等材料為代表，發(fā)展從磁性“壞金屬”或“近莫特絕緣體”到重費米子液體過(guò)渡的理論框架，用平均場(chǎng)等方法、結合數值計算來(lái)研究這一理論，并以此來(lái)解釋鐵基超導材料在輸運性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)等方面表現出來(lái)的多樣性和復雜性，探索這類(lèi)體系中可能出現的奇特量子相變和相應的量子臨界性。
(6) 在銅氧化物高溫超導方面，結合前述精確實(shí)驗測量，我們將以摻雜莫特絕緣體模型為出發(fā)點(diǎn)，研究贗能隙區可能存在的隱藏的量子序、量子序和超導態(tài)的競爭和共存、費米面的重組、以及到費米液體區的量子相變。希望由此理解超導相圖中在最佳摻雜區附近可能出現的量子臨界點(diǎn)以及相聯(lián)系的一系列反常輸運和磁學(xué)性質(zhì);在重費米合金方面，我們擬以CeCu2(Si1-xGex)2等材料為代表，具體考察關(guān)聯(lián)雜化項對量子臨界點(diǎn)產(chǎn)生的影響，研究由于可能由于壓力效應引起的f 軌道價(jià)態(tài)雜變化，以及兩個(gè)近鄰的量子相變，確定相應的電阻標度行為和量子臨界性。
4、低維量子體系和量子態(tài)的研究：
(1) 探索制備高質(zhì)量的石墨烯單晶的方法，研究生長(cháng)條件對單層石墨烯結構的影響，探索重復性好、效率高、成本低、易控制的制備技術(shù)。表征單層石墨烯長(cháng)程有序度。 通過(guò)變溫、低溫STM/STS，深入研究石墨烯體系的本征電子結構以及缺陷、摻雜對電子結構的調制。生長(cháng)高質(zhì)量拓撲絕緣體單晶，研究它們的基本性質(zhì)。
(2) 探索和生長(cháng)高質(zhì)量的拓撲絕緣體材料，拓撲絕緣體大部分是合金材料，需要優(yōu)化目前晶體生長(cháng)工藝。 爭取準備組分分布均勻，形狀規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結構和本征電子結構。測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，研究單個(gè)分子以及多個(gè)分子在石墨烯表面可能的奇異動(dòng)力學(xué)行為或幾何結構，物化特征。
(4) 利用STM研究在拓撲絕緣體的金屬表面態(tài);通過(guò)表面沉積非磁性雜質(zhì)研究狄拉克費米子和雜質(zhì)的相互作用，無(wú)磁性中性雜質(zhì)對于拓撲絕緣體表面狄拉克費米子的散射，為輸運性質(zhì)的研究提供基礎,檢驗和理解前人有效理論預言的拓撲磁電效應。 利用自旋分辨的STM技術(shù)，觀(guān)察雜質(zhì)在實(shí)空間誘導的自旋texture。在表面沉積磁性雜質(zhì)，研究體內磁性雜質(zhì)所造成的時(shí)間反演破缺對于邊界態(tài)的影響。 尤其在帶有內部自由度的雜質(zhì)的研究中，著(zhù)重研究在拓撲絕緣體背景下兩個(gè)雜質(zhì)的內部自由度相互間的量子關(guān)聯(lián)， 這對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量石墨烯的電子結構，包括石墨烯的色散關(guān)系，電子-聲子相互作用，電子-激子相互作用，能隙的大小等，以及這些參數隨石墨烯層數、石墨烯與襯底相互作用導致的電子結構的變化。利用ARPES研究拓撲絕緣體的表面態(tài)，確定能級色散關(guān)系，狄拉克點(diǎn)的數目，判定系統是否是強的拓撲絕緣體。利用自旋分辨的ARPES和不同偏振模式的光源分辨電子不同自旋分支的色散關(guān)系，測量電子自旋的極化特性。
(6) 利用核磁共振技術(shù)(NMR)研究研究三維拓撲絕緣體的磁性質(zhì)，從磁性質(zhì)上找到拓撲絕緣相變的證據。使用高壓和摻雜技術(shù)調節三維拓撲絕緣體量子相變，進(jìn)一步研究其在量子相變點(diǎn)的特性。 改進(jìn)NMR系統，提高核磁共振的靈敏性,從而可以對拓撲絕緣體的表面態(tài)進(jìn)行研究。 研究表面的磁激發(fā)譜及其金屬態(tài)的特性，從而得到表面態(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)行對比。
(7) 利用第一原理計算方法(GW)、考慮電子在石墨烯的自能相互作用和電子-空穴相互作用(GW-BSE 方法)，解決在外加電場(chǎng)下雙層石墨烯的電子結構，雙層石墨烯的光學(xué)性質(zhì)對外加電場(chǎng)的依賴(lài)關(guān)系。 以更加直觀(guān)的物理語(yǔ)言澄清低能有效理論所包含的物理實(shí)質(zhì)。
(8) 理論研究拓撲絕緣體體內摻雜后的物理性質(zhì)以及表面態(tài)物理性質(zhì)。 著(zhù)重研究體系的輸運和光學(xué)性質(zhì)，探討自旋軌道耦合以及拓撲效應在其中扮演的角色。理論研究表明拓撲絕緣體的體內和邊界上支持分數化激發(fā)的存在，我們擬從理論上進(jìn)一步解釋在撲絕緣體上出現分數化激發(fā)的驚奇現象。 研究拓撲絕緣體內部以及邊界上的量子關(guān)聯(lián)和量子糾纏， 理解和直觀(guān)地刻畫(huà)這種量子關(guān)聯(lián)對于拓撲序的研究以及應用。
科研項目申請書(shū)寫(xiě)作要求
1、立題依據充分，國內外動(dòng)態(tài)和信息了解清楚
2、課題科學(xué)意義重大，具有較好的應用前景
3、起點(diǎn)高，學(xué)術(shù)構思新，有創(chuàng )見(jiàn)
4、與國內外同類(lèi)工作相比，有自己的特色，避免重復
5、課題研究范圍不宜過(guò)大，內容過(guò)多，主攻方向明確、集中
6、技術(shù)路線(xiàn)清楚，設計方案合理可行，研究方法力求先進(jìn)
6、充分說(shuō)明已有研究的基礎和技術(shù)條件，研究小組的優(yōu)勢和實(shí)力
8、預期結果明確，充分展示預試驗的結果，突出把握性和可行性
9、申報手續完備，各欄目填寫(xiě)完整、齊全、清楚、實(shí)是求是
10、認真選擇申報學(xué)科專(zhuān)業(yè)，以便同行評議和終審順利通過(guò)
11、研究小組人員結構合理，實(shí)力較強，時(shí)間保證，符合規定