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基于铋纳米片可饱和吸收被动调Q中红外单晶光纤激光器
郝倩倩, 宗梦雨, 张振, 黄浩, 张峰, 刘杰, 刘丹华, 苏良碧(Liangbi Su), 张晗
摘要 +
铋纳米片作为一种新型二维材料,具有合适的带隙、较高的载流子迁移率和较好的室温稳定性,加上优异的电学和光学特性,是实现中红外脉冲激光的有效调制器件. 中红外单晶光纤兼备晶体和光纤的优势,是实现高功率激光的首选增益介质,本文采用超声波法成功制备了铋纳米片可饱和吸收体,并首次将其用于二极管泵浦Er:CaF2单晶光纤中红外被动调Q脉冲激光器中,在吸收泵浦功率1.52 W时,获得平均输出功率为190 mW的脉冲激光,最窄脉冲宽度为607 ns,重复频率为58.51 kHz,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为3.25 μJ和5.35 W. 结果表明,使用铋纳米片作为可饱和吸收体,是实现结构紧凑的小型中红外单晶光纤脉冲激光的有效技术途径.
基于阿基米德螺线的三导线环形磁导引
凌云龙, 汪川, 张海潮
摘要 +
提出了一种三线阿基米德螺线结构产生环形磁势阱以囚禁中性原子的导引方案。该结构由三根具有\;$2\pi/3$\;旋转对称性的导线组成。每根导线包含一对由圆弧连接的阿基米德螺线,且具有中心对称性。这种结构能够避免电流引线端导致的导引缺口问题。当加载直流电时,可以形成闭合的环形磁导引,但导引中心存在磁场零点。利用时间轨道平均势原理,在直流电的基础上再加载交流调制,对调制电流的参数进行分析和讨论后给出优化方案,使环形磁导引中心无磁场零点,同时平滑了环形磁导引中心磁场强度在角向上的起伏变化。该结构可以刻蚀在芯片表面,具有生产工艺简单、调制稳定等优点,有利于实现导引型原子芯片陀螺仪。
基于ZnO:In纳米棒阵列的X射线闪烁转换屏制备与性能研究
李乾利, 胡亚华, 马逸凡, 孙志祥, 王敏, 刘小林, 赵景泰, Zhi-Jun Zhang
摘要 +
为了满足高能物理和核物理领域在探究一些超快物理事件时,对兼顾高时间和高空间分辨的X射线闪烁转换屏的迫切需求,本文利用磁控溅射和水热反应法制备了ZnO:In纳米棒阵列X射线闪烁转换屏,并对其进行氢气氛下的等离子处理优化其闪烁发光性能。X射线激发发射谱显示ZnO:In纳米棒阵列具有395 nm的紫外发光和450-750 nm的可见发光两个发光峰,同时表明氢气氛等离子体处理可显著增强ZnO:In纳米棒阵列的紫外发光,同时抑制其可见发光。发光衰减时间测量表明,ZnO:In纳米棒阵列紫外发光衰减时间在亚纳秒级,其可见发光衰减时间在纳秒级,两者均可满足高时间分辨的X射线探测需求。在上海同步辐射光源的X射线空间分辨率测试表明,在能量为20 keV的X射线光束辐照下,厚度为12 μm的ZnO:In纳米棒阵列作为X射线闪烁转换屏可达到1.5 μm的系统空间分辨率。本研究表明利用ZnO:In纳米棒阵列作为X射线闪烁转换屏是实现兼顾高时间和空间分辨的X射线探测与成像的一种可行方案。
Mn掺杂对KNbO3和(K0.5Na0.5)NbO3无铅钙钛矿陶瓷铁电压电性能的影响
徐泽, 娄路遥, 赵纯林, 汤浩正, 刘亦轩, 李昭, 齐晓梅, 张波萍, 李敬锋, 龚文, 王轲
摘要 +
(K0.5Na0.5)NbO3基无铅压电陶瓷具有出色的综合铁电压电性能,已经初步满足了部分实际应用场景的需求.近期的研究发现,某些元素的掺杂对优化(K0.5Na0.5)NbO3基陶瓷的机电耦合性能起着至关重要的作用.本文将MnO2添加到KNbO3和(K0.5Na0.5)NbO3两种压电陶瓷中,对比研究了Mn掺杂对两种陶瓷微观结构和宏观电学性能的不同影响,分析了造成这些差异的微观物理机制.实验结果表明,掺杂后的两种陶瓷中均存在Mn2+.Mn掺杂会使KNbO3陶瓷的铁电畴尺寸减小、居里温度降低、拉曼光谱中的振动峰宽化、相变过程变得弥散,并呈现出束腰电滞回线和可回复的双极场致应变曲线;在(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷中掺杂Mn后,其性能变化却显著不同,陶瓷的铁电畴尺寸无明显变化、居里温度未发生变化、拉曼光谱中的振动峰未发生宽化,呈现出饱和的矩形电滞回线和不可回复的双极场致应变曲线.这可能是因为,(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷相比KNbO3陶瓷具有更大的离子无序度和晶格畸变,从而使得Mn掺杂所产生的影响相对减小.
Pt/BiFeO3/Nb:SrTiO3异质结的光伏效应和光调控整流特性
刘川川, 郝飞翔, 殷月伟, 李晓光
摘要 +
铁电薄膜异质结的光伏效应因具有重要的应用前景而备受关注,而且其中多种光伏效应机制的共存带来了丰富而复杂的物理内涵。为了研究界面对光伏效应的重要作用,我们制备了基于BiFeO3铁电薄膜的具有“金属/铁电体/半导体”非对称电极结构的Pt/BiFeO3/Nb:SrTiO3异质结,并系统研究了其在不同波长(365 nm和445 nm)激光照射下的光伏效应。在365 nm、74 mW/cm2光照下,异质结的光伏开路电压高达0.55 V。而且,由于光激发和光吸收过程的不同,365 nm激光照射下该异质结的开路电压和短路电流比445 nm激光照射下的结果显著提高。随着温度降低,开路电压单调上升,而不同波长下的短路电流则表现出不同的变化规律。另外,随着光强的提高,异质结整流效应获得增强,通过分析,空间电荷限制电流传导机制对异质结输运有重要贡献,而光生载流子将通过填充缺陷影响输运特性。
环形C18在外电场下的基态性质和激发特性
李世雄, 陈德良, 张正平, 隆正文, 秦水介
摘要 +
采用密度泛函理论方法(ωB97XD/def2-TZVP)研究了沿不同方向(x,y,z)加电场对环形C18的基态几何结构、能量、电子结构、芳香性、红外及拉曼光谱特性的影响;继而采用含时的TD-ωB97XD方法研究了C18在外电场下的激发特性。研究结果表明:外电场导致分子对称性降低,偶极矩随外电场的增加逐渐增加,体系总能量和LUMO-HOMO能隙随着外电场的增加一直减小。外电场将改变环上π电子的离域特征以及分子芳香性,如分子z方向加入电场将减弱π电子离域性及分子芳香性,分子x或y方向加入电场可以增强π电子离域性及分子芳香性。外电场将改变红外光谱特征,如谐振频率的移动以及红外峰的增强或减弱。外电场对环形C18的激发特性影响较大,如当分子y方向加电场时,激发波长发生红移;同时对振子强度有很大影响,原来振子强度很强的激发态变弱或成为禁阻跃迁,而原来振子强度很弱或禁阻的激发态变强。可以通过改变外电场来控制C18的基态性质和光谱特性,促进C18在分子器件等纳米领域的应用。
周期与非周期传输线网络的物理与拓扑性质
姜天舒, 肖孟, 张昭庆, 陈子亭
摘要 +
传输线电缆是一种生活中很常见的一维波导,除了在工程上有广泛应用外,其也可以被应用于基础研究领域的一些理论验证性实验中。例如因为传输线和量子电路具有相同的波动方程形式,传输线被广泛应用于量子图的研究中。另一方面,传输线网络方程还和零能紧束缚模型的方程形式相似,所以可以用传输线网络来验证基于紧束缚模型理论所预言的物理性质,例如安德森局域化、能带结构、拓扑性质等。本文从传输线网络方程出发,回顾传输线在上面提到的几个研究方向中的具体应用。这些研究方向分别为:一维、二维、三维网络中的安德森局域化研究;周期性以及准周期性网络中的能带结构;传输线网络中角动量依赖的拓扑传输的验证。本文详细阐述了这些工作的研究思路以及结果,展现了传输线在基础研究领域的广泛应用潜力。
磁电势垒结构中光场辅助电子自旋输运特性研究
李春雷
摘要 +
基于Floquet理论和传输矩阵方法,理论研究了光场对电子隧穿两类磁电垒结构的自旋极化输运特性的影响,计算结果表明光场对两类磁电垒结构中电子的输运有显著影响:首先,原来不存在自旋过滤特性的结构应用光场后会产生低能区域明显的自旋过滤效应;其次,原来存在自旋过滤特性的结构应用光场后自旋过滤明显增强,增幅超过一个数量级.这些为新的自旋极化源的产生和自旋过滤现象的深入研究有一定的指导性意义.
水中颗粒孔洞流的最大休止倾角和流量公式
谢文韬, 李若如, 彭政, 蒋亦民
摘要 +
实验测量了完全浸泡在水中的玻璃珠颗粒样品在重力驱动下通过不同倾角和孔径的圆形孔洞的流量。发现与空气中的情形类似,不同孔径时的流量均与倾角余弦呈良好的线性关系;线性外推得到的零流量角,即流量休止临界角,随颗粒粒径与孔洞直径之比 的减小而线性增加;在无穷大孔径极限下,此临界角在实验误差范围内与样品的休止角一致。此外所有测量都可用Beverloo公式 很好地拟合,其中参数 和 仅与倾角余弦有关,分别呈线性和平方反比关系。与文献报道的空气孔洞流测量结果对比,发现差别主要来自浮力和流体拖曳力对参数 的影响。这些结果表明用倾斜孔洞流测量颗粒材料休止角的方法和Beverloo公式具有一定的普适性。无论颗粒间隙中填充的是水还是空气,孔洞流的行为在定性上是一样的。
赝局域有效介质理论
宋彤彤, 罗杰, 赖耘
摘要 +
有效介质理论在利用人工微结构材料拓展光学参数方面具有重要意义。本文对电介质光子晶体等具有非局域性质的人工微结构材料发展了一种新的赝局域有效介质理论,通过局域的有效介电常数 、局域的有效磁导率 ,以及额外的波矢 来描述其光学性质。研究发现,该赝局域有效介质兼具局域和非局域介质的性质,在与 垂直的晶面上表现出局域介质的光学性质,而在与 平行的晶面则体现出非局域介质的光学性质,如负折射、全反射等。进一步研究表明,对于所有入射角的光波在穿过拥有奇数层结构单元的赝局域有效介质时,都会出现额外的 相位差,基于此设计了一种全角度相位光栅。相对于传统的光学材料,赝局域介质具有更加丰富有趣的光学性质,有望在未来应用到更多的新型光学器件设计之中。
偏置磁场方向对磁性光子晶体能带结构的影响及其在构建拓扑边界态中的作用
郗翔, 叶康平, 伍瑞新
摘要 +
光子晶体中的拓扑相变源自于其能带结构中带隙的打开--闭合--再打开,其中伴随着能带结构中带序(或本征态)之间的交换。本文探讨了偏置磁场方向对磁性光子晶体能带结构的影响,它在构建拓扑边界态中的作用以及对边界态特性的影响。结果表明:反转偏置磁场方向会导致能量不同但宇称相同的本征态之间的交换,这种交换为构造不同特性的拓扑边界态(如多重边界态等)提供了更多选择性。根据边界两侧光子晶体能带结构的相对关系,我们可以预测在边界上是否出现拓扑边界态以及边界态的主要特性。
钆掺杂对0.7BiFe0.95Ga0.05O3 - 0.3BaTiO3陶瓷的结构、介电性能和多铁性能的影响
杨如霞, 卢玉明, 曾丽竹, 张禄佳, 李冠男
摘要 +
采用固相烧结法制备了不同Gd掺杂含量的0.7Bi1-xGdxFe0.95Ga0.05O3 - 0.3BaTiO3 (BGxFG - BT, x = 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)陶瓷,系统研究了Gd掺杂对BGxFG - BT陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电性能以及多铁性能的影响.通过X射线衍射图谱分析、扫描电镜形貌分析、X射线光电子能谱分析等工具表明,Gd掺杂会使BGxFG - BT陶瓷由菱面体(R3c)结构转变为赝立方(P4mm)结构,晶粒尺寸会明显减小,从未掺入Gd时的6.2 m降低到约3.2 m左右,同时发现少量的Gd掺杂能够抑制BFG - BT陶瓷中Fe2+离子的产生,减少氧空位的存在.最终导致,在适量的Gd掺杂下,陶瓷的介电性能和铁电性能均得到明显改善.在介电性能方面,适量的Gd掺杂可使介电常数增加、介电损耗减少、电滞回线形状改善、剩余电极化强度增加(最高达9.06 μC/cm2).同时,在磁性能方面,Gd掺杂陶瓷均表现铁磁性,剩余磁极化强度与饱和磁化强度均有显著提高.
受激辐射损耗超分辨显微成像系统研究的新进展
王佳林, 严伟, 张佳, 王璐玮, 杨志刚, 屈军乐
摘要 +
由于受到衍射极限的影响,传统光学显微镜的分辨率被限制在半个波长左右。近二十年来出现了许多通过不同方法绕过光学衍射极限的超分辨成像技术,其中,受激辐射损耗显微(Stimulated emission depletion microscopy, STED)通过引入一束环形擦除光来抑制荧光光斑外围的荧光分子的发光,以达到减小点扩展函数的目的,实现超分辨成像。经过近些年的发展,STED系统无论从光束的产生、校准和扫描,还是最后的成像,都有了很大的发展。本文将简要介绍STED成像技术的基本原理,详述STED超分辨成像技术出现至今在光源、扫描及成像系统等方面的进展,以及在三维成像和多色成像方面的发展现状,STED技术与其他显微技术的结合。最后,对STED技术未来的发展进行展望。
多晶体光路配置的X射线衍射特性及在表征同步辐射光束线带宽上的应用
杨俊亮, 李中亮, 张小威
摘要 +
本文报告了使用多晶体光路配置的X射线衍射实验及其用于表征上海光源BL09束线上双晶单色器出射光特性的情况。当一个分析晶体与双晶单色器呈(+n,-n)无色散配置时,通过退卷积得到单色器的角度带宽和相对能量带宽分别为5.40(4) ″和1.30(1) × 10-4 @ 10 keV;当实验配置为(+n,+n)、(+n,-m)和(+n,+m)色散配置时,退卷积之后测得同步辐射光束的角分布和相对能量带宽分别为26(1) ″和6.3(2) × 10-4 @ 10 keV;处理掉双晶单色器的影响后,可以得出与弯铁光源理论值一致的角发散度25(1) ″ @ 10 keV。此外,利用多晶体的色散配置和DuMond作图的方法,表征了一系列不同白光入射狭缝宽度下的单色器出射光的发射度和带宽的情况。
β-Ga2O3纳米材料的尺寸调控与光致发光特性研究
马腾宇, 李万俊, 何先旺, 胡慧, 黄利娟, 张红, 熊元强, 李泓霖, 叶利娟, 孔春阳
摘要 +
氧化镓(Ga2O3)纳米材料在紫外透明电极、高温气体传感器、日盲紫外探测器和功率器件等领域具有巨大的应用潜力,而实现高结晶质量和尺寸形貌可控的Ga2O3纳米材料是关键。本文通过水热法制备了不同尺寸的羟基氧化镓(GaOOH)纳米棒、纳米棒束和纺锤体,经后期高温煅烧均成功转变为高质量单晶β-Ga2O3纳米材料并较好的保留了原始GaOOH的形态特征。利用X射线衍射(XRD)、拉曼散射光谱(Raman)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等表征手段系统研究了前驱液的pH值大小和阴离子表面活性剂浓度对GaOOH和β-Ga2O3纳米材料晶体结构和表面形貌的影响,并深入探讨了不同条件下GaOOH纳米材料的生长机制。此外,室温光致发光谱(PL)测试发现不同形貌的β-Ga2O3纳米材料均展现出典型的蓝绿色发射峰和尖锐的红光发射峰,与纳米材料中本征缺陷的存在密切相关。上述研究结果为未来实现高质量β-Ga2O3纳米材料的可控制备提供了有益参考。
基于同步光解的OH自由基标定方法研究
王凤阳, 胡仁志, 谢品华, 王怡慧, 陈浩, 张国贤, 刘文清
摘要 +
OH自由基是大气中最重要的氧化剂,准确测量对流层OH自由基的浓度是厘清我国二次污染形成机理的关键。本文介绍了一种基于同步光解的OH自由基便携式标定方法,使用汞灯的185nm线辐射处于层流状态下的具有一定水汽浓度的合成空气,光解HO2和O2定量产生确定浓度的OH、HO2自由基和O3。开展了臭氧浓度及廓线分布因子P和氧气吸收截面等影响因素的准确测量,降低该标定方法的不确定度。进一步构建便携式标定装置,建立应用于实际外场标定的OH自由基浓度快速获取方法。开展基于激光诱导荧光技术OH自由基探测系统(LIF-OH)的准确标定测试,准确产生3×10^8 cm^-3 ~ 2.8×10^9 cm^-3浓度的OH自由基,LIF-OH探测系统的荧光信号与自由基浓度具有非常好的相关性。在综合外场观测(STORM)的应用中该标定装置的不确定度为13.0%,具有良好的稳定性和准确性,可以用于复杂外场环境下LIF-OH系统的快速标定。
介质掺杂近零媒质中光场增强效应及其应用
赵林, 冯一军
摘要 +
电磁场的汇聚与增强是电磁学中一个重要的研究内容,具备场汇聚与增强特性的电磁(光学)器件在高方向性电磁天线、激光点火、光学调控等方面有着广泛的应用前景。目前,电磁场增强的途径主要有两种,一是采用构造人工电磁材料结构以实现辐射方向的控制和能量集中,其次是采用具有高介电常数或高磁导率的材料来实现电磁场增强,但是上述两种方式应用在光学波段具有一些局限性。本文基于光子晶体掺杂理论,通过介质掺杂近零媒质的方式成功实现了光场增强功能。理论分析和数值仿真计算表明所设计的结构能够显著实现场强增强,并适用于微波至光波波段,应用频谱范围很宽。作为应用探索,本文还设计了一款工作在270nm波长的紫外光波段点火装置。上述工作为新型电磁(光学)器件的研制提供了新的思路。
基于GaAs/Al0.45Ga0.55As超晶格芯片自发混沌振荡的8Gb/s物理真随机数实现
刘延飞, 陈诚, 杨东东, 李修建
摘要 +
物理真随机数发生器对密码学和保密通信至关重要.现有随机数发生器复杂庞大或者受限于器件带宽,不能很好满足现代高速通信系统的需要.本文提出了一种基于超晶格芯片的全固态实时高速物理真随机数发生器.通过选取合适直流偏置电压对超晶格芯片进行激发,从而产生高频混沌振荡信号作为物理熵源,利用采样频率为2GHz的多位模数转换器进行量化,生成12位的二进制随机比特,然后使用现场可编程逻辑门阵列抽取最低4位为有效位并进行比特反转以改善其随机性,最终获得了实时速率为8Gbit/s的随机数.经验证,该发生器产生的随机数通过了随机数行业标准(NIST SP 800-22)的测试,具备优良的统计特性,有望小型化集成到高速通信设备之上.
平面复合金属微纳结构的圆二色性研究
吐达洪·阿巴, 屈瑜, 白俊冉, 张中月
摘要 +
圆二色性效应在圆偏振器、光调制器及光电器件等方面具有广泛的应用。为提高平面金属微纳结构的圆二色性,本文设计了由无限长纳米线和G形微纳结构组成的平面复合金属微纳结构,并应用有限元方法研究了该阵列微纳结构的圆二色性特性。数值计算结果显示,在圆偏振光的激发下,G形微纳结构和平面复合金属微纳结构均出现了电偶极子、电四极子和电八极子等共振模式。当G形微纳结构与无限长纳米线连接时,各共振波长均发生红移,并且无限长纳米线增加了不同圆偏振光激发下的局域表面等离激元共振强度,从而使得平面复合微纳结构的圆二色性信号明显增强。此外,还研究了平面复合微纳结构阵列的几何参数对其圆二色性特性的影响。这些结果为提高平面手性微纳结构的圆二色性信号强度提供一定的指导思路和方法。
基于原子力显微镜的石墨烯表面图案化摩擦调控
张玉响, 彭倚天, 郎浩杰
摘要 +
摩擦可调控的石墨烯作为固体润滑剂在微/纳机电系统中具有巨大的应用潜力。本文采用导电原子力显微镜对附着在Au/SiO2/Si基底上的石墨烯进行氧化刻蚀,比较了在不同刻蚀参数下石墨烯纳米图案的摩擦性能,并且通过开尔文力显微镜分析了不同刻蚀参数对纳米图案氧化程度的影响。结果表明:施加负偏压可以在石墨烯表面制造出稳定可调的氧化点、线等纳米级图案,氧化点的直径和氧化线的宽度都随着电压的增大而增大;增加石墨烯的厚度可以提高纳米图案的连续性和均匀性。摩擦力随着针尖电压的增大而增大,这是由于电压增大了弯液面力和静电力。利用这些加工的纳米级图案可以精确地调控石墨烯表面的摩擦大小。通过导电AFM刻蚀技术实现石墨烯表面纳米摩擦特性的可控,为石墨烯在微/纳米机电系统中的摩擦行为研究和具有图案表面的纳米器件的制备提供了新的思路和方法。
辐射对称金字塔型剪纸的力学行为研究
肖思, 秦应霖, 王慧, 王鹏, 马海铭, 何军, 王迎威
摘要 +
通过在弹性薄板上引入切口,构建了多边形辐射对称金字塔型剪纸结构.利用伽辽金法求解的悬臂梁形变公式和悬臂梁组合的方法,创建了用于解释形变过程的“梁模型”,得到n个模块的正N边形金字塔结构的弹性系数与结构参数的关系公式,并求出弹性系数线性阈值的表达式,解释了该结构产生平面外扭曲的原因.利用推导的“梁模型”公式,并通过有限元仿真和实验的方法,系统研究了辐射对称金字塔型剪纸结构的力学响应特征,验证模型的准确性,并用于已有报导的石墨烯剪纸结构的力学特征分析.这项工作系统解释了竖直拉伸的金字塔型剪纸结构的力学响应.
栅氧化层经时击穿的非平衡统计理论分析方法
赵文静, 丁梦光, 杨晓丽, 胡海云
摘要 +
栅氧化层的经时击穿作为影响互补型金属-氧化物-半导体集成电路可靠性的一个重要因素,一直是国内外学者研究的重点. 为了对其进一步研究,本文首先从栅氧化层在电应力下经时击穿的微观机理出发,基于栅氧化层中电子陷阱密度累积达到临界值时发生击穿的原理和电子陷阱生成过程的随机性,提出了栅氧化层经时击穿的非平衡统计理论分析方法,然后分别给出了恒定电流应力和恒定电压应力下电子陷阱生成速率方程,导出了电子陷阱密度的概率密度分布函数. 最后以具体器件为例进行分析,得到了栅氧化层的最概然寿命随电流应力、电压应力及其厚度的变化规律,并类比固体断裂现象中“疲劳极限”的概念定义“击穿极限”概念. 计算出了累积失效率随电流应力、电压应力和时间的变化规律,引入特征值来描述累积失效率达到0.63所用的时间. 结果表明:电子陷阱密度的概率密度分布函数满足对数正态分布,且理论结果与实验结果相符.
2-甲基吡嗪分子激发态系间交叉过程的飞秒时间分辨光电子影像研究
布玛丽亚
摘要 +
采用飞秒时间分辨光电子影像技术结合飞秒时间分辨质谱技术研究了2-甲基吡嗪分子电子激发态超快非绝热弛豫动力学。用323 nm光作为泵浦光,把2-甲基吡嗪分子激发到第一激发态S1,用400 nm光探测激发态演化过程。通过时间分辨质谱技术测得S1态的寿命为98 ps。实验中,实时观察到了从单重态S1向三重态T1的系间交叉过程。通过分析发现,跟吡嗪分子S1态的动力学过程不同,2-甲基吡嗪分子激发到S1态后,不仅S1→T1系间交叉过程是S1态主要衰减通道,S1→S0内转换过程也是S1态另一个主要衰减通道。发挥飞秒时间分辨光电子影像技术的优点,实验上得到不同泵浦-探测时间延迟的光电子角分布,从角分布信息结合光电子能谱信息,尝试观察2-甲基吡嗪分子非绝热无场准直,但由于2-甲
Re对Ni3Al微观结构及力学性质影响的第一原理研究
胡雪兰, 卢睿智, 王智隆, 王亚如
摘要 +
应用基于密度泛函理论和广义梯度近似的第一原理方法,探究了Re元素掺杂镍铝合金中 相Ni3Al之后微观结构和力学性质的变化。结果表明,在大部分化学计量比范围内,Re原子在Ni3Al中易于替代Al位。Re的掺杂引起Ni3Al晶格常数小幅度的增大,且不会引起严重的晶格畸变。通过差分电荷密度及态密度分析得到Re原子与近邻原子产生轨道相互作用,尤其是与Ni原子作用较强,并使周围Ni-Al键键能降低。通过计算弹性模量,应用经验判据得到掺杂后Ni3Al的刚性、硬度增强。随着Re掺杂浓度的增加,Ni3Al晶格常数、刚性和硬度随之增大。为了对第一性原理所得结果进行温度修正,进一步结合声子谱计算考察了温度对力学性质的影响。 Re的掺杂使得Ni3Al晶胞的熵略微增加,自由能略微降低,并且大幅度地增加Ni3Al在高温下的体弹性模量,同时降低Ni3Al在高温下的热膨胀系数。
静息态功能磁共振成像评估健康老年人认知行为 的多尺度熵模型研究
张夫一, 葛曼玲, 郭志彤, 谢冲, 杨泽坤, 宋子博
摘要 +
当前,静息态功能磁共振成像(rfMRI)为脑功能检测提供了高效、快捷的先进技术。熵可以捕捉神经信号动态特征,可作为量化评估参数,但尚存在固定尺度计算缺陷且对认知行为的生物学标记少有研究,影响检测精准性。为此,本文将多尺度熵模型与机器学习方法联合,寻求BOLD信号复杂度表征健康老年人认知分数的功能影像学标记。由扫描前认知量表测试分数将98名健康老年人分为优、差两组,78名纳入训练,20名纳入测试。首先,构建多尺度熵模型,计算两组扫描数据熵,统计和对比以优化模型参数;然后,在优化参数下由统计显著性高的脑区熵值构建特征向量;最后,用极限学习机对两组分类并统计检验。发现:rfMRI多尺度熵在评估老年人认知分数时,在额、颞叶脑区存在较大显著性差
基于四波混频过程和线性分束器产生四组份纠缠的研究
余胜, 刘焕章, 刘胜帅, 荆杰泰
摘要 +
多组份纠缠是量子信息处理的重要资源,它的产生通常涉及到许多复杂的线性和非线性过程。在本文中,我们从理论上提出了一种利用两个独立的四波混频过程和线性分束器产生真正的四组份纠缠的方案,其中,线性分束器的作用是将两个独立的四波混频过程联系起来。我们首先应用部分转置正定判据研究了强度增益对四组份纠缠的影响,结果表明,在整个增益区域内都存在真正的四组份纠缠,并且随着强度增益的增加,纠缠也在增强。然后,我们研究了线性分束器的透射率对四组份纠缠的影响,我们发现,只要线性分束器的透射率不为0或1,该系统也可以产生真正的四组份纠缠。最后,我们通过研究该系统可能存在的三组份纠缠和两组份纠缠来揭示该系统的纠缠结构。我们的理论结果为实验上利用原子系综四波混频过程产生真正的四组份纠缠提供了可靠的方案。
基于紧聚焦方式的阵列光束相干合成特性分析
钟哲强, 张彬, 母杰, 王逍
摘要 +
为获得高功率、波长量级尺寸的聚焦光斑,提出利用紧聚焦方式实现阵列光束相干合成的新方案。通过建立阵列光束经紧聚焦方式相干合成的物理模型,分析了阵列光束的排布方式、偏振态、束宽、间距和紧聚焦系统数值孔径等参数对合成光束特性的影响及规律。结果表明,阵列光束经紧聚焦方式合束时,线偏振及圆偏振阵列光束均能获得较好的合成效果,径向偏振阵列光束次之,而角向偏振阵列光束则不能有效地合成。通过优化阵列光束的排布方式、束宽和间距,以及合理选择紧聚焦系统的数值孔径,能在保持较好光束质量和较高合成效率的前提下获得能量集中度高的焦斑。
高功率脉冲磁控溅射技术制备掺氮类金刚石薄膜的磨蚀性能研究
沈永青, 张志强, 廖斌, 吴先映, 张旭, 华青松, 鲍曼雨
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掺氮类金刚石薄膜在生物应用中很有前景,研究其摩擦和腐蚀的协同作用有很大的实际意义。论文使用高功率脉冲磁控溅射技术在奥氏体不锈钢和单晶硅片上以氩气和氮气为前驱气体在室温下制备致密的掺氮类金刚石薄膜。使用配备三电极电化学池的往复形摩擦磨损试验机在Hank’s平衡盐溶液中研究了不同靶脉冲持续时间制备的薄膜的摩擦腐蚀性能,并在滑动之前,期间和之后监测薄膜的开路电位。电化学工作站用于表征摩擦前薄膜的电化学行为。结果表明60 μs制备的掺氮类金刚石薄膜展示了优异的耐磨蚀性能,其中摩擦系数最低(0.05)且在摩擦阶段开路电位显示了最高的稳定值(39 mV),这主要归功于致密的结构和较大的表面能。而90 μs下制备的薄膜由于可以形成交联结构sp3键含量明显下降,导致薄膜孔隙率增加,薄膜的抗腐蚀性下降,在磨蚀过程中由于电解液在孔隙的腐蚀使得涂层界面结合减弱,在摩擦的综合作用下,薄膜脱落,发生失效。
基于磁过滤技术TiAlCN/TiAlN/TiAl复合体系腐蚀及摩擦学性能研究
陈淑年, 廖斌
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本文基于新型的磁过滤沉积技术(FCVA)研究了TiAlCN/TiAlN/TiAl多元复合涂层结构及不同C含量对其防腐耐磨性能的影响。同时使用SEM、XRD、XPS、电化学测试和摩擦磨损设备对其宏/微观性能进行了系统表征。实验结果表明:随C含量增加,C元素的存在形式从TiAlCN固溶相转化为TiAlCN固溶/非晶碳共存。典型的TiAlCN固溶/非晶碳纳米复合结构TiAlCN/TiAlN/TiAl涂层不仅具有超高硬度和高韧性,而且涂层中均匀无特征结构的非晶碳具有优异的自润滑效果,通过结合各层的优势,该结构涂层在3.5%NaCl电化学腐蚀试验中,Ecorr 提高了5.6倍,为0.271 V, Icorr 降低了52倍,为8.092 ×10-9 A?cm?2;在干摩擦实验中,摩擦系数降低了2.7倍,为0.43,磨损率降低了1.4倍,为1.13×10-5 mm3?N-1?m-1。
层状手性拓扑磁材料Cr1/3NbS2的磁学特性
王鹏程, 曹亦, 谢红光, 殷垚, 王伟, 王泽蓥, 马欣辰, 王琳, 黄维
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伴随着拓扑材料的出现,拓扑物理学成为了当代凝聚态物理的前沿与热点之一。拓扑特性是描述材料的物理量具有在连续变换下会保持不变的性质(如陈数Chern number),其种类包括拓扑绝缘体、外尔和狄拉克等拓扑半金属、拓扑磁材料等。一维手性磁孤子(chiral magnetic solitons),类似于磁性斯格明子(skyrmions),是一类具有拓扑性和准粒子性的磁结构,具有丰富的物理特性和潜在应用价值。本文详细总结了一种具有一维手性磁孤子结构的晶体Cr1/3NbS2,包括其晶体构型、磁相互作用、磁结构、维度调控以及相变物理等物理特性。这些研究成果的总结将对研究拓扑磁材料的科研人员提供详实的参考,为可能将拓扑和手性磁性引入到二维层状材料家族提供思路,促进拓扑磁电子学的发展,为相关器件提供更多的材料选择和理论基础。
爆轰加载下高纯铜界面Rayleigh-Taylor不稳定性实验研究
李碧勇
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金属界面不稳定性是内爆物理压缩过程中关注的重要问题,与传统流体界面不稳定性具有显著区别。由于相关理论和实验诊断技术的限制,目前该问题的研究还明显不足。为加深对金属界面不稳定性扰动增长行为的认识,本文建立了爆轰加载下高纯铜界面Rayleigh-Taylor不稳定性研究的实验诊断技术和数据处理方法,得到了扰动发展早期不同时刻界面扰动增长的X光图像。实验结果分析表明:在爆轰产物的无冲击加载条件下扰动波长基本保持不变,而初始扰动幅值越大,界面扰动增长的趋势也就越明显;同时随着样品前界面扰动的不断发展,在样品的后自由面也出现了与前界面初始相位相反的扰动特征,即样品前界面扰动为波谷的位置所对应的后界面先运动而逐渐演变为波峰,而前界面扰动为波峰的位置所对应的后界面则演变为波谷;在5.26 μs时刻,界面扰动幅值增长为初始值的700%左右,应变率达到
多层网络级联失效的预防和恢复策略概述*
蒋文君, 刘润然, 范天龙, 刘霜霜, 吕琳媛
摘要 +
现实生活中, 与国计民生密切相关的基础设施网络大多不是独立存在的, 而是彼此之间相互联系或依赖的, 于是用于研究这些系统的多层网络模型随之产生.多层网络中的节点在失效或者遭受攻击后会因“层内”和“层间”的相互作用而产生级联效应, 从而使得失效能够在网络层内和层间反复传播并使得失效规模逐步放大. 因此, 导致多层网络比单个网络更加脆弱. 多层网络级联失效产生的影响和损失往往是非常巨大的, 所以对多层网络级联失效问题的预防和恢复的研究具有重大意义. 就多层网络级联失效的预防而言, 主要包含故障检测, 保护重要节点, 改变网络耦合机制和节点备份等策略. 就多层网络发生级联失效后的恢复策略而言, 主要包含共同边界节点恢复、空闲连边恢复、加边恢复、重要节点优先恢复、更改拓扑结构、局域攻击修复、自适应边修复等策略.
确定大气边界层顶高度的新方法及数值实验
周建印, 黄思训, 项杰
摘要 +
本文提出了一种确定大气边界层顶高度的数值微分新方法,该方法使用了正则化技术,把对弯角廓线求导数的数值微分问题转化为求目标泛函极小值的问题,采用双参数模型函数方法来选择正则化参数,最后利用最大梯度法确定边界层顶高度。文章首先通过两个数值实验验证了新方法的有效性,实验结果显示,随着掩星资料噪音的增多,由差分法和结合L曲线方案的数值微分方法得到的边界层顶高度波动增大,而通过双参数模型函数方法得到的高度很稳定,这说明新方法能够很好地过滤噪音,从而保留廓线的主要信息。随后基于2007-2011年1、4、7、10月的COSMIC弯角数据,利用新方法分析了全球海洋大气边界层顶高度的季节特征,并与用掩星资料自带的大气边界层顶高度数据”zbalmax”得到的季节分布进行对比。结果表明,两者的季节分布特征十分一致:海温相对周围海域高的区域,边界层顶高度较高,反之,边界层顶高度较低;在暖流经过的海域,边界层顶高度较高,在寒流经过的海域,边界层顶的高度相对较低。
摩擦不对称耦合布朗马达的定向输运研究
张旭, 曹佳慧, 艾保全, 高天附, 郑志刚
摘要 +
本文研究了耦合布朗马达在溶液摩擦对称性破缺条件下的定向输运问题.详细讨论了溶液阻尼系数比,周期外力以及耦合作用对布朗粒子定向输运的影响.研究发现溶液摩擦的不对称性不仅能促进摩擦棘轮的定向输运,且合适的溶液阻尼系数比还可以使耦合棘轮的定向输运达到最强.此外,一定摩擦阻尼条
基于晶格玻尔兹曼方法研究不同出口压力条件下淋巴管内氮含量的变化及影响
赫轶男, 张乾毅, 韦华建, 施娟
摘要 +
淋巴系统是人体内重要的防御功能系统,具有三大免疫功能,首先是能够抵御细菌病毒,使人体免于疾病的攻击;其次是由淋巴细胞加以辅助,清除由新陈代谢而出的产物;最后是由淋巴细胞来修补受损的器官与组织,使其恢复正常的生理功能。淋巴系统没有像血液循环系统中心脏一样的动力泵,淋巴液的驱动主要靠淋巴管的自主收缩来完成(肺淋巴系统是靠肺泡的运动)。淋巴管的自主收缩循环是由淋巴肌细胞内钙离子增加产生收缩,收缩驱动流体产生剪切力,剪切力使淋巴内皮细胞产生一氧化氮合酶(eNOS),一氧化氮合酶使一氧化氮增加,一氧化氮的增加降低钙离子使淋巴管松弛,淋巴管松弛后流体剪切率下降,eNOS下降,一氧化氮下降,钙离子增加,淋巴肌细胞收缩,开始新的周期。可见一氧化氮的浓度及其分布对淋巴管的收缩起关键作用。显然出口压力会影响淋巴管内流体的剪切率,进而影响一氧化氮的浓度和淋巴管的收缩。为了研究淋巴管出口压力对淋巴管收缩的影响,通过建立了一个晶格玻尔兹曼模型,模拟嵌入多孔组织的初始淋巴管和有两对瓣膜的集合淋巴管,该模型可以重现一氧化氮、钙的相互影响以及淋巴管的自主收缩,并研究不同出口压力下一氧化氮的分布及其平均值。
真空磁场热处理温度对不同厚度的Ni88Cu12薄膜畴结构及磁性的影响
刘文姝, 高润亮, 冯红梅, 刘悦悦, 黄怡, 王建波, 刘青芳
摘要 +
本文利用射频磁控溅射方法,在Si衬底上制备了Ni88Cu12薄膜,并且研究了膜厚以及热处理对畴结构和磁性的影响。X射线衍射结果表明热处理后的薄膜晶粒长大,扫描电镜结果发现不同热处理温度下薄膜表现出不同的形貌特征。热处理前后的薄膜面内归一化磁滞回线结果显示,经过热处理的Ni88Cu12薄膜条纹畴形成的临界厚度降低,未热处理的Ni88Cu12薄膜在膜厚为210 nm时出现条纹畴结构,而经过 300℃热处理的Ni88Cu12薄膜在膜厚为105 nm就出现了条纹畴结构。高频磁谱的结果表明,随着热处理温度的增加,Ni88Cu12薄膜的共振峰会有小范围的移动。
基于遗传算法优化卷积长短记忆混合神经网络模型的光伏发电功率预测研究
王晨阳, 刘雪芹, 汪志勇
摘要 +
光伏发电受天气与地理环境影响,呈现出波动性和随机多干扰性,其输出功率容易随着外界因素变化而变化,因此预测发电输出功率对于优化光伏发电并网运行和减少不确定性的影响至关重要。本文提出一种基于遗传算法(GA)优化的卷积长短记忆神经网络混合模型(GA-CNN-LSTM),首先利用CNN模块对数据的空间特征提取,再经过LSTM模块提取时间特征和附近隐藏状态向量,同时通过GA优化LSTM训练网络的超参数权重与偏置值。在初期对历史数据进行归一化处理,以及对所有特征作灰色关联度分析,提取重要特征降低数据计算复杂度,然后对本文提出来的经GA优化后的CNN-LSTM混合神经网络(GA-CNN-LSTM)算法模型进行光伏功率预测实验。同时与CNN、 LSTM两个单一神经网络模型以及未经GA优化的CNN-LSTM混合神经网络模型的预测性能进行比较。结果显示在平均绝对误差率(MAPE)指标下,本文提出的GA-CNN-LSTM算法模型比单一神经网络模型最好的结果减少了1.537%的误差,同时比未经优化的CNN-LSTM混合神经网络算法模型减少了0.873%的误差。本文的算法模型对光伏发电功率具有更好的预测性能。
极化电场对可激发介质中螺旋波的控制
潘军廷, 张宏
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螺旋波在不同的物理、化学和生物系统中普遍存在. 周期外场,比如极化电场,尤其是具有旋转对称性的圆极化电场可对螺旋波动力学产生重要影响. 本文综述了极化电场对可激发介质中螺旋波的控制,包括共振漂移、同步、手征对称性破缺、多臂螺旋波的稳定、次激发介质中的螺旋波、三维回卷波湍流态的控制、心脏组织中螺旋波的去钉扎、心脏组织中螺旋波湍流态的控制等.
真空沟道结构GaAs光电阴极电子发射特性研究
郝广辉, 韩攀阳, 李兴辉, 李泽鹏, 高玉娟
摘要 +
光电阴极的发射电流密度和寿命限制了其在功率器件和大科学装置中的应用。本文结合光电阴极和场发射阴极电子发射理论,设计了大电流密度的真空沟道结构光电阴极组件,并使用覆膜和刻蚀技术制备了以GaAs衬底为阴极材料的光电阴极组件。光电阴极组件电子发射特性测试结果显示,常温状态下随入射光功率增加,阴极发射电流增加幅度逐步增大。光功率为5W时,发射电流达到26.12mA,电流密度达到5.33A/cm2。随光电阴极组件工作温度增加,阴极材料内的载流子浓度也会相应地增加,提高了负极对阴极材料内发射电子的补充效率,增强了阴极组件的电子发射能力。当光电阴极组件为400℃时,其发射电流可达到89.69mA。由于阴极表面不存在激活原子,在光电阴极组件连续144小时的寿命试验中,阴极的发射电流为4.5mA±0.3mA,阴极发射性能并未出现明显衰减。真空沟道是光电阴极组件电子发射的主要区域,通过改善真空沟道结构参数可以直接调整阴极组件发射电子束的形状,增强大电流密度光电阴极在真空电子器件和设备中的适用性。
半导体激光器混沌输出的延时特征和带宽
张依宁, 冯玉玲
摘要 +
外腔延时特征(time delay signature,TDS)和带宽是影响混沌激光应用的两个重要参量。本文将一个单路光反馈的半导体激光器(semiconductor laser with single optical feedback,SL-SOF)输出的激光部分地注入到另一个双路滤波光反馈的半导体激光器(semiconductor laser with double filtered optical feedback,SL-DFOF)中,从而构成一个具有外光注入的双路滤波光反馈半导体激光器(semiconductor laser with external optical injection and double filtered optical feedback,SL-EOI-DFOF)系统,即主从激光器系统,用于抑制混沌激光的延时特征并研究其带宽。数值研究了外光注入系数、反馈强度、抽运因子和滤波器带宽对系统输出混沌激光的延时特征的影响,然后将该系统对延时特征的抑制效果和具有外光注入的单路光反馈半导体激光器(SL-EOI-SOF)系统、具有外光注入的双路光反馈半导体激光器(SL-EOI-DOF)系统、具有外光注入的单路滤波光反馈半导体激光器(SL-EOI-SFOF)系统以及无光注入双路滤波光反馈半导体激光器(SL-DFOF)系统进行对比和分析,结果表明本文所提出的方案对TDS的抑制效果最好。然后在本文提出的SL-EOI-DFOF系统中TDS被有效抑制的参数条件下研究系统输出混沌激光的带宽,结果表明,通过适当选择参数的取值,本文提出的方案可以提高系统输出混沌激光的带宽。
GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池不同能量质子辐照损伤模拟研究
李俊炜, 王祖军, 薛院院
摘要 +
本文以GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池为研究对象,开展了能量为0.7MeV,1MeV,3MeV,5MeV,10MeV的质子辐照损伤模拟研究,建立了三结太阳电池结构模型和不同能量质子辐照模型,获得了不同质子辐照条件下的I-V曲线,光谱响应曲线,结合已有实验结果验证了本文模拟结果,分析了三结太阳电池短路电流,开路电压,最大功率,光谱响应随质子能量的变化规律,利用不同辐照条件下三结太阳电池最大输出功率退化结果,拟合得到了三结太阳电池最大输出功率随位移损伤剂量的退化曲线。研究结果表明,质子辐照会在三结太阳电池中引入位移损伤缺陷,使得少数载流子扩散长度退化幅度随质子能量的减小而增大,从而导致三结太阳电池相关电学参数的退化随质子能量的减小而增大。相同辐照条件下,中电池光谱响应退化幅度大于顶电池光谱响应退化幅度,中电池抗辐照性能较差。对于中电池不同波长下光谱响应的退化,长波范围内的退化幅度比短波范围更大,中电池相关电学参数的退化主要来源于基区损伤。
聚苯硫醚熔体的压致凝固行为研究*
王志飞, 王路, 王菊, 刘秀茹
摘要 +
本文采用施加压力的方法将聚苯硫醚熔体凝固,凝固后获得的聚苯硫醚样品经过降温和卸压后在常温常压下回收。X射线衍射和差示扫描量热分析表明:约20毫秒时间的快速压缩过程可以抑制熔体结晶,制备出非晶态聚苯硫醚块材,样品的表面及中心都是非晶态。非晶态聚苯硫醚的玻璃化转变温度和晶化温度分别为318 K和362 K。常压下的退火实验表明,非晶态聚苯硫醚在425 K等温结晶的产物为正交相晶型。压致凝固法中熔体的凝固不是靠温度变化,而是靠压力变化,样品表面和内部是处在一致的温度下同时受压凝固,避免了热传导对非晶尺寸的影响,因此非常有利于获得结构均匀的大尺寸非晶态材料。
氢化多孔石墨烯反渗透特性及机理分析
张忠强, 于凡顺, 刘珍, 张福建, 程广贵
摘要 +
单层石墨烯凭借超薄的厚度和优异的力学化学防污性能,使其成为新一代纳滤膜材料的最佳选择之一。本文采用经典分子动力学方法,研究了盐水在氢化多孔石墨烯反渗透膜中的反渗透特性。结果表明,水渗透量会随着驱动力、孔径和温度的增加而增加;而孔径大于水合半径的条件下,盐离子截留率会随驱动力和温度的增加而降低。当反渗透膜和盐水存在切向运动时,随着切向速度的增加可以有效提高盐离子截留率和减弱浓差极化现象,但也在一定程度上牺牲了水通量。通过分析水流沿渗透方向的能障分布、水分子的氢键分布和离子水合状态,解释了各参数变化对盐水在氢化多孔石墨烯中反渗透特性的影响机理。研究结果将提供基于单层多孔石墨烯反渗透特性的理论认识,并将为纳米级反渗透膜的设计提供帮助。
兴奋性自突触引起神经簇放电频率降低或增加的非线性机制
华洪涛, 陆博, 古华光
摘要 +
兴奋和抑制性作用分别会增强和压制神经电活动,这是神经调控的通常观念,在神经信息处理中起重要作用.本文选取了放电簇和阈下振荡相交替、放电簇谷值小于阈下振荡谷值的Homoclinic/ Homoclinic型簇放电,研究发现时滞和强度合适的兴奋性自突触电流作用在放电簇的谷值附近时,能引起簇内放电个数降低、并进而导致平均放电频率降低,这是不同于通常观念的新现象.进一步,用快慢变量分离获得的分岔和相轨迹,揭示了阈下振荡和放电簇分别对应快子系统的阈下和阈上极限环,兴奋性自突触电流引起阈上极限环向阈下极限环的转迁导致放电提前结束是频率降低原因.并与近期在Fold/Homoclinic簇放电报道的兴奋性自突触诱发的簇内放电个数降低但放电频率增加的现象和机制进行了比较.研究结果丰富了神经电活动的反常现象并揭示了背后的非线性机制,给出了调控簇放电的新手段,揭示了兴奋性自突触的潜在功能.
固体氧化物燃料电池模式阳极内传输与电化学反应耦合机理
徐晗, 张璐, 党政
摘要 +
模式电极因其结构可控、电化学/化学反应活性位和物质传输路径明确等优势,被广泛应用于固体氧化物燃料电池(SOFC)新型电极研究.现有研究多采用模式电极研究新材料电化学特性、表界面催化反应机理等,尚未涉及几何结构对其内部传输与电化学反应耦合机理的影响,限制了模式电极的应用.本文建立了SOFC阳极内电荷传输与电化学反应过程的格子玻尔兹曼模拟方法,明确了控制电极过程的关键无量纲参数及其对电极性能的影响规律,研究了模式阳极几何结构的影响机理.根据电极性能对无量纲参数的敏感程度,绘制了指导模式阳极设计与运行的相图,指出相图过渡区(电极性能随操作参数显著变化区域)为进行反应机理研究的最佳操作参数取值范围.同时,研究发现模式阳极电子导体内电子的快速迁移虽不限制阳极性能,其几何结构显著影响过渡区范围;离子导体内离子迁移为影响阳极性能的限速步骤,但其几何结构几乎不影响过渡区范围.本文的数值方法与机理研究结果可为SOFC模式电极的设计提供重要理论依据.
相干与路径信息
吕鑫
摘要 +
近年来,随着对相干性量化的发展,相干与路径信息间的互补关系渐渐引起人们注意。这样的互补关系不仅在基础量子力学方面有重要的理论意义,同时也在量子信息技术中有实际应用。本文从Bures距离和明确量子态区分出发,系统的研究了二路径干涉仪中的相干与路径信息,并建立了一个全新的对偶关系。与已知的类似工作相比,本文的研究更为一般:既考虑纯态,也考虑混合态;既探讨了干涉仪本身的路径不对称性所提供的路径可预测性,也探讨了因路径探测器而生的路径可区分度。具体地说,路径可预测性的讨论只依赖于密度矩阵的半正定性质,而路径可区分度的讨论还需要利用保真度和Schur-Weyl不等式等工具。
附加球面相位引致Airy光束在单轴晶体传输时的两次镜像反转
朱开成, 梁瑞生, 朱洁
摘要 +
利用单轴晶体光束传输理论,求得了具有附加球面相位Airy光束在单轴晶体中的传输公式。数值模拟计算结果表明,线偏振附加球面相位Airy光束在晶体中传输时仍为线偏振的,但不再是传输不变的。粗略地讲,具有附加球面相位的Airy光束在晶体中传输时,近场是传输不变的,而在传输距离 与 处,光束转换成了最低阶Hermite-Gaussian-Airy光束,且高斯依赖的束宽度敏感地与截断因子相关;而穿过此
微腔效应对顶发射串联蓝光有机电致发光器件性能的影响
张娟, 袁广才
摘要 +
相比于传统有机电致发光器件,串联有机电致发光器件(Tandem OLED)的发光效率与寿命均可得到明显提升。因此,深入研究微腔效应对顶发射串联有机电致发光器件性能的影响具有重要意义。本文以蓝光器件为例,通过光学仿真模拟与实际实验相结合的方法,研究了顶发射串联蓝光器件的光学性能与电学性能变化规律。具体实验为:分别制备了顶发射串联蓝光器件,使其两个发光层位置分别位于器件光学结构中的第一二反节点、第二三反节点、第三四反节点。分析并确定了顶发射串联蓝光器件的两个发光层位置分别位于第二反节点与第三反节点处时,器件性能较佳。即:当器件电流密度为15 mA/cm2时,器件电流效率为10.68 cd/A(CIEx,y=0.14,0.05),其亮度衰减到95%所需时间为1091.55 h。可能原因是:器件腔长较长时,既可以改善第一发光单元的空穴与电子平衡度、削弱SPP
用于提高微波无线能量传输系统接收端能量转换效率的肖特基二极管研究
李妤晨
摘要 +
转换效率是微波无线能量传输系统的关键参数,为了提高该参数指标,本文针对系统中整流电路关键元件肖特基二极管,利用ADS仿真工具,首先获得了肖特基二极管电学参数与系统能量转换效率之间的理论关系。据此,通过Silvaco器件仿真工具,提出并设计了一种新的GeOI折叠空间结构肖特基二极管,该器件结构可以显著降低肖特基二极管的零偏置电容。将其应用于2.45GHz中心频率和低通滤波器的微带接收天线,ADS和HFSS仿真表明:在24.5dBm时,系统能量转换效率为75.4%,比基于传统肖特基二极管的系统转化效率提高了6.3%。
碳纳米管的可控长度拾取及导电性分析
王亚洲, 马立, 陈涛
摘要 +
拾取指定长度的半导体性碳纳米管对大规模制造碳纳米管场效应管具有重要意义.本文提出了一种利用原子力显微镜探针和钨针对碳纳米管进行可控长度拾取的方法并进行了碳纳米管导电性分析.在扫描电子显微镜下搭建微纳操作系统,针对切割操作过程中原子力显微镜探针、钨针和碳纳米管的接触情况进行了力学建模和拾取长度误差分析.建立了单根金属性碳纳米管、单根半导体性碳纳米管及碳纳米管束与钨针接触的电路模型,推导了接入不同性质碳纳米管后电路的电流电压特性方程. 使用原子力显微镜探针对碳纳米管的空间位姿进行调整,控制钨针对碳纳米管上目标位置进行通电切割,同时获取切割电路中的电流电压数据.实验结果表明,本文提出的方法能够有效控制所拾取碳纳米管的长度,增加碳纳米管与原子力显微镜探针的水平接触长度能够减小碳纳米管形变导致的拾取长度误差,建立的电流电压特性方程能够用于分析碳纳米管的导电性.
低能Cl-在Al2O3绝缘微孔膜中的输运过程
哈帅, 张红强, 陈熙萌
摘要 +
我们研究了10keV-Cl-离子穿越Al2O3绝缘微孔膜的物理过程,通过对离子穿越过程的轨迹模拟,仔细研究了随微孔膜倾角变化导致的散射过程对电荷态分布和角分布的影响。模拟计算了不同倾角下的穿透粒子的角分布和电荷态分布,较好的吻合了实验结果,发现穿越的Cl-其分布中心在初束中心即0度附近,这是典型的直接几何穿越有一定角发散的微孔导致的结果;而Cl0是经过一次到多次散射出射的,绝大部分的Cl0是通过一次和两次散射出射的,其中一次散射出去的Cl0占主要成份,从而导致出射的Cl0沿微孔轴向出射。这导致了实验观测到随着膜倾角的增加,Cl-离子穿透率下降与几何穿透一致,Cl+、Cl0随穿透率下降受到散射过程影响而比几何穿透下降缓慢。 模拟计算发现在倾角增大时候,Cl0可以经过多次碰撞出射,而Cl+是主要经过一次碰撞出射的,导致Cl0所占比例在倾角变大时相对增大较快,出射的Cl0穿透率下降速度比出射的Cl+大,从而导致实验观测到的Cl+与 Cl0的比例随倾角下降,尤其当倾角大于几何容许角后下降增速。我们的结果更仔细的描述了低能离子穿越绝缘体微孔的物理机制,映证了之前实验和理论工作的结果,发现了在10keV以上能区的负离子穿透特征是一个散射过程造成的穿透。