物理学报
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ISSN 1000-3290
CN 11-1958/O4
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物理学报  
   物理学报--2006, 55 (3)   发布日期: 2006-03-15
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总论

混合退火粒子滤波器
The hybrid annealed particle filter

杜正聪, 唐 斌, 李 可
物理学报. 2006, 55 (3): 999-1004      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.999
全文: [PDF 200 KB] 下载:(1897)
摘要
针对非线性、非高斯系统状态的在线估计问题,提出一种新的基于序贯重要性抽样的粒子滤波算法. 在滤波算法中,用状态参数分解和退火系数来产生重要性概率密度函数,此概率密度函数综合考虑了转移先验、似然、噪声的统计特性以及最新的观察数据,因此更接近于系统状态的后验概率. 理论分析与仿真实验表明该粒子滤波器的性能明显优于标准的粒子滤波器和扩展卡尔曼滤波器.

微管道内两相流数值算法及在电浸润液滴控制中的应用
A numerical method for two-phase flow in micro channels and its application to droplet control by electrowetting on dielectric

王 飞, 何 枫
物理学报. 2006, 55 (3): 1005-1010      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1005
全文: [PDF 293 KB] 下载:(1174)
摘要
叙述了一种模拟电介质电润湿(electrowetting on dielectric,EWOD)下的微液滴的运动的数值方法. 采用二阶投影法求解N-S方程和level set 函数,并利用零level set函数俘获液滴运动界面,在液体与固体接触的边界上,通过引入动态接触角表征电介质表面润湿性随电势的改变. 数值计算基于MAC网格,模拟了2维微管道内与固体壁面接触的变润湿性的两种液体的分界面形状、平板上的微液滴在不同电势作用下处于不同湿润性的形态,以及微管道内改变接触角液滴的运动变形过程等算例.

低维非线性系统的一般多线性变量分离方法和局域激发模式
General multi-linear variable separation approach to solving low dimensional nonlinear systems and localized exitations

沈守枫
物理学报. 2006, 55 (3): 1011-1015      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1011
全文: [PDF 180 KB] 下载:(1243)
摘要
基于Bcklund变换的多线性变量分离方法(BT-MLVSA)是求解非线性系统的一种非常有效的方法. 一般多线性变量分离方法(GMLVSA)是该方法的推广. 实现GMLVSA主要有四种途径,一是先把场量按照多个任意函数(通常考虑两个函数的情形)展开得到关于多个函数的多线性方程,另一种途径是推广变量分离的假设,第三类是基于Darboux变换的多线性变量分离方法(DT-MLVSA),第四类是导数相关泛函变量分离法. 利用第一类GMLVSA,可以得到(2+1)维mNNV系统和sine-Gordon系统的一般多线性变量分离解. 把第一类GMLVSA推广到二维非线性系统,这些系统是通过对称约化(2+1)维sine-Gordon.系统得到的. 也就是说,一般多线性变量分离可解性在对称约化下从高维系统到低维系统得到了保持. 这也提供了一条从高维非线性系统导出可GMLVSA求解的低维非线性系统的有效途径.

(1+1)维广义的浅水波方程的变量分离解和孤子激发模式
Variable separation solution and soliton excitations of the (1+1)-dimensional generalised shallow water wave equation

沈守枫
物理学报. 2006, 55 (3): 1016-1022      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1016
全文: [PDF 274 KB] 下载:(1283)
摘要
研究(1+1)维广义的浅水波方程的变量分离解和孤子激发模式. 该方程包括两种完全可积(IST可积)的特殊情况,分别为AKNS方程和Hirota-Satsuma方程. 首先把基于Bcklund变换的变量分离(BT-VS)方法推广到该方程,得到了含有低维任意函数的变量分离解. 对于可积的情况,含有一个空间任意函数和一个时间任意函数,而对于不可积的情况,仅含有一个时间任意函数,其空间函数需要满足附加条件. 另外,对于得到的(1+1)维普适公式,选取合适的函数,构造了丰富的孤子激发模式,包括单孤子,正-反孤子,孤子膨胀,类呼吸子,类瞬子等等. 最后,对BT-VS方法作一些讨论.

一种模拟倾斜折射率界面光波导的新方法
A highly efficient beam propagation method for modeling step-index waveguides with tilt interface

余和军, 夏金松, 余金中
物理学报. 2006, 55 (3): 1023-1028      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1023
全文: [PDF 268 KB] 下载:(1201)
摘要
针对传统离散格式下,束传播方法(BPM)模拟倾斜折射率界面出现的问题,提出了一种简明且易于编程实现的改进方案. 在横向上,通过坐标系变换和插值处理,以新颖的7点差分格式代替传统的5点差分方式;在纵向上,以四阶显式Runge-Kutta方法(RKBPM)代替二阶Crank-Nicholson算法(CNBPM),避免了求解不规则矩阵方程,从而使计算效率显著提高.

考虑量子效应的Zakharov方程组的孤波解
Solitary wave solution of Zakharov equation with quantum effect

王悦悦, 杨 琴, 戴朝卿, 张解放
物理学报. 2006, 55 (3): 1029-1034      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1029
全文: [PDF 197 KB] 下载:(1257)
摘要
借助Maple程序,利用扩展的双曲函数法和双函数法求解了考虑量子效应的Zakharov方程组,得到了多种孤波解,其中包括亮孤波解、W型孤波解、M型孤波解和奇性孤波解.

Sprott-B和Sprott-C系统之间的耦合混沌同步
Chaos synchronization between the Sprott-B and Sprott-C with linear coupling

刘扬正, 费树岷
物理学报. 2006, 55 (3): 1035-1039      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1035
全文: [PDF 219 KB] 下载:(1465)
摘要
Sprott-B和 Sprott-C是拓扑等价的异结构混沌系统. 利用系统变量线性耦合方法实现二系统之间的混沌同步;根据Lyapunov稳定性理论,确定了二系统达到同步时耦合系数的阈值. 设计了实现二系统耦合同步的实验电路,实验结果证明了理论分析的正确性. 基于Sprott-B和 Sprott-C异结构系统混沌同步,提出了一种新的具有更好保密性能的混沌保密通讯方法.

混沌神经网络的延时反馈控制研究
Study on the delayed feedback control of chaos in chaotic neural networks

何国光, 朱 萍, 陈宏平, 曹志彤
物理学报. 2006, 55 (3): 1040-1048      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1040
全文: [PDF 420 KB] 下载:(2074)
摘要
针对混沌神经网络,提出了一种改进的延时反馈控制方法. 利用该方法,当延时参数τ为奇数时,被控神经网络收敛于记忆模式以及它的反相模式的2周期上. 若选取不同的延时参数,被控网络则收敛于不同的周期态上.

利用随机相位实现Duffing系统的混沌控制
Chaos control of Duffing systems by random phase

李 爽, 徐 伟, 李瑞红
物理学报. 2006, 55 (3): 1049-1054      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1049
全文: [PDF 370 KB] 下载:(1398)
摘要
基于线性随机系统Khasminskii球面坐标变换, 计算了谐和激励中含有随机相位的Duffing 方程的最大Lyapunov指数. 依据平均最大Lyapunov指数符号的变化, 分析随机相位对非线性系统动力学行为的影响.说明随机相位可以产生混沌亦可抑制混沌, 从而可以作为混沌控制的一种方法. 结合对相图、Poincaré截面、时间历程图的分析, 说明上述方法是有效的.

光谱型椭偏仪对各向异性液晶层的测量
Determination of anisotropic liquid crystal layer parameters by spectroscopic ellipsometer

穆全全, 刘永军, 胡立发, 李大禹, 曹召良, 宣 丽
物理学报. 2006, 55 (3): 1055-1060      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1055
全文: [PDF 230 KB] 下载:(2361)
摘要
探讨了利用普通光谱型椭偏仪对各向异性液晶层进行综合性测量的可行性. 并利用法国Jobin Yvon公司的UVISEL SPME(Spectroscopic Phase Modulated Ellipsometer)光谱型椭偏仪测量了光学各向异性液晶层的折射率no和ne及液晶层厚d,进一步利用椭偏仪在透射方式下测量了平行排列液晶层的光延迟特性Δnd,二者取得了很好的一致性,说明利用光谱型椭偏仪可以实现对光学单轴性液晶层及其他材料的测量,测厚精度为纳米量级.

偏振方向对THz电光探测影响的理论研究
Effect of polarization of THz pulse and probe pulse on THz electro-optic detection

郑国梁, 佘卫龙
物理学报. 2006, 55 (3): 1061-1067      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1061
全文: [PDF 332 KB] 下载:(1210)
摘要
采用线性电光效应耦合波理论,系统地研究了用无中心反演对称性的立方晶系晶体作为探测晶体时,terahertz(THz)辐射信号和探测光的偏振方向对电光探测的影响. 研究结果发现,THz辐射和探测光的偏振方向都对电光探测影响很大,沿(110)方向传播时可以获得最大的探测灵敏度,最适合THz的横场探测. 计算研究的部分结果与已有的实验结果相一致,可为电光探测器的设计提供有用的指导.
唯象论的经典领域

高频电磁波多次散射的数值求解
Numerical calculation of multiple scattering of high frequency electromagnetic wave

李运周, 史庆藩, 王 琪
物理学报. 2006, 55 (3): 1119-1125      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1119
全文: [PDF 328 KB] 下载:(1692)
摘要
结合等效射线管模型和物理光学法实现了复杂目标高频电磁波多次散射高效且精确的数值求解.在求解射线管的电磁场积分中,选取物体表面为积分区域,详细推导了在物体表面完成的远场积分公式,数值计算结果比前人沿射线管波前积分更精确.计算了几种由平板构成的导体和涂覆介质目标,数值求解结果与已有的实验数据相当符合.该结果可为复杂目标的雷达探测和识别提供理论参考.

一种改进型菲涅尔棱体的设计与分析
Design of an improved Fresnel prism

陶卫东, 王 标
物理学报. 2006, 55 (3): 1126-1129      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1126
全文: [PDF 144 KB] 下载:(933)
摘要
通过对光学材料和器件内全反射角的优化设计,提出一种改进型菲涅尔棱体模型,使入射光在器件内以相同的内反射角θ在两种不同玻璃材料和空气构成的界面上发生两次全反射,由反射引起的相位延迟的变化可以相互补偿,从而设计出对入射角不敏感的相位延迟器.计算表明,入射角变化±2°时,该相位延迟偏差不超过0.36°,且保持了原型菲涅尔棱体正入射和正出射的优点,大大方便了使用.

双随机相位加密系统的已知明文攻击
Known-plaintext attack on double phase encoding encryption technique

彭 翔, 张 鹏, 位恒政, 于 斌
物理学报. 2006, 55 (3): 1130-1136      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1130
全文: [PDF 442 KB] 下载:(1303)
摘要
运用密码分析学的方法对双随机相位加密系统进行了初步的安全性分析.研究结果表明,该系统属于线性的对称分组密码系统,线性性质为其安全性留下隐患.在已知明文攻击下,攻击者可通过常规的相位恢复算法获得4-f系统输入平面的随机相位函数密钥,继而可轻易推出频谱平面的随机相位函数密钥,从而攻破此密码系统.

超短脉冲数字全息术中的立体角分复用技术
Spatially angular multiplexing in ultra-short pulsed digital holography

王晓雷, 翟宏琛, 王 毅, 母国光
物理学报. 2006, 55 (3): 1137-1142      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1137
全文: [PDF 273 KB] 下载:(2400)
摘要
将角分复用技术应用于超短脉冲数字全息术,可实现对超快过程的动态记录.其中,在角分复用的设计中,由于CCD像素尺寸的限制,一般对物光和参考光的角度要求较为苛刻.为此,提出了一种立体角分复用的方法,并使用连续激光数字全息实验验证了这种方法的有效性.在此基础上,根据超短脉冲数字全息术记录超快过程的特点,设计了能够实现自动连续进行立体角分复用记录的光路.计算分析表明,该光路可在一帧数字全息图上连续记录间隔为纳秒量级的多幅超快过程的动态图像.

飞秒激光用多层介质膜脉宽压缩光栅的设计
Design of multi-layer dielectric grating for femtosecond laser

孔伟金, 刘世杰, 沈 健, 沈自才, 邵建达, 范正修
物理学报. 2006, 55 (3): 1143-1147      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1143
全文: [PDF 218 KB] 下载:(1320)
摘要
以薄膜光学的干涉理论和衍射光学的傅里叶模式理论为基础,给出了0.8μm飞秒激光器用多层介质膜脉宽压缩光栅的理论设计;设计采用H3L(HL)^9H0.5L2.4H的多层介质膜为基底,当刻蚀后表面浮雕结构的占宽比为0.35,线密度为1480线/mm,槽深为0.2μm,顶层HfO2的剩余厚度为0.15μm时,对于Littrow角度(36.7°)和TE波模式入射的衍射光栅其-1级衍射效率达到95%以上.

电子全息对磁隧道结势垒层的研究
Electron holography investigation of the barrier of magnetic tunnelling junctions

王 勇, 张 泽, 曾中明, 韩秀峰
物理学报. 2006, 55 (3): 1148-1152      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1148
全文: [PDF 279 KB] 下载:(998)
摘要
利用电子全息显微学方法,从理论和实验两方面,系统研究了磁隧道结势垒层的内势分布,指出了一些在实验过程中应予以注意的实验现象,提出了可能的解决方法.

单个二能级超冷原子在多个单模腔场间的共振隧穿和光子辐射
Resonant tunneling and photon emission of an ultracold two-level atom passing through multi single-mode cavity fields

孙宇航, 李福利
物理学报. 2006, 55 (3): 1153-1159      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1153
全文: [PDF 326 KB] 下载:(829)
摘要
考虑单个二能级超冷原子穿过多个空间分离的单模腔场,研究原子质心运动的动能、腔长和腔间距对原子透射率和光子辐射率的影响.在腔间距等于原子质心运动de Broglie波的半波长整数倍时,结果表明,原子透射率和光子辐射率在多腔系统中出现多共振峰结构.这一结果说明,可以通过一系列腔的安排在宏观上实现对超冷原子质心运动波函数的调制.

能量传递上转换对Tm,Ho:YLF调Q激光器上能级寿命的影响
Influence of energy-transfer up-conversion on upper level lifetime of Tm, Ho:YLF Q-switched laser

张新陆, 王月珠
物理学报. 2006, 55 (3): 1160-1164      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1160
全文: [PDF 192 KB] 下载:(928)
摘要
根据激光二极管纵向抽运Tm,Ho:YLF激光器的能级跃迁和能量传递过程,在考虑能量传递上转换(ETU)的情况下,建立了Tm,Ho:YLF主动调Q激光器的准三能级速率方程,得出了激光单脉冲能量的解析表达式.在理论上指出,能量传递上转换不但减小了输出单脉冲能量,而且严重减小了激光上能级寿命.实验上给出了在固定抽运功率下,单脉冲能量随重复频率的变化关系,验证了理论所指出的能量传递上转换减小了激光上能级寿命.

脉冲CO2激光器的多频动力学模型
Multifrequency dynamical model of pulsed CO2 lasers

丁长林, 万重怡
物理学报. 2006, 55 (3): 1165-1170      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1165
全文: [PDF 242 KB] 下载:(1375)
摘要
建立了适用于各种气压下(20×133—20×105 Pa)的脉冲CO2激光器的六温度多频动力学模型,该模型考虑了增益谱线重叠效应,序列带、热带的影响,以及非洛伦兹线型效应.对模型进行数值求解可以预言和解释不同气压下的脉冲CO2激光器的输出特性,有助于评价不同的抽运设计和研究可调谐特性,为设计脉冲CO2激光系统提供理论支持.

高平均功率调Q准连续Nd:YAG激光器
High average power Q-switched quasi-continue-wave Nd:YAG laser

薄 勇, 耿爱丛, 毕 勇, 孙志培, 杨晓东, 李瑞宁, 崔大复, 许祖彦
物理学报. 2006, 55 (3): 1171-1175      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1171
全文: [PDF 183 KB] 下载:(1622)
摘要
通过选用低掺杂浓度的Nd:YAG晶体棒、热近非稳腔优化设计、双棒串接热致双折射补偿技术以及双Q开关正交放置结构,在LD抽运功率1116W时,实现调Q准连续全固态Nd:YAG激光器1064nm输出,平均功率达258W,光束质量M2~15.5,重复频率为10kHz,脉冲宽度为64ns,峰值功率达0.4GW,光光转换效率达23.1%.

超短电子脉冲在聚焦强激光场中的三维有质动力散射
Three dimensional pondermotive scattering of ultrashort electron beam in the field of focused ultraintense laser pulse

刘运全, 张 杰, 武慧春, 盛政明
物理学报. 2006, 55 (3): 1176-1180      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1176
全文: [PDF 273 KB] 下载:(1156)
摘要
采用三维测试粒子模拟(test-padicle simulation)的方法,研究了聚焦的飞秒脉冲强激光与超短电子束进行有质动力的散射过程.详细讨论了超短电子束经过不同激光延迟下有质动力散射的空间分布特征和能谱特征.提出了通过测量电子束的空间分布和能谱分布实现对超短脉冲电子束的脉冲宽度测量的方法.

模拟卢瑟福实验室的实验以检验理论模拟
Modeling RAL experiment to test our simulation

乔秀梅, 张国平, 张覃鑫
物理学报. 2006, 55 (3): 1181-1185      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1181
全文: [PDF 201 KB] 下载:(1163)
摘要
在亚稳态电子碰撞激发系列程序的基础上研制成功了瞬态电子碰撞激发的系列程序,并用此系列程序模拟了卢瑟福实验室2000年的类氖锗瞬态电子碰撞激发19.6nm X射线激光实验,与实验数据的比较表明,模拟结果与实验基本符合,为以后研究瞬态电子碰撞激发机理打下了基础.

消多普勒三光子共振六波混频
Doppler-free three-photon resonant six-wave mixing

左战春, 孙 江, 吴令安, 傅盘铭
物理学报. 2006, 55 (3): 1186-1190      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1186
全文: [PDF 208 KB] 下载:(960)
摘要
研究多普勒系统中的位相共轭三光子共振六波混频(SWM).得到当入射激光为窄带线宽时,SWM频谱是消多普勒的,因此可成为一种研究原子或分子高激发态和高角动量态的高分辨相干非线性光谱学.本方法还具有位相匹配条件不严格,有良好的空间分辨率,光路配置简单等优点.

全光纤超短脉冲掺Yb3+光纤环形激光器
Ultrashort pulse Yb3+-doped fiber ring laser with all-fiber structure

黄绣江, 刘永智, 隋 展, 李明中, 李 忻, 林宏奂, 王建军
物理学报. 2006, 55 (3): 1191-1195      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1191
全文: [PDF 223 KB] 下载:(1531)
摘要
讨论了自启动被动锁模掺Yb3+光纤环形激光器产生短脉冲的机理,并研制出全光纤结构超短脉冲掺Yb3+光纤环形激光器.采用两个976nm半导体激光器级联抽运作为抽运源,高掺杂浓度掺Yb3+光纤作为增益介质,利用光纤的非线性偏振旋转效应,得到自启动、十分稳定的ps量级锁模光脉冲.激光器锁模阈值功率260mW,输出功率25mW,锁模光脉冲中心波长1056nm,3dB带宽11.7nm,重复频率20MHz.与其他结构光纤激光器相比,这种全光纤结构具有更高的效率和更好的稳定性.

LD端抽运平直腔Nd:YVO4固态激光器的输出功率特性研究
Output characteristics of LD end-pumped Nd:YVO4 solid-state laser with flat-flat cavity

武丁二, 周 睿, 张晓华, 丁 欣, 姚建铨, 颜彩繁, 张光寅
物理学报. 2006, 55 (3): 1196-1200      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1196
全文: [PDF 240 KB] 下载:(1101)
摘要
对LD端抽运平直腔Nd:YVO4固态激光器输出功率特性受激光器内在诸因素(热透镜效应、腔长、激活孔径等)的制约关系进行了研究.并用传播圆-变换圆图解分析方法给出了合理的解释,同时,对进一步提高其输出功率特性指出了方向.

单层SiO2物理膜与化学膜激光损伤机理的对比研究
Experimental research of laser-induced damage mechanism of the sol-gel SiO2 and IBSD SiO2 thin films

陈习权, 祖小涛, 郑万国, 蒋晓东, 吕海兵, 任 寰, 张艳珍, 刘春明
物理学报. 2006, 55 (3): 1201-1206      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1201
全文: [PDF 405 KB] 下载:(1379)
摘要
采用离子束溅射沉积技术和溶胶-凝胶技术在K9基片上镀制了厚度相近的SiO2单层介质膜,用表面热透镜技术对两类膜层分别进行了热吸收及实时动态热畸变实验测试,结合散射光阈值测试及实验前后膜层的显微观测,对相同基底、相同膜层材料而采用不同方法镀制的光学膜层,发现化学膜的强激光损伤阈值远高于相应物理膜;从热力学响应及膜层特性差异的角度揭示了化学膜层的强激光损伤阈值远高于相应物理膜层的微观机理,即物理膜具有高吸收下的致密膜层快传导的基底热冲击效应,而化学膜则有低吸收下的疏松空隙填充慢传导的延缓效应,大量的实验数据及现象都证实了这一结论.

Yb:Y2-2xLa2xO3激光透明陶瓷的光谱性能
Spectroscopic characteristics of transparent Yb:Y2-2xLa2xO3 laser ceramics

杨秋红, 徐 军, 苏良碧, 张红伟
物理学报. 2006, 55 (3): 1207-1210      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1207
全文: [PDF 160 KB] 下载:(1341)
摘要
对一种低温易烧结的Yb:Y2-2xLa2xO3激光透明陶瓷的光谱性能进行了初步研究,Yb:Y2-2xLa2xO3激光透明陶瓷具有宽的吸收带和大的吸收截面,在最强的吸收峰977nm处吸收截面达4.0×10-20cm2;其荧光发射寿命为1.1ms,发射截面在1033nm处为1.0×10-20cm2,在1077nm处为0.7×10-20cm2.Yb:Y2-2xLa2xO3陶瓷的各项光学性能指标接近或达到单晶的指标.

大非线性相移下光学非线性Z扫描特性的研究
Study on Z-scan characteristics for large optical nonlinear phase shift

陈树琪, 刘智波, 臧维平, 田建国, 周文远, 张春平
物理学报. 2006, 55 (3): 1211-1217      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1211
全文: [PDF 295 KB] 下载:(3191)
摘要
采用高斯分解法(GD)对大非线性相移下的Z扫描特性进行了分析,通过对数值算法的优化,将GD推广到对脉冲入射激光下大非线性相移下的Z扫描理论分析.对不同条件下大非线性相移Z扫描曲线峰谷结构的比较,发现在大非线性相移的情况下,Z扫描曲线的峰和谷随透过光阑或入射光强变化表现出某些新的特性.随着透过光阑孔径的增加,Z扫描曲线峰的变化要明显快于谷的变化,而且在谷明显存在的情况下,峰很快消失.采用皮秒脉冲激光下的纯二硫化碳实验对理论结果加以验证,实验结果和理论分析相一致.我们的分析结果对大非线性相移下Z扫描测量有一定的指导性意义,避免在大非线性相移下对Z扫描结果产生错误的分析.

饱和对数非线性介质中非相干孤子碰撞对相干性的改善
Coherence enhancement of spatially incoherent light beams through soliton interaction in logarithmically saturable nonlinear media

黄春福, 郭 儒, 刘思敏
物理学报. 2006, 55 (3): 1218-1223      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1218
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摘要
基于相干密度理论,数值地研究了饱和对数非线性支持的部分非相干亮孤子对的相互作用.研究表明,两个非相干亮孤子碰撞不仅能增大碰撞区的光强,还可以大大改善部分非相干光束的相干性.同时还研究了非相干性对孤子碰撞的影响,非相干性不仅抑制了孤子间的相干作用如吸引、排斥和能量交换,同时还由于非相干叠加作用而引入了弱的相互吸引.

宽带KrF激光抽运的受激布里渊散射反射率研究
Stimulated Brillouin scattering reflection pumped by broadband KrF laser

王晓慧, 吕志伟, 林殿阳, 王 超, 汤秀章, 龚 坤, 单玉生
物理学报. 2006, 55 (3): 1224-1230      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1224
全文: [PDF 261 KB] 下载:(962)
摘要
实验上研究了宽带KrF激光抽运的受激布里渊散射(SBS)随抽运功率密度、介质气压和透镜焦距这三个实验参数的变化规律.在较低的抽运功率密度情况下,SBS反射率随抽运功率密度呈非线性增长;当抽运功率密度提高到一定程度,SBS反射率接近饱和;当功率密度继续增大,SBS 反射率随之下降.介质气压提高能够促进SBS的转换.透镜焦距长度的变化使SBS饱和反射率存在一峰值.理论上建立了宽带多模SBS模型,数值模拟结果与实验结果符合得很好,解释了宽带SBS反射率对实验参数的变化规律.

抽运光角度调谐准相位匹配光学参量振荡器的研究
Pump source angle tuning in quasi-phase matched optical parametric oscillator

张百钢, 姚建铨, 路 洋, 纪 峰, 张铁犁, 徐德刚, 王 鹏, 徐可欣
物理学报. 2006, 55 (3): 1231-1236      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1231
全文: [PDF 244 KB] 下载:(1347)
摘要
针对利用周期极化晶体实现的抽运光角度调谐准相位匹配(QPM)光学参量振荡器(OPO)进行了系统的理论分析,给出了描述QPM OPO中抽运光旋转角与三波波长关系的精确公式和近轴公式.研究发现,对信号光单谐振的情况而言,抽运光与空闲光沿晶体x轴的同侧出射,而对空闲光单谐振而言,抽运光与信号光沿晶体x轴的同侧出射.另外,信号光单谐振下信号光与空闲光间的夹角要大于空闲光单谐振下两者间的夹角.更重要的是,信号光单谐振时的波长调谐速度也较空闲光单谐振时的大.

椭圆强非局域空间光孤子
Strongly nonlocal elliptical spatial optical soliton

秦晓娟, 郭 旗, 胡 巍, 兰 胜
物理学报. 2006, 55 (3): 1237-1243      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1237
全文: [PDF 265 KB] 下载:(1144)
摘要
对傍轴椭圆高斯光束在具有椭圆对称响应特性的强非局域非线性介质中的演化规律进行研究,得到了光束各参量演化的精确解析解,分析了单向空间光孤子和强非局域椭圆空间光孤子的形成条件,发现了椭圆光孤子的相移与介质响应函数的椭圆率有关.

六角蜂窝结构光子晶体异质结带隙特性研究
Analysis of band gap in honeycomb photonic crystal heterostructure

关春颖, 苑立波
物理学报. 2006, 55 (3): 1244-1247      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1244
全文: [PDF 195 KB] 下载:(1209)
摘要
利用蜂窝结构光子晶体具有两个范围较大绝对带隙的特性,设计新型六角蜂窝结构光子晶体异质结,采用平面波展开和超晶胞相结合的方法来研究异质结的能带结构特性.给出异质结的结构和相应的能带图,分析异质结界面传导模,研究两侧结构作横向拉开和侧向滑移时对传导模的影响,讨论这些结构的实际可行性.计算结果表明,没有任何晶格移动,此种结构异质结在绝对带隙中就有导模存在,两边晶格横向拉开对导模影响较大,而侧向滑移的影响则较小.

半导体量子阱材料微加工光子晶体的光学特性
Optical properties of semiconductor quantum-well material using photonic crystal fabricated by micro-fabrication machine

许兴胜, 熊志刚, 孙增辉, 杜 伟, 鲁 琳, 陈弘达, 金爱子, 张道中
物理学报. 2006, 55 (3): 1248-1252      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1248
全文: [PDF 306 KB] 下载:(1370)
摘要
利用聚焦离子束刻蚀方法和电子束制版结合干法刻蚀方法制备了二维近红外波段光子晶体,发现两种方法都可以制备出均匀的二维光子晶体,聚焦离子束方法操作简单,电子束制版结合干法刻蚀方法操作步骤复杂.光谱测试表明,利用聚焦离子束方法在有源材料上刻蚀的光子晶体不发光,而电子束制版结合干法刻蚀方法制备的小晶格常数光子晶体即使有些无序,其出光效率也提高到没有光子晶体时的两倍.对两种方法所加工的光子晶体不发光和提高出光效率的机理进行了分析.

高数值孔径聚焦三维光链的研究
Study of 3D optical chain with highly focused vector beam

张艳丽, 赵逸琼, 詹其文, 李永平
物理学报. 2006, 55 (3): 1253-1258      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1253
全文: [PDF 306 KB] 下载:(1325)
摘要
通过设计衍射光学元件对入射矢量光进行调制,在高数值孔径聚焦系统焦点附近产生沿光轴方向的三维多点光俘获结构——光链.并针对不同的入射矢量偏振、聚焦透镜的数值孔径以及衍射光学元件结构,对光链性能的影响分别进行了系统的分析,实现对该独特光俘获结构的可控性研究.

用于10Gb/s传输系统的电吸收调制器与分布反馈激光器集成光源
Electroabsorption-modulated laser light-source module using selective area growth for 10 Gb/s transmission

赵 谦, 潘教青, 张 靖, 李宝霞, 周 帆, 王宝军, 王鲁峰, 边 静, 赵玲娟, 王 圩
物理学报. 2006, 55 (3): 1259-1263      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1259
全文: [PDF 263 KB] 下载:(2171)
摘要
采用超低压(22×10Pa)选择区域生长(selective area growth, SAG)金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD)技术成功制备了应变型InGaAsP/InGaAsP电吸收调制器(electroabsorption modulator, EAM)与分布反馈激光器(distribute feedback laser, DFB)单片集成光源的新型光电器件.实验结果表明,采用该技术制备的集成器件表现出了良好的性能:激射阈值为19 mA,出光功率接近7 mW,边模抑制比(side-mode suppression ratio, SMSR)大于40 dB,将该集成器件出射光耦合进普通单模光纤后进行测量,获得了16 dB的消光比,器件3 dB响应带宽达到了10 GHz以上.将该集成器件完全封装后成功进行了10 Gb/s非归零码(non-return zero, NRZ)的传输实验:在误码率为10-10的传输条件下于普通单模光纤中传输了53.3 km,色散代价小于1.5 dB,动态消光比大于8 dB,且眼图清晰张开.

联合波叠加法的全息理论与实验研究
Investigation on holographic algorithm and experiment of combined wave superposition approach

李卫兵, 陈 剑, 毕传兴, 陈心昭
物理学报. 2006, 55 (3): 1264-1270      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1264
全文: [PDF 315 KB] 下载:(1236)
摘要
当空间声场中同时存在多个相干声源时,运用常规近场声全息方法无法重建每个相干声源表面的声学信息,当然也无法预测每个声源单独产生的空间声场,相干声场的全息重建与预测已成为全息技术推广应用过程中亟待解决的问题.在提出联合波叠加法并将其应用于空间声场变换的基础上,对其进行了实验研究.通过对实际相干声场的全息重建与预测,验证了常规波叠加法在相干声场重建中的局限性、联合波叠加法在相干声场全息重建与预测过程的可行性和准确性,还研究了Tikhonov正则化方法在抑制声学逆问题的非适定性中的有效性和滤波系数的选择原则的可行性,以提高全息重建与预测的精度.

微结构光纤预制棒拉制过程的温度场分布
Temperature distribution of microstructure fiber preform during fiber drawing

周桂耀, 侯峙云, 潘普丰, 侯蓝田, 李曙光, 韩 颖
物理学报. 2006, 55 (3): 1271-1275      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1271
全文: [PDF 197 KB] 下载:(1203)
摘要
根据非稳态傅里叶热传导方程及微结构光纤(MSF)预制棒的初始条件和边界条件,建立圆柱形坐标系,推导出MSF预制棒的温度场分布方程.计算结果表明:当MSF预制棒在高温炉内的温度场分布接近热传导稳态分布时的下棒速度为制备MSF的最佳速度,此时高温炉的加热温度可降低到MSF预制棒的软化温度,另外,随着MSF空气填充率的增加,MSF预制棒的下棒速度也应加快.

信息保存方法在微尺度变温流场中的应用研究
Information preservation method for micro-scale flow with temperature variation

薛小波, 姚朝晖, 何 枫
物理学报. 2006, 55 (3): 1276-1282      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1276
全文: [PDF 249 KB] 下载:(874)
摘要
在信息保存法(IP)方法的基础上,提出了一个简单易行的温度模型,该模型可以有效模拟计算有温度变化的流动.此外研究发现,在用IP方法模拟计算的流场局部密度变化很大时,如果采用质量守恒方程的二阶中心差分格式更新信息密度时会使计算发散,因此建议采用一阶迎风格式更新信息密度.
流体、等离子体和放电

磁化等离子体光子晶体的FDTD分析
FDTD simulation for magnetized plasma photonic crystals

刘少斌, 顾长青, 周建江, 袁乃昌
物理学报. 2006, 55 (3): 1283-1288      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1283
全文: [PDF 229 KB] 下载:(1795)
摘要
磁化等离子体光子晶体是磁化等离子体和介质(真空)构成的人工周期性结构.本文用磁化等离子体的分段线形电流密度卷积(PLCDRC)时域有限差分(FDTD)算法分析了磁化等离子体光子晶体特性.分析了磁化等离子体参数对电磁带隙的影响.从时域的角度分析了高斯脉冲在磁化等离子体光子晶体中的传播过程,给出了时域反射和透射波形.从频域的角度给出了磁化等离子体光子晶体的电磁反射系数和透射系数,并对结果进行了分析.

喷气式Z箍缩等离子体辐射软X射线能谱的研究
Study of soft X-ray energy spectra from gas-puff Z-pinch plasma

邹晓兵, 王新新, 张贵新, 韩 旻, 罗承沐
物理学报. 2006, 55 (3): 1289-1294      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1289
全文: [PDF 268 KB] 下载:(1180)
摘要
研制了一台五通道ROSS-FILTER-PIN软X射线能谱仪,能谱范围为0.28—1.56keV.它由5个连续能段组成,每个能段的起止边由罗斯滤片对(ROSS-FILTERS)的L或K吸收边确定.罗斯滤片对的厚度通过优化计算得到,为了使每个通道的灵敏区外响应(即所测能段外响应)与通道总响应之比最小,在滤片对的第二滤片上镀上了一定厚度的第一滤片材料;为了缩减滤片表面积以增强低能滤片的抗冲击能力及方便滤片加工,能谱仪采用了小探测面积的PIN探测器(1mm2).借助此能谱仪,测量得到了喷气式Z箍缩(Z-pinch)等离子体辐射软X射线能谱的分布,并研究了软X射线产额随箍缩状况的变化趋势.

有ITO透明导电膜的平面分层介质系统的电磁波性能理论研究
Electromagnetic performance of plane delamination media with ITO transparent conductive film

张维佳, 王天民, 崔 敏, 戎霭伦
物理学报. 2006, 55 (3): 1295-1300      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1295
全文: [PDF 249 KB] 下载:(1686)
摘要
理论研究了有ITO(indium tin oxide)透明导电膜的多层平面分层介质系统的电磁性能,给出的理论曲线和实测曲线符合很好.多层平面分层介质系统的电磁性能与ITO膜(方块电阻为8Ω)所在界面位置和平面分层介质系统层数及各层厚度等有关.优化设计了一种含有ITO透明导电膜的厚度仅7.35mm的四层平面分层介质系统,其在8—18GHz频段内电磁波反射性能很好.作为多层平面分层系统中的ITO导电膜,其方块电阻应低于30Ω,并且越小,其反射性能越好.

静电波对磁化等离子体的共振加热的理论及数值模拟研究
Simulation on heating of plasma in a magnetic field with electrostatic wave

盛正卯, 王 庸, 马 健, 郑思波
物理学报. 2006, 55 (3): 1301-1306      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1301
全文: [PDF 236 KB] 下载:(1000)
摘要
利用多标度展开得到了更一般的静电波与磁化等离子体回旋运动间的共振条件;通过数值模拟证实了理论分析,发现分数频率同样可以产生共振加热;发现加热效果即使对于相同频率的波,也不是随驱动波的振幅单调增强,而是存在一些优势振幅,即在特定频率特定振幅下有特别好的加热效果.

托卡马克等离子体不同运行模式下的电子回旋波电流驱动
Electron cyclotron current drive under different operational regimes in tokamak plasma

龚学余, 彭晓炜, 谢安平, 刘文艳
物理学报. 2006, 55 (3): 1307-1314      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1307
全文: [PDF 311 KB] 下载:(1551)
摘要
在给定等离子体密度分布下,从电子、离子的能量方程出发,根据不同运行模式下等离子体的热传导率不同,分别求出了中心负剪切模式,常规剪切H模式和L模式下的等离子体温度分布,然后通过求解波迹方程与相对论情况下的Fokker-Planck方程,分别计算了这些模式下的电子回旋波电流驱动和波功率沉积.得到在中心负剪切下,驱动电流最大,驱动效率最高,功率沉积和电流分布区间跨度大;在常规剪切H模式下,驱动电流较小,分布区间跨度比较窄,驱动效率相对较低;在常规剪切L模式,驱动电流效率最低,分布区间跨度也非常集中.

HL-2A等离子体约束参数的实时确定
Real-time determination of plasma confinement parameters in HL-2A

袁保山, 游天雪, 秦运文, 冯北滨, 季小全
物理学报. 2006, 55 (3): 1315-1319      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1315
全文: [PDF 228 KB] 下载:(917)
摘要
在HL-2A等离子体放电过程中,利用CF编码计算出的等离子体边界磁场,计算出Shafranov 积分S1,S2和S3,再利用反磁磁通导出极向比压βp,等离子体内自感li,等离子体磁轴的大半径Rm,等离子体的能量Wdia,能量约束时间τE;再用电流矩导出等离子体的电流中心(Rc,Zc).实时确定这些量对于及时了解和改进装置的放电和改善等离子体性能很有意义.
核物理学

中能重离子碰撞中晕核反应动力学
Nuclear reaction dynamics induced by halo-nuclei at intermediate energy heavy ion collisions

刘建业, 郭文军, 邢永忠, 李希国, 左 维
物理学报. 2006, 55 (3): 1068-1076      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1068
全文: [PDF 400 KB] 下载:(826)
摘要
基于同位旋相关量子分子动力学研究了中子晕核和质子晕核的核反应动力学,着重研究了松散的晕结构对于重离子碰撞中的碎裂和动量耗散中的特殊作用. 为了突出晕核松散结构在反应动力学中的特殊作用. 同时计算了在完全相同入射道条件下相等质量稳定弹核引起核反应. 通过对晕核和稳定核核反应动力学结果的对比分析,发现晕核的松散结构对核反应动力学的作用和影响是重要的. 如这种松散结构明显的增加了碎裂多重性;相反, 减小了原子核阻止(动量耗散).

中型tokamak中快离子的约束
Confinement of fast ions in east tokamak

张 杰, 罗家融, 王少杰
物理学报. 2006, 55 (3): 1077-1082      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1077
全文: [PDF 252 KB] 下载:(939)
摘要
利用三个运动常数发展了导心轨道程序GCORBIT. 该程序在计算轴对称tokamak中带电粒子导心轨道的同时,也考虑了纵场纹波和螺距角散射的效应. GCORBIT可以用来计算轴对称tokamak中的导心轨道,计算速度空间的损失区,计算快离子的损失份额. 与已有的工作相比,GCORBIT计算出的速度空间损失区包括了多种效应:偏滤器位形中的非闭合轨道、由于导心轨道与第一壁相交引起的首次轨道损失、纵场纹波局部磁阱俘获、纹波随机扩散以及速度空间不连续约束区导致的螺距角散射效应增强. GCORBIT程序已被用于分析“先进超导托卡马克实验装置”(experimental advanced superconducting tokamak,EAST) tokamak中快离子的约束. 并讨论其中的某些数值计算结果.

HFC-152a的同步辐射真空紫外光电离和光解离研究
Photoionization and dissociative photoionization study of HFC-152a using synchrotron radiation

黄超群, 卫立夏, 杨 斌, 杨 锐, 王思胜, 单晓斌, 齐 飞, 张允武, 盛六四, 郝立庆, 周士康, 王振亚
物理学报. 2006, 55 (3): 1083-1088      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1083
全文: [PDF 215 KB] 下载:(1257)
摘要
利用同步辐射真空紫外光,研究了HFC-152a(CH3CHF2)的光电离和光解离过程,通过测量各离子的光电离效率曲线,得到了该分子的电离能(11.94±0.04eV)和所有碎片离子的出现势,运用GAUSSIAN-03程序计算了母体和碎片及相应离子的结构、电子态和能量. 结合理论计算的结果,分析了母体离子可能的光电离解离通道及相关通道的解离能.

衍射增强成像原理
Principles of X-ray diffraction enhanced imaging

朱佩平, 袁清习, 黄万霞, 王寯越, 舒 航, 吴自玉, 冼鼎昌
物理学报. 2006, 55 (3): 1089-1098      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1089
全文: [PDF 303 KB] 下载:(2094)
摘要
研究了衍射增强成像过程中X射线与样品和晶体的相互作用,重点分析了小角散射对衍射增强成像的影响,为衍射增强成像方程补充了小角散射噪声项,建立了更普遍的衍射增强成像方程.根据新的衍射增强成像方程,推导出峰位像和腰位像的吸收衬度,消光衬度和折射衬度的数学表达,并讨论了两种合成像(表观吸收像和折射像)的衬度问题.

衍射增强成像方法在计算机断层成像中的应用
Diffraction enhanced imaging computer tomography

舒 航, 朱佩平, 王寯越, 高 欣, 伊红霞, 刘 波, 袁清习, 黄万霞, 罗述谦, 高秀来, 吴自玉, 方守贤
物理学报. 2006, 55 (3): 1099-1106      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1099
全文: [PDF 377 KB] 下载:(1487)
摘要
衍射增强成像是X射线相位衬度成像方法之一,这种方法具有较高的衬度和空间分辨率. 利用它对由轻元素组成的生物、医学样品成像可以观察到常规吸收成像无法观察到的内部微细结构. 这种方法在生物、医学、材料科学等无损检测领域中的应用研究,已成为当前国际上X射线成像领域中的研究热点. 讨论衍射增强成像方法和该方法在计算机断层成像中的应用. 实验结果表明,使用衍射增强成像方法获得的数据源能够重建出微米级的生物组织结构,这些组织结构信息在常规X射线断层成像中是难以得到的.
原子和分子物理学

用分子模拟方法研究羟基乙叉二膦酸(HEDP)在方解石表面的吸附行为
Molecular dynamics modelling of adsorption of HEDP on calcite surface

徐 敬
物理学报. 2006, 55 (3): 1107-1112      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1107
全文: [PDF 197 KB] 下载:(1480)
摘要
建立了基于分子力学计算方法的分子模拟手段,用于研究羟基乙叉二膦酸(HEDP)在方解石{104}表面的吸附特性.分子模拟三维吸附图像显示,HEDP中的膦酸基团中的氧原子具有强烈的负电性,能与晶体表面的阳离子产生强烈的静电吸引作用,形成“立体匹配”吸附结构.计算结果显示,HEDP在方解石面上、台阶和扭折点位置的平均吸附能依次约为-5.2eV,-7.0eV和-23.5eV,表明HEDP强烈地吸附到扭折点位置上,从而影响和抑制台阶的生长.

AlxOy(x=1—2,y=1—3)分子几何结构与稳定性的DFT研究
Study on the structure and stability of the AlxOy(x=1—2,y=1—3) molecules by deusity function theory

谌晓洪, 高 涛, 罗顺忠, 马美仲, 谢安东, 朱正和
物理学报. 2006, 55 (3): 1113-1118      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1113
全文: [PDF 266 KB] 下载:(3539)
摘要
用密度泛函理论(DFT)的B31yp方法在6-311++g水平上对AlxOy(x=1—2,y=2—3)分子的几何构型、电子结构、振动频率等性质进行了理论研究. 通过对基态结构的几何参数分析发现,它们的基态结构趋于直线或平面结构. 对基态结构的绝热电离能讨论表明,金属铝原子数一定时,氧原子数从1增加到3,其气态分子越来越稳定,铝原子数少的分子体系更稳定. 系统给出了该系列分子基态的几何参数、电子结构、光谱性质. Al2O3的C2V三重态是该分子的能量最低结构.
凝聚物质:结构、热学和力学性质

金属熔体黏度与结构相关性的分子动力学模拟
Molecular dynamics simulation of the correlation between the viscosity and structure of liquid metal

耿浩然, 孙春静, 杨中喜, 王 瑞, 吉蕾蕾
物理学报. 2006, 55 (3): 1320-1324      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1320
全文: [PDF 179 KB] 下载:(1665)
摘要
运用EAM(embed atom method)作用势,采用非平衡分子动力学模拟获得Al熔体的偶分布函数与黏度数值随温度的变化曲线,偶分布函数的计算结果与实验值符合得较好.对模拟所得到的黏度数据编程实现黏度的Arrhenius公式拟合,得到激活能E.并利用模拟所得到的黏度值及激活能对Lennard-Jones(L-J)作用势进行修正,获得黏度与偶分布函数及原子间相互作用势之间的关系式,两条黏度拟合曲线与分子动力模拟结果符合得比较好,说明拟合程序的编写是比较成功的,实现了对L-J作用势的修正.该研究为金属及合金原子间相互作用势的建立提供了新的思路.

分离X射线衍射线多重宽化效应的新方法和计算程序
New computing methods and programs for separating multipe-broadening effects of X-ray diffraction lines

钦 佩, 娄豫皖, 杨传铮, 夏保佳
物理学报. 2006, 55 (3): 1325-1335      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1325
全文: [PDF 407 KB] 下载:(1022)
摘要
在近似函数的基础上,提出并建立分离微晶与微应力、微晶与堆垛层错、微应力与堆垛层错二重宽化效应的最小二乘法和微晶-微应力-堆垛层错三重宽化效应的最小二乘法,同时编制了相关的计算机求解系列程序.这些方法适用于密堆六方(cph)、面心立方(fcc)和体心立方(bcc)结构.还给出和讨论了几个应用实例.

正弦平方势与正电子面沟道辐射的一般特征
The sine-squared potential and properties of planar channelling radiation of positron

罗诗裕, 邵明珠
物理学报. 2006, 55 (3): 1336-1340      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1336
全文: [PDF 179 KB] 下载:(989)
摘要
引入正弦平方势,在经典力学框架内,将面沟道粒子的运动方程化为标准的摆方程,并用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出系统的解和粒子运动周期,导出了正电子面沟道辐射的瞬时辐射强度、平均辐射强度和辐射谱特征.结果表明,沟道辐射频率己进入γ-能区,并指出了利用它作为短波长激光的可能性.

相场法模拟多元合金过冷熔体中的枝晶生长
Simulation of dendritic growth of multicomponent alloys using phase-field method

龙文元, 蔡启舟, 魏伯康, 陈立亮
物理学报. 2006, 55 (3): 1341-1345      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1341
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摘要
在二元合金相场模型研究的基础上,进行扩展获得了多元合金相场模型.以Al-Si-Mg三元合金为例,采用该相场模型实现了逼真地模拟多元合金凝固过程的等轴枝晶生长,得到了二次或更高次晶臂生长等复杂的枝晶形貌.随着第三组元Mg含量的减少,枝晶的二次枝晶越发达,枝晶中溶质的偏析越严重,枝晶尖端的生长速率和半径越大,与丁二腈-丙酮体系中枝晶尖端生长速率、半径随溶质浓度变化关系的理论计算和实验结果相符合.另外,枝晶初生晶臂中心的溶质浓度最低,在被二次晶臂包围的界面区域的溶质浓度最高;固液界面区域具有较大的浓度梯度,其中枝晶尖端前沿的梯度最大.

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究
Comparison of temperature-dependent dielectric characteristic in two different (Ba,Sr)TiO3 films

唐秋文, 沈明荣, 方 亮
物理学报. 2006, 55 (3): 1346-1350      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1346
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摘要
研究并比较了两种不同(Ba0.5,Sr0.5)TiO3(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜,发现制备条件的不同,可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数,在10kHz下,超过2500,并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜,而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCuTiO12.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变,符合居里-外斯定律;低温氮气氛下制备的BSTO薄膜,介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型,是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释.

Pt(111)表面低能溅射现象的分子动力学模拟
Study of low energy sputtering of Pt(111) surface by molecular dynamics simulation

颜 超, 吕海峰, 张 超, 张庆瑜
物理学报. 2006, 55 (3): 1351-1357      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1351
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摘要
利用嵌入原子方法的原子间相互作用势,通过分子动力学模拟,详细研究了贵金属原子在Pt (111)表面的低能溅射现象.模拟结果显示:对于垂直入射情况,入射原子的质量对Pt (11 1)表面的溅射阈值影响不大.当入射原子的能量小于溅射阈值时,入射原子基本以沉积为主 ;当入射原子的能量大于溅射阈值时,溅射产额随入射原子能量的增加而线性增大;当入射 原子能量达到200 eV时,各种入射原子的溅射产额都达到或接近1,此时入射原子主要起溅 射作用.溅射原子发射的角分布概率和溅射花样与高能溅射相类似.研究表明:与基于二体碰 撞近似的线性级联溅射理论不同,当入射原子能量大于溅射阈值时,低能入射原子的溅射产 额正比于入射原子的约化能量和入射原子与基体原子的质量比.通过对低能入射原子的钉扎 能力分析,提出了支配低能溅射的入射原子反射物理机理.

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的成核-生长和失稳分解研究
Nucleation-growth and spinodal decomposition of zinc oxide films prepared by sol-gel technique

臧竞存, 田战魁, 刘燕行, 迟 静, 邹玉林, 魏建忠, 叶建萍
物理学报. 2006, 55 (3): 1358-1362      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1358
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摘要
采用溶胶-凝胶法在ZnWO4单晶上制备出透明的ZnO薄膜.通过光学显微镜观察了Z nO薄膜的表面形貌.实验结果表明,ZnO薄膜的形成经历了表面成核,晶粒长大和岛的形成三 个不同的阶段.由于ZnO晶核是在非平衡条件下生长的,在生长过程中不可避免地出现了枝晶 生长和分形生长以及失稳分解.

微波ECR等离子体增强磁控溅射制备SiNx薄膜及其性能分析
Characterization of silicon nitride films prepared by MW-ECR magnetron sputtering

丁万昱, 徐 军, 李艳琴, 朴 勇, 高 鹏, 邓新绿, 董 闯
物理学报. 2006, 55 (3): 1363-1368      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1363
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摘要
利用微波ECR磁控反应溅射法在室温下制备无氢SiNx薄膜.通过傅里叶红外光谱 、X射线电子谱、膜厚仪、纳米硬度仪、原子力显微镜等分析手段,分析了N2流 量、Si靶溅射功率等实验参数对SiNx薄膜结构、化学配比以及机械性质的影响. 结果表明,SiNx薄膜中Si-N结构、化学配比及机械性质与等离子体中的Si元素 含量关系密切,随着N2流量的增加或者Si靶溅射功率的降低,等离子体中的Si 元素含量降低,SiNx薄膜结构、化学配比及硬度发生变化,红外光谱发生偏移 ,硬度下降,沉积速率降低.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质

微合金化元素晶界偏聚与钢的超细化理论研究
The grain boundary segregation of microalloying elements and the ultra-refinement of steel

张国英, 张 辉, 刘春明, 周永军
物理学报. 2006, 55 (3): 1369-1373      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1369
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摘要
通过计算机编程建立钢奥氏体相中Σ5〈001〉/(210)大角晶界模型,用实空间的递推方法计 算碳、氮及微合金元素在完整晶体及晶界区引起的环境敏感镶嵌能,进而讨论碳、氮及微合 金元素在晶界区的偏聚及交互作用.计算结果表明,轻杂质C,N易偏聚于晶界区,且形成气 团;微合金元素在完整的奥氏体中趋于均匀分布,Ti,V,Nb易占位于晶界三角棱柱的顶部( 压缩区),且其加入量足够大时,它们能够在晶界区形成气团;微合金元素能够偏聚于C,N 掺杂的大角晶界区,当温度下降使得C,N及微合金元素的浓度超过其最大固溶度时,在钢的 奥氏体晶界区将有C,N化合物脱溶,这些化合物既可成为奥氏体再结晶的异质晶核,又可以 阻碍奥氏体晶粒长大,故可起到细化晶粒作用.在微合金元素中Nb的细化效果最好.

四角晶相HfO2(001)表面原子和电子结构研究
Geometries and the electronic structures of t-HfO2 (001) surface

卢红亮, 徐 敏, 陈 玮, 任 杰, 丁士进, 张 卫
物理学报. 2006, 55 (3): 1374-1378      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1374
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摘要
采用基于第一性原理的密度泛函理论研究了四角晶相二氧化铪(t-HfO2)体相及 其(001)表面的原子几何与电子结构.理论计算结果表明,t-HfO2(001)表面不会 产生重构现象.与体相电子结构相比, t-HfO2(001)表面态密度明显高于体相态 密度.其次,表面原子的态密度更靠近费米能级(EF),价带往低能量处移动,并 有表面态产生.计算结果表明了t-HfO2表面禁带宽度明显低于体相的禁带宽度. t-HfO2(001)的表面态产生以及表面禁带宽度减小是由于Hf原子与O原子的配位 数减少,表面原子周围的环境发生变化而引起的.

调制掺杂GaAs/AlGaAs 2DEG材料持久光电导及子带电子特性研究
Study of persistent photoconductivity and subband electronic properties of the two-dimensional electron gas in modulation doped GaAs/AlGaAs structure

舒 强, 舒永春, 张冠杰, 刘如彬, 姚江宏, 皮 彪, 邢晓东, 林耀望, 许京军, 王占国
物理学报. 2006, 55 (3): 1379-1383      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1379
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摘要
在掺Si的GaAs/AlGaAs二维电子气(2DEG)结构中,得到μ2K=1.78×106cm2/(V·s)的高迁移率.在低温(2K)和高磁场(6T)的条件下,对样品进行红 光辐照,观察到持久光电导(PPC)效应,电子浓度在光照后显著增加.通过整数量子霍尔效应 (IQHE)和Shubnikov-de Haas (SdH)振荡的测量,研究了2DEG的子带电子特性.样品在低温光 照后2DEG中第一子带和第二子带的电子浓度同时随电子总浓度的增加而增加;而且电子迁移 率也明显提高.同时,通过整数霍尔平台的宽度对光照前后电子的量子寿命变短现象作了理 论分析.

发光二极管可靠性的噪声表征
Noise as a representation for reliability of light emitting diode

胡 瑾, 杜 磊, 庄奕琪, 包军林, 周 江
物理学报. 2006, 55 (3): 1384-1389      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1384
全文: [PDF 207 KB] 下载:(1763)
摘要
通过对发光二极管内部结构的研究,发现Nt(界面态陷阱密度)和扩散电流比率 是影响发光二极管性能的重要因素,并与器件可靠性有密切关系.器件内部存在的多种噪声 中,低频1/f噪声可表征Nt和扩散电流比率.在深入研究发光二极管工作原理及1 /f噪声载流子数涨落理论和迁移率涨落理论的基础上,建立了发光二极管的电性能模型及1/ f噪声模型.在输入电流宽范围变化的条件下测量了器件的电学噪声,实验结果与理论模型符 合良好.通过对其测量结果分析,深入研究了噪声和发光二极管性能与可靠性的关系,证明 了噪声幅值越大,电流指数越接近于2,器件可靠性越差,失效率则显著增大.

生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响
Influences of growth temperature on the crystalline characteristics and optical properties for ZnO films deposited by reactive magnetron sputtering

孙成伟, 刘志文, 秦福文, 张庆瑜, 刘 琨, 吴世法
物理学报. 2006, 55 (3): 1390-1397      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1390
全文: [PDF 435 KB] 下载:(2300)
摘要
采用反应射频磁控溅射方法,在Si (100) 基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用 原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析、拉曼光谱等表征技术,研究了沉积温度 对ZnO薄膜的表面形貌、晶粒尺度、应力状态等结晶性能的影响;通过沉积温度对透射光谱 和光致荧光光谱的影响,探讨了ZnO薄膜的结晶特性与光学性能之间的关系.研究结果显示, 在室温至500℃的范围内,ZnO薄膜的晶粒尺寸随沉积温度的增加而增加,在沉积温度为500 ℃时达到最大;当沉积温度为750℃时,ZnO薄膜的晶粒尺度有所减小;在室温至750℃的范 围内,薄膜中ZnO晶粒与Si基体之间均存在着相对固定的外延关系;在沉积温度低于500℃时 ,制备的ZnO薄膜处于压应变状态,而750℃时沉积的薄膜表现为张应变状态.沉积温度的不 同导致ZnO薄膜的折射率、消光系数、光学禁带宽度以及光致荧光特性的变化,沉积温度对 紫外光致荧光特性起着决定性的作用.此外,探讨了影响薄膜近紫外光致荧光发射的可能因 素.

柱状ZnO阵列薄膜的生长及其发光特性
Growth of ZnO microrod array films and their optical properties

刘红霞, 周圣明, 李抒智, 杭 寅, 徐 军, 顾书林, 张 荣
物理学报. 2006, 55 (3): 1398-1401      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1398
全文: [PDF 252 KB] 下载:(1598)
摘要
采用一种设备简单、原料低廉的新型方法,在镀有ZnO先驱薄膜的(0001)蓝宝石上利用水热 法制备出了柱状ZnO阵列薄膜.用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)对样品的形貌和结构进行 了表征,结果显示ZnO薄膜为柱状阵列,基于蓝宝石衬底沿c轴择优生长,且(0004)摇摆曲线 半高宽度(FWHM)约为1.8°.此ZnO阵列薄膜具有很强的紫外发射光谱(PL).

表面钝化前后Al0.22Ga0.78N/GaN异质结势垒层应变的高温特性
The effects of passivation and temperature on the barrier strain of Al0.22Ga0.78N/GaN heterostructures

张开骁, 陈敦军, 沈 波, 陶亚奇, 吴小山, 徐 金, 张 荣, 郑有炓
物理学报. 2006, 55 (3): 1402-1406      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1402
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摘要
用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)研究了表面钝化前后Al0.22Ga0.78N/ GaN异质结势垒层应变的高温特性,温度变化范围从室温到813K.结果表明,对未钝化的异质 结,当测试温度高于523K时,Al0.22Ga0.78N势垒层开始出现应变 弛豫;钝化后,在Al0.22Ga0.78N势垒层中会产生一个附加的平面 拉伸应变,并随着温度的增加,势垒层中的平面拉伸应变会呈现出一个初始的增加,接着应 变将减小,对100nm厚的Al0.22Ga0.78N势垒层,应变只是轻微地减 小,但对于50nm厚的Al0.22Ga0.78N势垒层,则出现了严重的应变 弛豫现象.

掺Er/Pr的GaN薄膜深能级的研究
Deep level transient spectroscopy studies of Er and Pr implanted GaN films

宋淑芳, 陈维德, 许振嘉, 徐叙瑢
物理学报. 2006, 55 (3): 1407-1412      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1407
全文: [PDF 209 KB] 下载:(1238)
摘要
利用深能级瞬态谱(DLTS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对GaN以及GaN掺Er/Pr的样品进行了 电学和光学特性分析.研究发现未掺杂的GaN样品只在导带下0.270eV处有一个深能级;GaN注 入Er经900℃,30min退火后的样品出现了四个深能级,能级位置位于导带下0.300 eV,0.188 eV,0.600 eV 和0.410 eV;GaN注入Pr经1050℃,30min退火后的样品同样出现了四个深能级 ,能级位置位于导带下0.280 eV,0.190 eV,0.610 eV 和0.390 eV;对每一个深能级的来源 进行了讨论.光谱研究表明,掺Er的GaN样品经900℃,30min退火后,可以观察到Er的1538nm 处的发光,而且对能量输运和发光过程进行了讨论.

嵌入并联耦合双量子点介观环系统中的近藤效应
Kondo effect in parallel double quantum dots embedded in a mesoscopic ring

吴绍全, 何 忠, 阎从华, 谌雄文, 孙威立
物理学报. 2006, 55 (3): 1413-1418      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1413
全文: [PDF 242 KB] 下载:(1434)
摘要
使用双杂质Anderson模型的哈密顿,从理论上研究了一个嵌入并联耦合双量子点介观环系统 , 当处在Kondo区时的基态性质, 并用slave-boson平均场方法求解了哈密顿.研究的结果表 明, 在这个系统中,当两个量子点处于强耦合时,两个量子点可以相干耦合成一个人造分 子,导致一个增强的Kondo效应和超强持续电流的出现.因此,在未来的纳米装置应用中,这 个系统具有潜在的应用价值.

具有HfN/HfO2栅结构的p型MOSFET中的负偏置-温度不稳定性研究
Negative bias temperature instability of HfN/HfO2 gated p-MOSFETs

萨 宁, 康晋锋, 杨 红, 刘晓彦, 张 兴, 韩汝琦
物理学报. 2006, 55 (3): 1419-1423      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1419
全文: [PDF 203 KB] 下载:(1046)
摘要
研究了HfN/HfO2高K栅结构p型金属-氧化物-半导体(MOS)晶体管(MOSFET)中,负 偏置-温度应力引起的阈值电压不稳定性(NBTI)特征.HfN/HfO2高K栅结构的等效 氧化层厚度(EOT)为1.3nm,内含原生缺陷密度较低.研究表明,由于所制备的HfN/HfO2 高K栅结构具有低的原生缺陷密度,因此在p-MOSFET器件中观察到的NBTI属HfN/HfO2高K栅结构的本征特征,而非工艺缺陷引起的;进一步研究表明,该HfN/HfO2高K栅结构中观察到的NBTI与传统的SiO2基栅介质p-MOSFET器件中观察 到的NBTI具有类似的特征,可以被所谓的反应-扩散(R-D)模型表征: HfN/HfO2 栅结构p-MOSFET器件的NBTI效应的起源可以归为衬底注入空穴诱导的界面反应机理,即在负 偏置和温度应力作用下,从Si衬底注入的空穴诱导了Si衬底界面Si-H键断裂这一化学反应的 发生,并由此产生了Si陷阱在Si衬底界面的积累和H原子在介质层内部的扩散 ,这种Si陷阱的界面积累和H原子的扩散导致了器件NBTI效应的发生.

p型氮化镓的低温生长及发光二极管器件的研究
Growth of p-GaN at low temperature and its properties as light emitting diodes

刘乃鑫, 王怀兵, 刘建平, 牛南辉, 韩 军, 沈光地
物理学报. 2006, 55 (3): 1424-1429      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1424
全文: [PDF 265 KB] 下载:(2298)
摘要
采用金属有机物化学气相淀积技术(MOCVD)在蓝宝石衬底上低温(870—980℃)生长p型氮化镓 (p-GaN).用Hall测试仪测量材料的电学性能,发现当温度低于900℃时,材料的电阻率较高 ;在900—980℃均可获得导电性能良好的p-GaN.另外,电导性能除与掺杂浓度有关,还与p- GaN生长条件有关,氮镓摩尔比过低导电性能就较差,过高则会引起表面粗糙.采用优化后的 p-GaN制作了绿光发光二极管器件,发现生长温度越低器件发光强度越高,反向电压也越高 ,但正向电压只是略有升高.

自组装硫醇分子膜电输运特性的导电原子力显微镜研究
Study of the transport properties of self-assembled alkanethiol monolayer by conduction atomic force microscopy

胡海龙, 张 琨, 王振兴, 王晓平
物理学报. 2006, 55 (3): 1430-1434      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1430
全文: [PDF 259 KB] 下载:(1460)
摘要
在Au(111)表面自组装制备了不同链长的烷烃硫醇分子膜,并利用导电原子力显微镜研究了 自组装分子膜的输运特性随外加压力的变化.结果发现分子膜的电流随压力的增加而增大, 其变化特征可以较好地用Hertz模型描述.在相同压力和电压下,通过分子膜的电流随分子链 长的增加呈指数衰减,其衰减因子先随压力的增加而减小,后逐渐趋于稳定.此外,长链分 子自组装膜的电流随压力的变化比短链分子膜更为明显.分析表明,自组装硫醇分子膜输运 特征的压力依赖性主要源于电荷在分子膜中的链间隧穿过程.

应力对La0.83Sr0.17MnO3薄膜输运性能的影响
Influence of the stress on the transport behavior of La0.83Sr0.17MnO3 film

江 阔, 李合非, 宫声凯
物理学报. 2006, 55 (3): 1435-1440      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1435
全文: [PDF 298 KB] 下载:(1132)
摘要
采用溶胶-凝胶方法在Si(111)上制备了LSMO(x=0.17)薄膜.研究了块体材料和不同厚度薄膜R -T曲线、红外光谱和X射线衍射.结果表明,LSMO薄膜属于正交晶体结构,薄膜取向与膜厚度 有关,当膜厚度为450nm或680nm时,主要取向〈200〉,而膜厚度为900nm时取向为〈020〉 :根据离子对相互作用能和谐振子模型,得到了红外吸收与Mn—O—Mn键长和键角关系式,6 00cm-1附近红外吸收与晶格常数b的变化有关;块体与薄膜的金属—绝缘体转变 温度(TMI)存在较大差别,薄膜转变温度显著低于块体,并与厚度有一定关系. 认为是LSMO薄膜中的应力诱导了晶格常数变化,引起键角改变及JT效应是转变温度变化的主 要原因.

La1-xPrxMnO3(x=0.1,0.2)薄膜庞磁电阻性质的研究
Colossal magnetoresistance effect in the perovskite-type La1-xPrxMnO3 thin films

段 苹, 陈正豪, 戴守愚, 周岳亮, 吕惠宾
物理学报. 2006, 55 (3): 1441-1446      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1441
全文: [PDF 249 KB] 下载:(1133)
摘要
一种新的庞磁电阻氧化物薄膜La1-xPrxMnO3(x=0.1,0 .2)薄膜用脉冲激光沉积(PLD)方法生长在(100)SrTiO3单晶基底上.XRD结果显示 薄膜具有很好的外延单晶取向.电输运和磁性质的研究表明薄膜具有显著的庞磁电阻效应(CM R)效应,其中磁电阻比率达95%(在5T的磁场下).X射线光电子能谱(XPS)的结果表明薄膜体 系中Pr离子的价态为+4价,因此该薄膜很可能是电子掺杂的庞磁电阻体系.

Mn替代对Dy2AlFe16-xMnx化合物的结构和磁性的影响
Effect of Mn substitution on the structure and magnetic properties of Dy2AlFe16-xMnx compounds

郝延明, 周 严, 赵 淼, 傅 斌
物理学报. 2006, 55 (3): 1447-1452      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1447
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摘要
通过X射线衍射及磁测量手段研究了Dy2AlFe16-xMnx化 合物的结构和磁性.研究结果表明Dy2AlFe16-xMnx化合 物具有六角相的Th2Ni17型结构.对x=1,2的样品采用X射线热膨胀 测定法在104—647K的温度范围内测量了其热膨胀性质,发现这些化合物在低温下存在热膨 胀反常现象,在居里点附近出现负膨胀性质.对自发磁致伸缩的研究结果表明Dy2AlFe16-xMnx化合物中存在着较强的各向异性的自发磁致伸缩,随 着Mn含量的增加,其低温下的自发体磁致伸缩减弱.磁测量结果表明Mn的替代导致Dy2< /sub>AlFe16-xMnx化合物的居里温度及自发磁化强度急剧下降.

CoxTi1-xO2-δ体材中氢退火引起的铁磁性及结构相变
Room-temperature ferromagnetism in bulk CoxTi1-xO2-δ induced by the phase transformation in the hydrogenation sintering process

孔令刚, 康晋锋, 王 漪, 刘力锋, 刘晓彦, 张 兴, 韩汝琦
物理学报. 2006, 55 (3): 1453-1457      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1453
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摘要
利用固相反应法在700℃—1000℃不同的温度下、空气中烧结Co3O4 和TiO2混合物,制备了(Co3O4)x/3(TiO2)1-x(03,说明Co3O4与TiO2反应形成了CoT iO3;同时,在700 ℃低温和900 ℃以上的高温烧结样品中分别观察到了单相的 锐钛矿和金红石相结构.经高低温烧结的样品在500 ℃氢退火后,CoTiO3相消失 ,锐钛矿相的CoxTi1-xO2-δ形成.X射线光电子能谱(X PS)分析显示,氢退火样品中的Co以+2氧化价态存在,同时没有观察到金属态的Co,这说明 氢退火样品中的室温铁磁性不是源于金属Co颗粒的形成,而是与钙钛矿结构的CoTiO3< /sub>相的消失和锐钛矿型的CoxTi1-xO2-δ相的形成 有关.(Co3O4)x/3(TiO2)1-x( 0xTi1-xO2-δ相的本征铁磁性,伴随着结构相变而产生的Co离子之间的铁磁交换相互作用或 许是样品室温铁磁性产生的根本原因.

CH4或CH4+Ar介质阻挡放电中的离子能量和类金刚石膜制备
Deposition of diamond-like carbon and analysis of ion energy in CH4 or CH4+Ar dielectric barrier discharge plasma

刘艳红, 张家良, 王卫国, 李 建, 刘东平, 马腾才
物理学报. 2006, 55 (3): 1458-1463      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1458
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摘要
实验上,利用纯CH4及CH4+Ar在几百帕量级气压下的介质阻挡放电 制备类金刚石膜,研究了气压p与放电间隙d乘积(pd值)以及Ar的体积百分比RAr 对膜硬度的影响.理论上,从离子与气体分子的双体碰撞出发,利用较高折合电场强度E/n( 电场强度与粒子数密度之比)下离子及中性粒子速度分布的双温模型、离子在其他气体中运 动时遵守的朗之万方程及离子在混合气体中运动时遵守的布兰克法则,对CH+4和Ar+离子能量进行了分析.结果表明:1)CH4介质阻挡 放电中,pd值由1.862×103Pa mm降低至2.66×102Pa mm时,CH+4能量由5.4eV增加到163eV,类金刚石膜硬度由2.1GPa提高到17.6GPa ; 2) 保持总气压p=100Pa,放电间距d=5mm不变,在CH4中加入Ar气,当RAr 由20%增加至83%时,CH+4的能量由69eV增加到92eV,而Ar+能量由93eV降低至72eV.虽然CH+4能量增加有助于提高 沉积膜硬度,但当RAr大于67%,高强度Ar+轰击会导致膜表面石墨 化,膜硬度降低.为了验证离子能量理论模型的正确性,实验测量了H2介质阻挡 放电中离子能量,测量结果与理论计算之间最大相对误差为16%.

SrBi4Ti4O15铁电薄膜的制备工艺及薄膜生长机理 研究
Preparation and growth of SrBi4Ti4O15 ferroelectric thin film by sol-gel method

黄 平, 徐廷献, 崔彩娥
物理学报. 2006, 55 (3): 1464-1471      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1464
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摘要
以氯化锶,硝酸铋和钛酸丁酯为原料,柠檬酸为络合剂,乙二醇为交联剂,无水乙醇为钛酸 丁酯的溶剂,盐酸为硝酸铋的溶剂,去离子水为氯化锶的溶剂,配制了稳定的SrBi4Ti4O15(SBTi)前驱液.采用溶胶凝胶工艺,在Pt/Ti/SiO2 /Si基片上制备了a轴取向增强的SBTi铁电薄膜.研究了一次性晶化快速退火工艺、两 层晶化快速退火工艺、逐层晶化快速退火工艺以及成膜次数对薄膜结晶性、微观结构和生长 行为的影响.实验结果表明,逐层快速退火工艺可有效抑制焦绿石相的形成;随着涂覆次数 的增加,薄膜的结晶性变好;由于SBTi晶体生长的各向异性及单层膜厚对晶体沿(119)方向 生长的限制,随着涂覆次数的增加,SBTi薄膜(119)峰和(200)峰的强度逐渐增大,而(00l) 峰的强度反而略有减小,从而使I(200)/I(119),I(200)/I(0010),I(119)/I(0010)逐渐增 大.

Si基铁电Bi3.15Nd0.85Ti3O12多层薄膜的一致取向生长和性能的研究
Growth and properties of the c-axis oriented Bi3.15Nd0.75 Ti3O12 ferroelectric multi-layer thin films on silicon substrates

李少珍, 李美亚, 徐文广, 魏建华, 赵兴中
物理学报. 2006, 55 (3): 1472-1478      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1472
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摘要
采用脉冲激光沉积(PLD)技术,利用LSCO/CeO2/YSZ多异质缓冲层,在Si(100)基 片上成功地制备了c轴一致取向的Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)铁电薄膜.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析测定了薄膜的相结构 、取向和形貌特征,考察了沉积温度和氧分压对BNT薄膜微结构、取向和形貌的影响,确定 了BNT薄膜的最佳沉积条件.对在优化的条件下制备得到的BNT薄膜的C-V曲线测试得到了典型 的蝴蝶形曲线,表明该薄膜具有较好的电极化反转存储特性.最后讨论了BNT薄膜铁电性能与 薄膜取向的相关性.

荧光俘获效应对掺饵氧化物玻璃光谱性质的影响
Effect of radiation trapping on spectroscopic properties of Er3+-doped oxide glasses

戴世勋, 徐铁峰, 聂秋华, 沈 祥, 张军杰, 胡丽丽
物理学报. 2006, 55 (3): 1479-1485      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1479
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摘要
测试了不同掺杂浓度和样品厚度下掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿 命,计算了Er3+离子在1.53 μm处的吸收截面(σa)、发射截面(σ e)、自发辐射跃迁概率(Arad)、辐射跃迁寿命(τrad) 、以及辐射跃迁量子效率(η)等光谱参数.讨论了荧光俘获效应对掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃 光谱性质及光谱参数的影响.结果表明即使在铒离子低掺杂浓度(0.1 mol% Er2O 3)下,荧光俘获效应也普遍存在于掺铒玻璃材料中,使得荧光寿命(τf)和荧光半高宽(FWHM)随样品的厚度和铒离子掺杂浓度增加而增大,导致碲酸盐和磷酸 盐玻璃中τf分别增加11%—37%和6%—17%,FWHM分别增加15%—64%和11%—55% ,使得掺铒玻璃材料的放大品性参数(σe×FWHM) 也相应被估高.由于铒离子在 碲酸盐玻璃中在1.53 μm处吸收和发射截面重叠面积较大,加之铒离子在前者基质中的发射 截面高于后者,使得掺铒碲酸盐玻璃中的荧光俘获效应高于磷酸盐玻璃.

掺铒氟(卤)磷碲酸盐玻璃的上转换发光性能研究
Upconversion emission properties of Er3+ in fluoride (halide) phosphate tellurite glasses

温 磊, 张丽艳, 杨建虎, 汪国年, 陈 伟, 胡丽丽
物理学报. 2006, 55 (3): 1486-1490      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1486
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摘要
研究了掺铒氟(卤)磷碲酸盐玻璃的吸收光谱和上转换荧光光谱,探讨了Er3+在 氟(卤)磷碲酸盐玻璃中的上转换发光机理.在975nm激光二极管抽运下产生强烈的上转换红光 及绿光,且红光的发光强度要远远大于绿光.以PbCl2取代PbF2后, 红光的发光强度下降,而绿光却没有明显变化;以ZnCl2取代ZnF2 达5mol%时,红光和绿光的发光强度均明显增大.
物理学交叉学科及有关科学技术领域

ZnO双晶纳米梳
Bicrystalline zinc oxide nanocombs

黄运华, 张 跃, 白雪冬, 贺 建, 刘 娟, 张晓梅
物理学报. 2006, 55 (3): 1491-1496      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1491
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摘要
以纯锌粉作为原料,用气相输运法在650℃合成了ZnO双晶纳米梳结构,并用高分辨透射电镜 及选区电子衍射等方法对其微观结构进行了研究.结果表明双晶纳米梳两侧的齿针呈一定角 度以孪晶方式对称生长,其孪晶面为(1 1-3),两侧齿针都垂直于孪晶界,其直径均匀分布 在50—100nm,每一侧梳背和齿针的生长方向均分别为〈0 1-1 0〉和〈0 0 0 1〉.由于孪晶 造成了晶体取向的变化,基于镜像对称的特征,ZnO双晶纳米梳两侧梳背的外缘可以均为Zn 终结的(0 0 0 1)面,因此都可以发生自催化作用并形成分支结构,这种纳米结构的生长过 程与王中林等人提出的极性生长机理相符合.

激发频率对VHF-PECVD制备微晶硅材料性能的影响
Effect of excitation frequency on microcrystalline silicon materials prepared by VHF-PECVD

高艳涛, 张晓丹, 赵 颖, 孙 建, 朱 峰, 魏长春
物理学报. 2006, 55 (3): 1497-1501      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1497
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摘要
采用甚高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)的方法制备了硅烷浓度分别为6%和7%, 随激发频率变化(40—70MHz)的氢化微晶硅(μc-Si∶H)薄膜材料.研究了材料的电学特性、 结构特性、沉积速率与激发频率之间的关系.结果发现材料的光敏性随频率的增加先降低后 提高,晶化率和沉积速率的变化趋势与之相反;在晶化率最高点,材料在(220)的晶向衍射 峰最高.并从光发射谱的角度研究了材料结构和沉积速率随频率变化的原因.

二元合金微观偏析的相场法数值模拟
Numerical simulation of solute segregation patterns for a binary alloy using phase-field approach

朱昌盛, 王智平, 荆 涛, 肖荣振
物理学报. 2006, 55 (3): 1502-1507      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1502
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摘要
使用耦合溶质场的相场模拟研究了Ni-Cu二元合金枝晶生长过程中固相溶质扩散系数Ds 对枝晶形貌和微观偏析等的影响.计算结果表明,随着Ds的减少,固液界 面前沿溶质扩散层越薄,枝晶生长越有利,枝晶尖端生长的速度越大,侧向分支越发达;D< sub>s越小,固相中溶质成分的波动越强烈,随着Ds的增大,固相中溶质 成分的波动相应减小;溶质微观偏析程度随Ds的增大而减小.

周期性多层膜合金化制取的TiNi形状记忆薄膜的室温微结构特征
Microstructure of TiNi shape memory alloy films made of sputter-deposited Ni/Ti multilayers

魏向军, 徐 清, 王天民, 贾全杰, 王焕华, 冯松林
物理学报. 2006, 55 (3): 1508-1511      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1508
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摘要
用掠入射X射线衍射及X射线反射对磁控溅射制取的等原子比Ni/Ti周期性多层膜晶化热处理 后的TiNi形状记忆薄膜室温微结构进行了研究.TiNi形状记忆薄膜在深度方向的相分布和元 素分布是不均匀的,都是一种多层结构.室温下其微结构特征为最外层是Ti氧化膜,再下层 是Ti3Ni4,B19’马氏体相和少量的B2奥氏体相的三相混合物,靠近 基体为主要相成分马氏体,最后是Ni和Si界面反应层.X射线反射率的拟和结果显示薄膜微结 构的分析是合理的.薄膜中相深度分布的不均匀性主要是动力学因素决定的.

Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管制备及存储特性
Memory characteristics of metal-ferroelectric-semiconductor field-effect-transistors with Ag/Bi4Ti3O12/p-Si gate

王 华, 任鸣放
物理学报. 2006, 55 (3): 1512-1516      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1512
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摘要
在溶胶-凝胶工艺获得高质量Bi4Ti3O12薄膜的基础上 ,制备了Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管. 研 究了Si基Bi4Ti3O12薄膜的生长特性及其对铁电薄膜/ 硅的界面状态和铁电场效应晶体管存储特性的影响. 研究表明,在合理的工艺条件下可以获 得具有较高c-轴择优取向的纯钙钛矿相Si基Bi4Ti3O12 铁电薄膜并有利于改善Bi4Ti3O12/Si之间的界面特性; 顺时针回滞的C-V特性曲线和C-T曲线表明Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管具有极化存储效应和一定的极化电荷保持能力; 器件的转移(I< sub>sd-VG)特性曲线显示Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管具有明显的栅极化调制效应.

低能氩离子束对多孔铝阳极氧化膜表面的刻蚀效应研究
Etching effects of low energy argon ion beam on porous anodic aluminum oxide membranes

王 森, 俞国军, 巩金龙, 李勤涛, 朱德彰, 朱志远
物理学报. 2006, 55 (3): 1517-1522      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1517
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摘要
用低能氩离子束(Ar+)处理了多孔铝阳极氧化膜(AAO)表面.扫描电子显微镜和原 子力显微镜结果表明,Ar+束刻蚀不仅可以有效地去除AAO反面阻挡层,还可使A AO表面产生多种特殊的形貌,如采用倾角入射可使其表面产生波纹,倾角入射同时旋转样品 台,可实现表面抛光.并结合Bradley和Harper提出的无定形材料表面波纹的形成和演化理论 解释了AAO表面波纹的特征.

弱磁场对Zn分枝状电解沉积物形貌的影响
Influence of weak magnetic field on growth morphology of Zn branched electrodeposits

罗成林, 杨兵初, 戎茂华
物理学报. 2006, 55 (3): 1523-1528      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1523
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摘要
用金相显微镜和原子力显微镜分析了存在外加磁场情况下的Zn分枝状电解沉积物的微观形貌 ,并且根据实验结果提出了磁场使沉积物分枝呈现螺旋状偏转的机理.1)在沉积物晶粒的早 期生长阶段,当晶粒已经形成了择优生长方向但又非常小,仍然悬浮于电解液中时,磁流体 动力学对流作用于它上面的不平衡力使得晶粒连同它的择优生长方向向着对流下方偏转,直 到晶粒足够大,和它的前一个单晶枝晶连接在一起为止.2)当晶粒和它的前一个单晶枝晶连 接在一起以后,磁流体动力学对流的作用力已不足使它偏转.此时,如果电解液的浓度比较 高,单晶枝晶的一级分枝和二级分枝之间不存在对电解质的竞争关系,则此单晶枝晶将完全 按照初期形成的晶体择优生长方向直线生长,直到新的晶粒形核为止;如果电解液浓度较低 ,造成第一级分枝与第二级分枝的竞争关系,二级分枝总在第一级分枝的上游侧生长,使得 一级分枝向下游方向偏转.通过上述两个步骤,无论是枝晶沉积物还是分形沉积物都产生螺 旋状偏转.

利用差分吸收光谱法测量亚硝酸和反演气溶胶参数
Measurement of nitrous acid and retrieval of aerosol parameters with differential optical absorption spectroscopy

郝 楠, 周 斌, 陈立民
物理学报. 2006, 55 (3): 1529-1533      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1529
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摘要
利用差分光学吸收光谱仪(DOAS)进行亚硝酸(HONO)气体的测量并同时在固定的波长范围内(3 07—380 nm)反演气溶胶参数包括气溶胶的平均直径、总个数和总比表面积等. 实验结果表 明利用自测的NO2标准吸收截面可以更加准确地拟合HONO的浓度,同时在较短的 波长范围内能准确反演气溶胶参数.
地球物理学、天文学和天体物理学

原子过程对极向CXRS测量影响的数值模拟
Simulation of effect of atomic process on poloidal CXRS measurement

张 霆, 丁伯江
物理学报. 2006, 55 (3): 1534-1538      http://dx.doi.org/10.7498/aps.55.1534
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摘要
考虑到原子过程的影响,对极向CXRS测量过程进行了数值模拟.计算结果表明由于受辐射率 、回旋运动以及离子辐射寿命的影响,测量的结果会在离子逆磁漂移方向高估了离子的旋转 速度,而低估了离子的温度.这种偏差会随着离子温度的升高、磁场的增加而增大.相对与原 子过程的影响来说,由于等离子体非均匀性所引起的速度和温度的偏离很小,可以忽略不计 .

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