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--2007, 56 (2)   发布日期: 2007-02-15
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总论

势问题的径向基函数——局部边界积分方程方法
Local boundary integral equation method based on radial basis functions for potential problems

戴保东, 程玉民
物理学报. 2007, 56 (2): 597-603      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.597
全文: [PDF 267 KB] 下载:(1703)
摘要
将基于径向基函数构造的具有插值特性的近似函数和局部边界积分方程方法相结合,建立了求解势问题的径向基函数——局部边界积分方程方法,推导了相应离散方程.与其他边界积分方程的无网格方法相比,本文方法具有数值实现过程简单、计算量小、精度高的优点,并可直接施加边界条件.最后通过算例说明了该方法的有效性.

立方非线性Schr?dinger方程的动力学性质研究及其解模式的漂移
Dynamic properties and drifting of the solution pattern of cubic nonlinear Schr?dinger equation with varying nonlinear parameters

罗香怡, 刘学深, 丁培柱
物理学报. 2007, 56 (2): 604-610      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.604
全文: [PDF 495 KB] 下载:(1306)
摘要
采用辛算法数值求解一维立方非线性Schr?dinger方程,研究了随着非线性参数的变化立方非线性Schr?dinger方程的动力学性质和解的模式的漂移.数值结果表明,随着非线性参数的增加解模式的漂移速度越来越快.

(3+1)维非线性Burgers系统的新的分离变量解及其局域激发结构与分形结构
New variable separation solutions, localized structures and fractals in the (3+1)-dimensional nonlinear Burgers system

黄 磊, 孙建安, 豆福全, 段文山, 刘兴霞
物理学报. 2007, 56 (2): 611-619      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.611
全文: [PDF 794 KB] 下载:(1635)
摘要
将扩展的Riccati方程映射法推广到了(3+1)维非线性Burgers系统,得到了系统的分离变量解;由于在解中含有一个关于自变量(x,y,z,t)的任意函数,通过对这个任意函数的适当选取,并借助于数学软件Mathematica进行数值模拟,得到了系统的新而丰富的局域激发结构和分形结构.结果表明,扩展的Riccati方程映射法在求解高维非线性系统时,仍然是一种行之有效的方法,并且可以得到比(2+1)维非线性系统更为丰富的局域激发结构.

(2+1)维Boiti-Leon-Pempinelli系统的混沌行为及孤子间的相互作用
The interaction between solitons and chaotic behaviours of (2+1)-dimensional Boiti-Leon-Pempinelli system

马松华, 强继业, 方建平
物理学报. 2007, 56 (2): 620-626      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.620
全文: [PDF 393 KB] 下载:(1344)
摘要
利用改进的变系数的Riccati方程映射法,得到了(2+1)维Boiti-Leon-Pempinelli系统(BLP)的新显式精确解.根据得到的解,研究了BLP系统的混沌行为及孤子间的相互作用.

辅助方程构造(2+1)维Hybrid-Lattice系统和离散的mKdV方程的精确解
Constructing the exact solutions of the (2+1)-dimensional Hybrid-Lattice and discrete mKdV equation

套格图桑, 斯仁道尔吉
物理学报. 2007, 56 (2): 627-636      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.627
全文: [PDF 316 KB] 下载:(1319)
摘要
给出双曲函数型辅助方程和函数变换相结合的一种方法,借助符号计算系统Mathematica构造了(2+1)维Hybrid-Lattice系统和离散的mKdV方程新的精确孤波解和三角函数波解.

具连续分布时滞的抛物型系统的指数镇定
Global exponential stabilization for parabolic type systems with continuously distributed delays

罗毅平, 邓飞其, 李安平
物理学报. 2007, 56 (2): 637-642      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.637
全文: [PDF 223 KB] 下载:(1231)
摘要
针对一类具分布时滞的抛物型控制系统,提出一种新的镇定设计方法.利用推广的向量Hanalay 微分不等式、Dini导数、结合Green公式及不等式分析技术,在线性反馈控制律的作用下,导出了具分布时滞的抛物型控制系统的镇定的新判据.该镇定性条件不依赖于时滞.最后给了一个算例说明所得结果的可行性.此外,该方法一个明显的优点是所得的镇定性条件容易验证,因而便于应用.

SiC纳米杆的弛豫性能研究
Investigation of the SiC nano-bar relaxation characteristics

田建辉, 韩 旭, 刘桂荣, 龙述尧, 秦金旗
物理学报. 2007, 56 (2): 643-648      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.643
全文: [PDF 379 KB] 下载:(1444)
摘要
采用Tersoff势对SiC驰豫性能进行了分子动力学模拟.模拟了SiC在驰豫过程中的动态平衡变化过程,研究了表面效应和小尺寸效应对原子位置,原子能量分布的影响.模拟结果表明,SiC纳米杆受表面效应和小尺寸效应的影响很大,在不加外载和约束的情况下,出现了不同于宏观SiC杆的弯扭屈伸现象,最终形成了带有一定扭转弯曲量、总能量达到最低的稳定状态.

事件空间中非Chetaev型非完整约束系统的Hojman守恒量
Hojman conserved quantities for systems with non-Chetaev nonholonomic constraints in the event space

贾利群, 张耀宇, 郑世旺
物理学报. 2007, 56 (2): 649-654      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.649
全文: [PDF 224 KB] 下载:(1077)
摘要
研究了事件空间中非Chetaev型非完整约束系统由特殊的Lie对称性、Noether对称性和Mei对称性导致的Hojman守恒量.建立了系统的运动微分方程.给出了Lie对称性、Noether对称性和Mei对称性的判据,研究了三种对称性间的关系.将Hojman定理推广并应用于事件空间中的非Chetaev型非完整约束系统,得到Hojman守恒量.并举出一例说明结论的应用.

事件空间中力学系统的微分变分原理
Differential variational principles of mechanical systems in the event space

张 毅
物理学报. 2007, 56 (2): 655-660      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.655
全文: [PDF 223 KB] 下载:(1038)
摘要
研究事件空间中力学系统的微分变分原理.基于D'Alembert原理,建立了事件空间中力学系统的D'Alembert-Lagrange原理、Jourdain原理、Gauss原理和万有D'Alembert原理,给出了这些原理的Euler-Lagrange参数形式、Nielsen参数形式和Appell参数形式,并导出了万有D'Alembert原理的Mangeron-Deleanu参数形式.

非完整系统Tzénoff方程的Mei对称性和守恒量
Mei symmetry and conserved quantity of Tzénoff equations for nonholonomic systems

郑世旺, 贾利群
物理学报. 2007, 56 (2): 661-665      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.661
全文: [PDF 190 KB] 下载:(1196)
摘要
研究了在群的无限小变换下非完整系统Tzénoff方程的Mei对称性,给出了非完整系统Tzénoff方程Mei对称性的定义和判据方程.给出了这种Mei对称性导致Lie对称性的充要条件,通过特殊Mei对称性条件下的Lie对称性,找到了非完整系统Tzénoff方程的Hojman守恒量.

轴对称谐振势阱中玻色凝聚气体基态和单涡旋态解
A solution to the ground and single vortex states of Bose-condensed gas in an axially symmetric harmonic trap

徐志君, 施建青, 林国成
物理学报. 2007, 56 (2): 666-672      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.666
全文: [PDF 286 KB] 下载:(1233)
摘要
对囚禁在轴对称谐振势阱中的玻色凝聚气体,提出一种新的试探波函数,运用Gross-Pitaevskii(G-P)平均场能量泛函和变分的方法,得到玻色凝聚气体基态和单涡旋态波函数的解析表达式,并计算出凝聚原子的平均能量、原子云轴向和径向尺度比,以及产生单涡旋态的临界角速度等重要物理量与凝聚原子数N之间的关系.其结果与Dalfovo等人直接数值求解G-P方程所得到的结果相一致.

多方控制的量子安全直接通信协议
Multiparty controlled quantum secure direct communication protocol

王 剑, 陈皇卿, 张 权, 唐朝京
物理学报. 2007, 56 (2): 673-677      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.673
全文: [PDF 149 KB] 下载:(1785)
摘要
基于单光子序列的顺序重排,提出了一种可应用于一些特殊的场景的多方控制的量子安全直接通信协议.协议中,接收方只有在得到所有控制方的同意之后,才能恢复出发送方的秘密消息.协议的安全性由量子不可克隆定理和单光子序列的秘密传输顺序所保证.此外,除了用于窃听检测的部分光子,所有的光子都用于编码秘密消息,而且协议的实现不需要使用纠缠态,该协议具有效率高和实现简单等特点.

抛物线性限制势量子点量子比特及其光学声子效应
Parabolic linear bound potential quantum dot qubit and its optical phonon effect

王子武, 肖景林
物理学报. 2007, 56 (2): 678-682      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.678
全文: [PDF 274 KB] 下载:(1467)
摘要
在抛物量子点中电子与体纵光学声子强耦合的条件下,应用Peaker变分方法得出了电子的基态和第一激发态的本征能量及基态和第一激发态本征波函数.量子点中这样的二能级体系可作为一个量子比特.当电子处于基态和第一激发态的叠加态时,计算出电子在空间的概率分布作周期性振荡.并且得出了振荡周期随受限长度及耦合强度的变化关系.

Reissner-Nordstrom黑洞中带电粒子由隧穿导致的Hawking辐射的进一步讨论
Further discussions on the Hawking radiation of charged particles via tunneling from the Reissner-Norstrom black hole

胡亚鹏, 张靖仪, 赵 峥
物理学报. 2007, 56 (2): 683-685      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.683
全文: [PDF 110 KB] 下载:(1041)
摘要
以Reissner-Nordstrom黑洞(R-N黑洞)为例,从黑洞热力学定律出发,对R-N黑洞中的带电粒子的量子隧穿效应进行了重新分析.将作用量的虚部重写成黑洞热力学定律的形式后,发现在Parikh工作框架下的量子隧穿效应与黑洞热力学的第一、第二定律有潜在的联系;而且,如果认为量子隧穿过程为可逆过程,则量子隧穿效应中的结果与黑洞热力学第一、第二定律是一致的.换而言之,Parikh的结论只对可逆过程成立.

具有死区非线性输入的一类不确定混沌系统的自适应控制
Adaptive control of a class of uncertain chaotic systems with dead-zone nonlinearity

陈 晶, 张天平, 闾立新
物理学报. 2007, 56 (2): 686-692      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.686
全文: [PDF 243 KB] 下载:(1137)
摘要
研究了一类具有死区非线性输入的不确定混沌系统的控制问题. 通过引入死区非线性控制项,有效的消除了实际中由于死区非线性输入的存在而引起的不良控制效果, 设计控制器过程中对系统死区模型无需任何限制条件, 同时引入扩张观测器, 从而只需要知道系统的一个状态, 就可以观测出系统待确定的未知信息. 对Duffing系统的数值仿真结果表明该控制方案是有效的.

基于分形自仿射的混沌时间序列预测
Prediction of chaotic time series based on fractal self-affinity

贺 涛, 周正欧
物理学报. 2007, 56 (2): 693-700      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.693
全文: [PDF 397 KB] 下载:(1955)
摘要
从混沌与分形的关系出发,基于奇怪吸引子的分形结构和时间序列的自仿射特性,提出了一种混沌时间序列的预测方法.采用迭代函数系统跟踪混沌的局部运动轨迹,由此确定统计意义上仿射性能最优的时间序列段,并根据吸引子定理和拼贴定理建立预测模型.以Mackey-Glass混沌系统、脑电信号和Lorenz混沌系统等三种混沌系统为例进行预测试验,结果表明本方法能对混沌时间序列进行准确预测,且对混沌时间序列先验知识要求少,具有广泛的实用性.

一种混沌信号的盲分离方法
A blind separation method for chaotic signals

李雪霞, 冯久超
物理学报. 2007, 56 (2): 701-706      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.701
全文: [PDF 246 KB] 下载:(2178)
摘要
多个混合混沌信号的分离,在混沌及其应用中是一个重要的问题.提出了一种线性混合的混沌信号的瞬时盲分离方法,它利用了各个混沌信号源之间的互不相关性,在未知混合矩阵和混沌方程的情况下,通过求解特征向量的方法从观测量中直接估计出解混合矩阵,以重构出源混沌信号.仿真结果表明,即使在低信噪比情况下,该方法仍可以有效地从噪声背景中分离出多个混合的混沌信号.

一类四维混沌系统切换混沌同步
Chaos switch-synchronization for a class of 4-D chaotic systems

刘扬正, 姜长生, 林长圣
物理学报. 2007, 56 (2): 707-712      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.707
全文: [PDF 254 KB] 下载:(1703)
摘要
构建了一类可切换的四维混沌系统,通过选择器实现这类系统间的随机切换.简要地分析了四维混沌系统平衡点的性质、混沌吸引子的相图和Lyapunov指数等特性,并设计了实现四维混沌系统切换的实际电路.利用非线性反馈控制方法实现了这类系统与其中某个系统之间的切换混沌同步.根据系统稳定性理论,得到了非线性反馈控制器的结构和系统达到混沌同步时反馈控制增益的取值范围.

基于一种新型聚类算法的RBF神经网络混沌时间序列预测
Chaotic time series prediction based on RBF neural networks with a new clustering algorithm

张军峰, 胡寿松
物理学报. 2007, 56 (2): 713-719      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.713
全文: [PDF 286 KB] 下载:(2367)
摘要
运用两阶段学习方法构建径向基函数(RBF)神经网络模型预测混沌时间序列.在利用非监督学习算法确定网络隐层中心时,提出了一种基于高斯基的距离度量,并联合输入输出聚类的策略.基于Fisher可分离率设计高斯基距离度量中的惩罚因子,可以提高聚类的性能.而输入输出聚类策略的引入,建立了聚类性能与网络预测性能之间的联系.因此,根据本文方法构建的网络模型,一方面可以加快网络训练的速度,另一方面可以提高预测性能.将该方法对Mackey-Glass, Lorenz和Logistic混沌时间序列进行了预测仿真研究,仿真结果表明了该方法的有效性.

气液两相流电导波动信号复杂性测度分析及其流型表征
The complexity measure analysis of conductance fluctuation signals of gas-liquid two-phase flow and its flow pattern characterization

金宁德, 董 芳, 赵 舒
物理学报. 2007, 56 (2): 720-729      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.720
全文: [PDF 514 KB] 下载:(1599)
摘要
为了考察从时间序列提取的复杂性测度与气液两相流流型变化之间的关系,本文首先讨论了三种复杂性测度(Lempel-Ziv复杂性、功率谱熵和近似熵)对周期信号、随机信号、混合随机信号和混沌信号的识别能力,然后分析了时间序列长度对复杂性计算的影响.在此基础上,从实际测量的80种垂直上升管中气液两相流电导波动信号中提取了这三种复杂性测度,结果表明:三种复杂度对两相流流型变化是敏感的,通过对三种复杂度随两相流流动参数变化规律分析,可以得到气液两相流动力学结构反演特征,为揭示气液两相流流型转化机理提供了一种有效的辅助诊断工具.

神经元传输函数对人工神经网络动力学特性的影响
The role of neuron transfer function in artificial neural networks

王瑞敏, 赵 鸿
物理学报. 2007, 56 (2): 730-739      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.730
全文: [PDF 317 KB] 下载:(1280)
摘要
以神经元局域场分布为基础,重新研究了连续神经元传输函数对具有联想记忆的人工神经网络功能的影响.与以往的认识不同的是,研究发现连续传输函数与硬极限传输函数相比并不存在明显的优越性,相反,连续传输函数对网络的某些功能,如最大存储率具有负面影响.研究表明神经网络的特性主要决定于网络的动力学结构(具体体现为网络吸引子对应的神经元局域场分布),网络的动力学结构可以通过选择合适的设计规则进行有效控制,不同的传输函数虽然也能影响到网络的动力学结构,但是它所带来的影响是被动的,可控性很差.

车辆的长度和速度对单车道混合交通流的影响
The influence of the length and the velocy of vehicles on the mixed traffic flow in one-lane highway

肖瑞杰, 孔令江, 刘慕仁
物理学报. 2007, 56 (2): 740-746      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.740
全文: [PDF 453 KB] 下载:(1826)
摘要
在NaSch交通流模型的基础上,建立了单车道上由两种长度不一样、可分别以不同最大速度行驶的车辆构成的混合交通流模型.在周期性边界条件下,通过计算机模拟研究了车辆的长度、最大速度和混合比例系数对混合交通流的影响.

3ω法加热/测温膜中温度波解析及其在微/纳米薄膜导热系数测量中的应用
Analytical solution for temperature oscillation in the heater/thermometer film in 3ω method and its application to thermal conductivity measurement of micro/nanometer-films

王照亮, 唐大伟, 贾 涛, 毛安民
物理学报. 2007, 56 (2): 747-754      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.747
全文: [PDF 283 KB] 下载:(1341)
摘要
给出了3ω法测试系统中描述薄膜表面加热/测温膜中温度波动的级数形式解,并将复数温度波动的实部和虚部分开表示.利用该解分析了交流加热频率、加热膜宽度和材料热物性的组合参数对加热膜温度波动幅度的影响.并根据此解对测量原理的数学模型进行了修正,建立了相应的3ω测试系统,首先测定了厚度为500 nm SiO2薄膜的导热系数,验证了实验系统的合理性.加大了测试频率,利用级数模型在高频段直接得到SiO2薄膜的导热系数,结合低频段的数据同时确定了Si基体的导热系数.利用级数解分析测试了激光晶体Nd:YAG〈111〉面上多层ZrO2/SiO2增透膜的导热系数,测试的ZrO2薄膜的导热系数比体材料小.进行了不确定度分析.结果表明,提出的分析方法可以有效研究微器件表面薄膜结构的导热性能.
唯象论的经典领域

用基于Daubechies尺度函数的时域多分辨分析计算电磁散射
Using the MRTD based on Daubechies scaling functions to solve the problem of electromagnetic scattering

代少玉, 吴振森, 徐仰彬
物理学报. 2007, 56 (2): 786-790      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.786
全文: [PDF 242 KB] 下载:(954)
摘要
利用Daubechies尺度函数的紧支撑性,将一种新的时域多分辨分析(MRTD)算法应用到三维目标的电磁散射中并分析了其色散特性,使用MRTD/FDTD接口技术解决了连接和吸收边界的处理.算例表明,在不牺牲精度的情况下,该方法比传统的FDTD需要的网格数少,计算速度快.最后,计算了二维PBG结构的反射特性.

干涉理论对bottle beam的描述
The description of bottle beam based on the interferential theory

曾夏辉, 吴逢铁, 刘 岚
物理学报. 2007, 56 (2): 791-797      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.791
全文: [PDF 391 KB] 下载:(1257)
摘要
对轴棱锥产生的贝塞尔光聚焦特性的描述,我们提出一种有别于惠更斯-菲涅耳衍射积分理论的解析表达.这种解析表达基于干涉理论的基础,它能够模拟计算出聚焦透镜置于最大准直距离之外以及在聚焦透镜焦平面以后的光束行为,能够更好地描述bottle beam的形成过程,这些结果用衍射积分理论是得不到的.我们还得到了与Wei用几何光学分析所得出的当z0max将产生hollow beam的不同结论.所有理论计算结果都得到实验的有力验证.

单轴各向异性左手介质表面的Goos-H?nchen位移
The Goos-H?nchen shift on the surface of uniaxially anisotropic left-handed materials

姜永远, 张永强, 时红艳, 侯春风, 孙秀冬
物理学报. 2007, 56 (2): 798-804      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.798
全文: [PDF 267 KB] 下载:(1409)
摘要
分析了单轴各向异性左手介质表面的Goos-H?nchen位移,分别给出了光轴与两种介质的界面垂直和平行情形下的Goos-H?nchen位移解析表达式,并分析了Goos-H?nchen位移产生的条件以及位移的正负情况.还采用菲涅尔近似的方法给出了临界角附近的Goos-H?nchen位移表达式,结果表明临界角附近的Goos-H?nchen位移是入射光的束腰半径和入射角的函数,并且给出了临界角入射时Goos-H?nchen位移的较为简洁的近似表达式,这样就在整个角度的取值范围内都给出了Goos-H?nchen位移的表达式.

周期色散管理波分复用系统中交叉相位调制边带不稳定性理论分析
Theoretical analysis of cross-phase modulational sideband instability in wavelength-division multiplexed system with periodic dispersion managed fiber links

李齐良, 孙丽丽, 陈均朗, 李庆山, 唐向宏, 钱 胜, 林理彬
物理学报. 2007, 56 (2): 805-810      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.805
全文: [PDF 223 KB] 下载:(944)
摘要
色散管理是在波分复用系统中, 周期地使用色散符号相反的光纤,使总的路径平均色散系数接近于零,系统中的色散就得到了补偿的一种技术.研究了波分复用集总放大色散管理系统中交叉相位调制的不稳定性,解析和数值研究表明,当路经平均色散系数表现为反常色散时,存在多阶边带;当路经平均色散系数表现为正常色散时,解析研究表明只存在最低阶边带,数值模拟显示噪声谱中最低阶边带噪声谱功率最强,解析和数值研究得到的结论一致.

相干点源照明时消球差光学系统的像场结构
Structure of image fields in an aplanatic optical system with coherent point source illumination

郭汉明, 陈家璧, 庄松林
物理学报. 2007, 56 (2): 811-818      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.811
全文: [PDF 316 KB] 下载:(805)
摘要
利用矢量傅里叶变换和稳相法获得了相干点源位于光轴上任意位置时,消球差光学系统像场结构的积分表达式,详细研究了使用线偏振光照明时像平面上大物方孔径角对像场结构的影响.模拟计算表明,在像空间垂直于光轴的平面上,如果物方孔径角较大,磁场分布绕光轴旋转90°后不再与电场分布相同,电场能量密度、磁能量密度和玻印亭矢量分布的等高线始终近似为椭圆,并且物方孔径角是导致玻印亭矢量分布失去圆对称性的主要因素.同时当使用小像方孔径角时,电场能量密度分布形状的长轴方向垂直于物空间电场的振动方向;随着像方孔径角逐渐增大,电场能量密度分布形状的长轴方向将逐渐变为与物空间电场的振动方向相同.这些结论完全不同于以前理论所预测的结果.

激光器的部分相干性对光纤激光器阵列相干合成远场图样的影响
Effect of partial coherence of laser has on the irradiance distribution of coherent combining of fiber laser arrays in far field

肖 瑞, 周 朴, 侯 静, 姜宗福, 刘 明
物理学报. 2007, 56 (2): 819-823      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.819
全文: [PDF 217 KB] 下载:(1193)
摘要
考虑光纤激光器阵列相干合成的远场分布时,一般都认为单个激光器的输出光束是理想的高斯光束,实际上受各种因素的影响,一般激光器的输出光束都是一部分相干光.从部分相干光的高斯-谢尔模型出发,首次推导出了当单个激光器的输出光束是部分相干光时,激光器阵列相干合成的远场光强分布模型,并给出了数值模拟计算结果.

研究干涉图处理与光谱复原的一种新方法
A new method for spectrum reproduction and interferogram processing

简小华, 张淳民, 赵葆常
物理学报. 2007, 56 (2): 824-829      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.824
全文: [PDF 235 KB] 下载:(2003)
摘要
简要论述了自行研制的空间调制型偏振干涉成像光谱仪的工作原理及干涉图获取模式,采用三种不同的光谱复原方法分别对干涉图进行了处理和光谱复原,并对实验结果进行了分析比较.将非参数模型Music算法引进到干涉图的光谱复原处理中,极大的提高了复原光谱的分辨率,为超高分辨率的光谱复原分析技术提供了较好的数学模型,为提高光谱分辨率提供了可能的依据和新方法.

光腔中两原子共振荧光的相干性质
The coherence of resonance fluorescence for two atoms in a cavity

程桂平, 柯莎莎, 张立辉, 李高翔
物理学报. 2007, 56 (2): 830-836      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.830
全文: [PDF 228 KB] 下载:(1221)
摘要
研究了置于光腔中的两个二能级原子,在强相干场驱动下的共振荧光光场的辐射场相干性质,发现在坏腔条件下,可以通过调节光腔与相干场的频率来提高一阶可见度和减小二阶关联函数.这是因为改变光腔与相干场的频率会引起原子修饰态布居数的改变,导致一阶可见度和二阶关联函数发生显著变化.

Kerr介质中双模纠缠相干光与Bell态原子相互作用系统的原子偶极压缩
Dipole squeezing in the system of the two-mode entangled coherent field interacting with atoms in Bell states in Kerr medium

林继成, 郑小虎, 曹卓良
物理学报. 2007, 56 (2): 837-844      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.837
全文: [PDF 325 KB] 下载:(1360)
摘要
运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了Kerr介质腔中处于Bell态的两个全同二能级纠缠原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的原子偶极压缩特性.讨论了双原子体系的初态、光场的平均光子数、双模纠缠相干光场的纠缠程度以及Kerr介质与双模光场的耦合强度对原子偶极压缩特性的影响.结果表明:双原子体系的初态为11>时,不会出现偶极压缩效应;初态为|β00>,|β01>或|β10>时在一定条件下可能出现原子压缩效应,且此时原子压缩的特性与Kerr介质与双模光场的耦合强度、初始光场的平均光子数、双模纠缠相干光场的纠缠程度有关.

一类q变形广义相干叠加态的量子统计性质
The quantum statistical properties of a class of superposed q-deformed generalized coherent states

任 珉, 马爱群, Muhammad Ashfaq Ahmad, 曾 然, 刘树田, 马志民
物理学报. 2007, 56 (2): 845-853      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.845
全文: [PDF 447 KB] 下载:(1002)
摘要
研究了一类q变形广义相干态叠加态|ψ>=a|β>+beiφ|βeiδ>的量子统计性质,结果表明此种叠加态普遍存在压缩效应和光子反群聚效应.相干态间的位相差,叠加系数的位相差和广义相干态之间内积的幅值和位相的变化对迭加态的压缩效应和反群聚效应起着重要的作用.

利用光束的轨道角动量实现高密度数据存储的机理研究
Realizing high density optical data storage by using orbital angular momentum of light beam

刘义东, 高春清, 高明伟, 李 丰
物理学报. 2007, 56 (2): 854-858      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.854
全文: [PDF 197 KB] 下载:(6544)
摘要
光束的轨道角动量本征态可以构建高维Hilbert空间,将之应用于数据存储中,可以实现比传统方法更高的数据存储密度.提出了一种用光束轨道角动量实现高密度数据存储的方法,对存储区域进行相位编码,通过探测透射光束轨道角动量谱(螺旋谱)的特征来区分由相位编码形成的不同数据态.四台阶结构相位编码可以实现57个不同的数据态,有望将数据密度提高为传统方法的近6倍.

超短脉冲复宗量辛格高斯光束
Ultrashort pulsed complex argument Sinc-Gaussian beams

杨振峰, 杨振军, 胡 巍
物理学报. 2007, 56 (2): 859-862      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.859
全文: [PDF 174 KB] 下载:(1243)
摘要
利用理论解析推导的方法,在傍轴近似条件下,给出了一组新的超短脉冲光束的解析解,称为超短脉冲复宗量辛格高斯光束.此脉冲光束解的每个频率分量都是复宗量高斯光束,时间脉冲的形状为辛格函数.对这种超短脉冲光束及其在自由空间中的传输过程进行了较为细致的研究,讨论了超短脉冲复宗量辛格高斯光束的轴上光强、光强的横向分布、脉冲极性反转、脉冲延迟等性质.

1.3μm量子点垂直腔面发射激光器高频响应的优化设计
Modulation response analysis of 1.3 μm quantum dot vertical-cavity surface-emitting lasers

彭红玲, 韩 勤, 杨晓红, 牛智川
物理学报. 2007, 56 (2): 863-870      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.863
全文: [PDF 324 KB] 下载:(1641)
摘要
结合垂直腔面发射激光器(VCSEL)原理以及量子点增益特点,计算了有源层p掺杂结构的量子点VCSEL的材料增益和3 dB带宽,发现p掺杂结构可以大大提高频率特性.结合VCSEL激射条件和阈值特性,分析了对VCSEL结构的要求;分析了分布参数对频率特性的影响,对其外部封装提出了要求.设计了高频率响应的含氧化限制层的1.3 μm量子点VCSEL结构.

基于半导体光纤环形腔激光器的新型全光AND门和NOR门
Novel all-optical AND and NOR gates based on semiconductor fiber ring laser

李培丽, 黄德修, 张新亮, 朱光喜
物理学报. 2007, 56 (2): 871-877      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.871
全文: [PDF 313 KB] 下载:(1157)
摘要
提出了一种新型的基于半导体光纤环形腔激光器(SFRL)中同时发生的四波混频效应和交叉增益调制效应同时实现全光AND门和NOR门方案,并建立了这种全光逻辑门完整的宽带理论模型.通过数值模拟的方法,研究了输入信号光峰值功率及SFRL中两个耦合器的耦合比对这种全光逻辑门输出特性的影响.

受激布里渊散射光脉冲波形的研究
Study on stimulated Brillouin scattering pulse waveform

哈斯乌力吉, 吕志伟, 滕云鹏, 刘述杰, 李 强, 何伟明
物理学报. 2007, 56 (2): 878-882      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.878
全文: [PDF 227 KB] 下载:(1019)
摘要
从实验和理论上研究了受激布里渊散射(SBS)光脉冲波形.在Nd∶YAG调Q激光器中实验研究了SBS光脉冲波形随抽运光参数、结构参数和介质参数的变化规律,并利用SBS理论模型进行了数值模拟,实验与数值模拟结果的变化趋势基本一致.结果表明,抽运光能量越小,透镜焦距越短,镜-池间距越长,介质声子寿命越长,SBS光脉冲波形就越不容易出现调制现象.分析和讨论了抽运光参数、结构参数和介质参数对SBS光脉冲波形的影响机理.

一种大能量受激布里渊散射相位共轭镜的研究
Investigation on a high energy stimulated Brillouin scattering phase-conjugate mirror

王雨雷, 吕志伟, 何伟明, 张 祎
物理学报. 2007, 56 (2): 883-888      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.883
全文: [PDF 212 KB] 下载:(1125)
摘要
提出了一种可以满足大能量高峰值功率受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜要求的独立双池结构,这种结构用在双程激光放大光路中可以补偿单程放大光路产生的动态和静态相位畸变.在7.1 J的入射能量下,最终得到了大于13 J的能量输出.相位共轭镜的能量反射率大于65%,相位共轭保真度达到90%,并且比较了以0°平面反射镜和以SBS相位共轭镜为腔镜的双程激光放大的输出结果,结果表明使用了SBS相位共轭镜之后,即使在大能量抽运的条件下也能得到很好的近场和远场保真度.

液芯光纤中溶液吸收和荧光的性质对CS2受激拉曼散射阈值的影响
The influence of absorption and fluorescence from the solution on the stimulated Raman threshold of CS2 in liquid-core optical fiber

左 剑, 里佐威, 田艳杰, 陈 健, 高淑琴, 陆国会
物理学报. 2007, 56 (2): 889-894      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.889
全文: [PDF 233 KB] 下载:(1041)
摘要
利用液芯光纤技术研究了不同浓度的β-Carotene的CS2溶液的吸收与荧光的特性对CS2的一、二阶Stokes谱线阈值的影响.实验发现随溶液浓度(10-8—10-6 mol/L)增加,CS2的一阶Stokes谱线的激发阈值相对变高;并且与纯CS2芯液的受激拉曼散射相比较,在低抽运能量激发下,就观察到CS2的二阶Stokes谱线.这主要是由于在CS2的受激拉曼谱线产生的过程中,β-Carotene的CS2溶液的吸收和荧光共同影响了CS2的一、二阶Stokes谱线的阈值.我们进行了理论上的拟合与分析,其结果与实验符合很好.

光致异构聚合物中光学空间孤子的垂直全光调控
Perpendicular all-optical control of optical spatial soliton in photoisomerized polymers

黎扬钢, 佘卫龙
物理学报. 2007, 56 (2): 895-901      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.895
全文: [PDF 480 KB] 下载:(1154)
摘要
用数值方法研究了在具有光致异构非线性的聚合物中光学空间孤子的垂直全光调控.结果表明,对于调控光和信号光是相干的情况,被调控的信号光会产生散射甚至坍塌、微偏转等现象,其作用强弱依赖于两束光的初始相位之差、调控光光强、调控光入射位置等.这种垂直全光调控效应有望应用于全光开光、光集成等方面.

集成双波导半导体光放大器光开关实现波长转换的理论研究
Theoretical study of wavelength conversion based on integrated twin-guide semiconductor optical amplifier optical switch

缪庆元, 黄德修, 张新亮, 余永林, 洪 伟
物理学报. 2007, 56 (2): 902-907      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.902
全文: [PDF 248 KB] 下载:(981)
摘要
建立了基于集成双波导半导体光放大器的光开关(ITG-SOA-Switch)的理论分析模型.与半导体光放大器(SOA)的特性相比较表明,由于ITG-SOA-Switch合并了多种物理效应,故其静态增益饱和曲线在饱和功率点附近具有大幅度陡峭下降的独特性质.理论分析和10 Gbit/s波长转换模拟结果显示,恰当地选择输入抽运光的功率范围,ITG-SOA-Switch波长转换器输出转换光的消光比特性较之输入抽运光会有显著的改善.

多个部分非相干光孤子的相互作用
Mutual interactions of multiple partially incoherent spatial solitons

黄春福, 郭 儒, 刘思敏
物理学报. 2007, 56 (2): 908-915      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.908
全文: [PDF 385 KB] 下载:(1067)
摘要
基于相干密度理论,数值地研究了在饱和对数非线性介质中多个部分非相干光空间孤子之间的相互作用. 数值结果表明,在非相干参量较小情况下,非相干光孤子的相互作用与相干光孤子的相互作用规律较类似. 当非相干参量较大时,强的非相干性模糊了孤子之间的相位关系,孤子间的相互作用主要以非相干相互吸引作用为主. 特别是在非相干参量较大而且孤子初始相对相位差为π的情况下,多个部分非相干光孤子可并行传播形成稳定的阵列孤子. 利用多个非相干光孤子的不同相互作用形态写入各种阵列波导,为实现光控制光、导向光提供了一种可能性.

聚焦离子束研制半导体材料光子晶体
Fabrication of photonic crystal on semiconductor materials by using focued ion-beam

许兴胜, 熊志刚, 金爱子, 陈弘达, 张道中
物理学报. 2007, 56 (2): 916-921      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.916
全文: [PDF 365 KB] 下载:(2107)
摘要
介绍了利用聚焦离子束设备在多种半导体材料上成功研制的近红外波段二维光子晶体,给出了相关微加工结果,发现微加工的尺寸和理论设计尺寸相吻合;测试了所加工的无源光子晶体光子带隙和有源光子晶体的发光谱. 实验证明聚焦离子束可以研制二维光子晶体及相关光子晶体器件.

二维棋盘格子复式晶格的完全光子带隙研究
Study of complete photonic band gap in two-dimensional chessboard of non-Bravais lattice

汪静丽, 陈鹤鸣
物理学报. 2007, 56 (2): 922-926      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.922
全文: [PDF 268 KB] 下载:(1342)
摘要
设计了一种棋盘格子复式晶格的二维光子晶体:在二维正方形格子中,把截面为正方形的柱子旋转45°,同时在每个原胞中心引入一个圆形截面的柱子构成的光子晶体结构. 用平面波展开计算棋盘格子复式晶格的完全光子带隙,结果表明:棋盘格子复式晶格的完全光子带隙的Δω/ω比值几乎是普通棋盘格子的5倍,完全光子带隙的个数也增加. 与其他复式结构相比较,发现其最佳的Δω/ω比值是一类粗锐复合结构光子晶体的2.1倍.

遗传算法优化设计三角晶格光子晶体
Design of triangular lattice photonic crystals using genetic algorithms

龚春娟, 胡雄伟
物理学报. 2007, 56 (2): 927-932      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.927
全文: [PDF 264 KB] 下载:(1152)
摘要
将遗传算法应用于三角晶格光子晶体的禁带设计过程. 考虑到可制备性,算法以第五能级下最大绝对禁带为优化目标,采用粗粒度像素表示原胞结构. 通过引入傅里叶变换数据备份机制以提高禁带计算速度和算法效率,从而快速搜索到了具有较大绝对禁带的“介质空气柱”散射体形状的三角晶格光子晶体,其最大绝对禁带的相对宽度值(绝对禁带宽度和中心高度的比值)为23.8%.

多个超短脉冲相干叠加构成窄带平顶长脉冲的研究
Research on the formation of narrow bandwidth long flat-top pulse via coherent addition of ultra-short pulses

马再如, 冯国英, 陈建国, 朱启华, 曾小明, 刘文兵, 周寿桓
物理学报. 2007, 56 (2): 933-940      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.933
全文: [PDF 346 KB] 下载:(1417)
摘要
利用超短脉冲放大过程中的光谱增益窄化效应以及标准具的滤波作用,提出了基于再生放大器的多脉冲相干叠加方案,并对该方案在多脉冲叠加阶段的工作原理进行了分析;在小信号增益区内,对多个超短脉冲相干叠加进行了理论分析和数值计算,数值模拟的结果表明,影响形成窄带平顶长脉冲的基本关系为子脉冲宽度、再生放大器中的损耗及其与振荡器的长度失配量对构成脉冲时间波形影响很大,而对其频谱影响很小;叠加脉冲个数、标准具的通带宽度对构成脉冲波形和光谱均有影响.

基于高非线性光子晶体光纤Sagnac环形镜的全光开关
A all-optical switching based on highly nolinear photonic crystal fiber Sagnac loop mirror

刘建国, 开桂云, 薛力芳, 张春书, 刘艳格, 王 志, 郭宏雷, 李 燕, 孙婷婷, 袁树忠, 董孝义
物理学报. 2007, 56 (2): 941-945      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.941
全文: [PDF 216 KB] 下载:(1530)
摘要
设计了一种新颖的、低开关功率的全光开关. 将高非线性光子晶体光纤和双向抽运掺饵光纤放大器引入Sagnac环形镜内,破坏了环形镜的对称性,利用交叉相位调制作用使反向传输的两路信号光产生非线性相移,从而实现开关效应. 理论分析表明:开关功率与放大器的增益倍数和光子晶体光纤非线性系数的积成反比,在实验中所得开关功率约40 mW,消光比约为15.9 dB,并且信号光透过率随脉冲控制光峰值功率呈余弦变化,实验结果与理论分析相吻合.

椭圆空气孔微结构光纤限制损耗的分析
Analysis of confinement loss in microstructured optical fibers with elliptical air holes

王 健, 雷乃光, 余重秀
物理学报. 2007, 56 (2): 946-951      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.946
全文: [PDF 275 KB] 下载:(1065)
摘要
以完美匹配层为边界条件,用复有限元法分析了椭圆空气孔三角形微结构光纤中基模的限制损耗.数值结果表明: 当孔间距,空气填充率和空气孔环数增大时,基模的限制损耗减小.从计算结果还可以得出:限制损耗与基模的偏振有关,随着孔间距,空气填充率和孔的椭圆率的增大,y偏振模与x偏振模的限制损耗比也增大.最后,提出了两种可实现光单偏振,单模传输的高非线性微结构光纤.

基于半导体光放大器的光控器件中控制光的性能分析
Performance analysis of control pulse in optical controlled apparatus based on semiconductor optical amplifier

李亚捷, 吴重庆, 王拥军, 唐清善
物理学报. 2007, 56 (2): 952-957      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.952
全文: [PDF 238 KB] 下载:(1112)
摘要
在O-RPR(optical resitient packet ring)光弹性分组环的基础上分析了在双环耦合全光缓存器这一基于半导体光放大器(SOA)的光控器件中要顺利实现数据的读写控制对光控制层功率提出的要求及其影响因素,讨论了由于信号光脉冲形状不是理想方波而造成的啁啾及脉冲压缩现象,分析了控制光功率波动及其信噪比对输出数据造成的影响. 得到的结论对其他基于SOA的光控器件同样具有借鉴意义.

掺铒孔辅助导光光纤的特性研究与优化设计
Erbium-doped hole-assisted lightguide fiber: structural study and optimization

郑 凯, 常德远, 傅永军, 魏 淮, 延凤平, 简 伟, 简水生
物理学报. 2007, 56 (2): 958-967      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.958
全文: [PDF 465 KB] 下载:(1156)
摘要
掺铒孔辅助导光光纤是由掺铒的高折射率纤芯、低折射率包层和少量的空气孔组成. 采用有限元法分析了掺铒孔辅助导光光纤的模式特性;给出了数值计算截止波长和模场直径的方法;提出了改进的平均粒子数反转度迭代算法来数值计算掺铒光纤放大器的增益和噪声系数. 研究空气孔对掺铒孔辅助导光光纤的截止波长、模场直径和放大器的增益系数的影响. 发现:减小相对孔芯距的值,可使截止波长向短波长移动,减小模场直径的值;当孔的相对大小较大时,截止波长、模场直径和增益的最大值基本上不随孔的相对大小的增大而改变. 最后,综合考虑掺铒光纤基模和二阶模的截止波长、与普通单模光纤的熔接损耗、放大器的增益和噪声系数等因素,优化设计了掺铒孔辅助导光光纤的四个结构参量——纤芯半径、纤芯与包层的折射率差、相对孔芯距和孔的相对大小.
流体、等离子体和放电

相对论效应对大振幅电子等离子体振荡破裂影响的数值模拟
Vlasov simulation of the relativistic effect on the breaking of large amplitude plasma waves

徐 慧, 盛政明, 张 杰
物理学报. 2007, 56 (2): 968-976      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.968
全文: [PDF 502 KB] 下载:(1387)
摘要
通过数值求解符拉索夫方程和泊松方程,研究了相对论效应和温度效应对等离子体振荡破裂的影响. 不考虑相对论效应情况下,初始扰动幅度较小时,不会发生等离子体振荡破裂,系统具有时间周期性. 此时电子温度的增加,会使得等离子体振荡最大幅度减小. 考虑相对论效应时,即使初始的等离子体电子密度扰动幅度不大,随着时间演化,相对论效应也能导致等离子体振荡破裂,而且初始电子密度扰动越小,产生等离子体振荡破裂所需时间越长. 在初始电子密度扰动较大时,无论考虑和不考虑相对论效应都会出现波破裂,但两者的结果有很大不同. 此外温度效应会降低能发生等离子体波破裂的阈值;等离子体波的相速度越大,能产生的波破裂现象也越明显.

感应耦合等离子体刻蚀InP/InGaAsP二维光子晶体结构的研究
Inductively coupled plasma etching of two-dimensional InP/InGaAsP-based photonic crystal

马小涛, 郑婉华, 任 刚, 樊中朝, 陈良惠
物理学报. 2007, 56 (2): 977-981      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.977
全文: [PDF 250 KB] 下载:(1963)
摘要
为实现基于InP/InGaAsP材料的二维光子晶体结构低损伤、高各向异性的干法刻蚀,研究了对InP材料基于Cl2/BCl3气体的感应耦合等离子体刻蚀. 从等离子体轰击使衬底升温的角度分析了刻蚀机理,发现离子轰击加热引起的侧蚀与物理溅射在侧壁再沉积之间处于平衡时可以得到高各向异性刻蚀,平衡点将随ICP功率增高而向偏压减小方向移动,从而在近203 V偏压下得到陡直的侧壁. 在优化气体组分后,成功实现了光子晶体结构高各向异性的低偏压刻蚀.

利用渡越辐射研究超热电子在固体靶中的输运过程
Study of transport of hot electrons in solid targets using transition radiation

王光昶, 郑志坚, 谷渝秋, 陈 涛, 张 婷
物理学报. 2007, 56 (2): 982-987      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.982
全文: [PDF 287 KB] 下载:(1413)
摘要
为了探索超热电子的输运过程,在100 TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学CCD相机和OMA光学多道分析仪,分别在靶背表面法线方向测量了光发射空间分布图案和光谱. 实验测量结果显示,光发射空间分布图案呈圆盘状,在圆盘中明亮而强的光信号呈局部化分布,该现象表明,超热电子在输运的过程中存在成丝效应,引起严重的不稳定性;光发射光谱在3倍频和3/2倍频附近出现尖峰,分别是3次谐波和3/2次谐波,这一现象归因于超热电子束在传输的过程中产生的微束团而引起的相干渡越辐射(CTR);光发射光强随靶厚度的增加而减小.
基本粒子物理学与场

几种典型背景中Green-Schwarz超弦的κ-对称性
The κ-symmetry of Green-Schwarz superstring in some typical background

王展云, 王晓辉, 石康杰, 岳瑞宏
物理学报. 2007, 56 (2): 755-763      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.755
全文: [PDF 378 KB] 下载:(1037)
摘要
Metsaev和Tseytlin(MT)给出的AdS5S5背景中Green-Schwarz(GS) IIB超弦的Polyakov作用量可以写成等价的Nambu-Goto形式.对于这种形式,给出了新的与靶空间的流有关的投影算子,并用其构造了使作用量不变的局域κ-变换.κ-对称性的这种新方案是由Schwarz对于GS模型提出的.由于MT模型与GS模型有所不同,文中所构造的局域κ-变换有一些新的特点,且适用于其他类似于MT模型的系统.文中分别以AdS5S1背景中IIB弦及Polyakov新提出的模型为例,构造了κ-对称性的靶空间形式.
核物理学

核对称轴不同相对取向对熔合动力学的影响
The influence of nuclear orientation in fusion dynamics

贾 飞, 徐瑚珊, 陈若富, 张宏斌, Avazbek Nasirov, 李君清, Scheid W.
物理学报. 2007, 56 (2): 764-768      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.764
全文: [PDF 198 KB] 下载:(991)
摘要
计算了核对称轴不同相对取向时的熔合位垒.基于双核模型观念,考虑了熔合与准裂变的竞争,通过数值法求解主方程,计算了76Ge+208Pb,48Ca+244Pu核对称轴不同相对取向对熔合概率的影响,探索了最有利于超重元素合成的弹靶相对取向.取向不同时,对熔合反应的影响较大,计算结果表明弹靶碰撞为腰对腰时,更有利于发生熔合反应.
原子和分子物理学

BeH,BeD,BeT分子基态(X2Σ+)的结构与势能函数
Structures and potential energy functions of the ground states of BeH, BeD, BeT molecules

徐 梅, 汪荣凯, 令狐荣锋, 杨向东
物理学报. 2007, 56 (2): 769-773      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.769
全文: [PDF 192 KB] 下载:(1667)
摘要
采用量子力学从头算方法,运用二次组态相互作用QCISD(T)/aug-cc-pVTZ和电子相关单双耦合簇CCSD(T)/6-311++G(3df,2pd)研究了BeH,BeD,BeT分子基态的结构与势能函数,计算出了这些分子的光谱数据(ωeωeχeBeαeDe),结果与实验光谱数据吻合较好.这表明上述分子基态的势能函数可用经修正的Murrell-Sorbie+c6函数来表示.

双色激光场中高次谐波转化效率的提高
The enhancement of efficiency of high-order harmonic generation in two-color laser field

张春丽, 祁月盈, 刘学深, 丁培柱
物理学报. 2007, 56 (2): 774-780      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.774
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摘要
采用渐近边界条件和辛算法数值求解双色激光场与模型P?schl-Teller势相互作用的含时Schr?dinger方程,计算了电离概率、平均位移、高次谐波以及跃迁概率;数值结果显示添加6倍频光的双色激光场能使高次谐波转化效率明显提高.分析了双色激光场极大地提高高次谐波转化效率的机理,并且通过对产生特定级次谐波的跃迁概率的计算,给出高次谐波转化效率提高的具体数值.

组氨酸和精氨酸的太赫兹光谱研究
Vibrational spectrum of histidine and arginine in THz range

王卫宁, 李元波, 岳伟伟
物理学报. 2007, 56 (2): 781-785      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.781
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摘要
采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)测试和理论模拟相结合的方法,研究了组氨酸和精氨酸在THz波段的光谱特性.THz-TDS测试的有效光谱范围为0.2—2.8 THz,在该波段得到样品的特征吸收峰分别位于0.88,1.64,2.23 THz(组氨酸)和0.99,1.47,2.60 THz(精氨酸);运用Gaussian03半经验理论PM3和AM1算法,计算了两种分子在0.1—10.0 THz波段的振动吸收谱,结果表明它们在该波段均具有多个特征吸收,其中在0.2—2.8 THz波段的吸收峰位与实验吸收峰位相互对应并且符合较好;给出了与光谱特征吸收对应的分子振转模型,为认识分子对THz波的响应机制提供了帮助,也为分子鉴别及更宽有效光谱区的实验测试研究提供了科学依据.
凝聚物质:结构、热学和力学性质

深过冷Ag-Cu-Ge三元共晶合金的相组成与凝固特征
Phase constitution and solidification characteristics of undercooled Ag-Cu-Ge ternary eutectic alloy

梅策香, 阮 莹, 代富平, 魏炳波
物理学报. 2007, 56 (2): 988-993      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.988
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摘要
在Ag38.5Cu33.4Ge28.1三元共晶合金的深过冷实验中,获得的最大过冷度为175 K(0.22TE). XRD分析表明,不同过冷条件下其共晶组织均由(Ag),(Ge)和η(Cu3Ge)三相组成. 在小过冷条件下,三个共晶相协同生长,凝固组织粗大.随着过冷度的增大,共晶组织明显细化,(Ge)相与其他两相分离,以初生相方式生长,而(Ag)相与η相始终呈二相层片共晶方式共生生长. 当过冷度超过80 K时,初生相(Ge)由小过冷时的块状转变为具有小面相特征的枝晶方式生长. 部分小面相(Ge)枝晶出现规则的花状,花瓣数介于5—8之间,并且过冷度越大(Ge)相越容易分瓣. 花状(Ge)枝晶的晶体表面为{111}晶面簇,择优生长方向为〈100〉晶向族.

液晶磁致旋光的研究
Research of magneto-optical rotation of liquid crystal

任广军, 姚建铨, 王 鹏, 张 强, 张会云, 张玉萍
物理学报. 2007, 56 (2): 994-998      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.994
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摘要
利用矩阵方法分析了液晶的旋光效应,导出了液晶旋光的矩阵表示. 利用JG-3型连续可调谐磁场仪搭建实验装置,红外1350 nm激光器做光源,测量了偏振光通过磁场作用下BL-009型向列相液晶的旋光角,详细分析了磁场对液晶旋光性能的影响. 通过实验测试,对液晶的阈值磁场强度进行了讨论,同时对实验结果进行了理论上的分析,得出了液晶旋光角随磁场与液晶盒表面夹角而变化的结论,验证了液晶分子轴的旋转方向与磁场的方向无关,这为更好的研究液晶的特性以及液晶器件的设计具有重要的参考价值.

压痕塑性变形诱导非晶合金的晶化
Indentation-induced crystallization in a metallic glass

闫志杰, 李金富, 周尧和, 仵彦卿
物理学报. 2007, 56 (2): 999-1003      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.999
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摘要
利用透射电镜研究了Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5非晶合金的Vickers压痕内微观结构的变化. 结果发现,压痕塑性变形诱导非晶合金发生了晶化,在压头棱角下面的区域内有尺寸大于1 μm的晶体析出. 选区电子衍射分析表明,该析出相是稳定的CuZr2或NiZr2四方晶体,而没有析出该非晶合金在加热过程中的初生相二十面体准晶相,说明非晶合金的机械稳定性与热稳定性是有区别的. 打压痕过程中的温度升高是可以忽略的,本工作进一步证实了塑性变形诱导非晶合金晶化的主要动力是粘性流动而非局部热效应.

纳米镍粉体的晶格膨胀
Lattice expansion of Ni nanopowders

魏智强, 夏天东, 王 君, 吴志国, 闫鹏勋
物理学报. 2007, 56 (2): 1004-1008      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1004
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摘要
采用阳极弧放电等离子体技术成功制备了各种不同晶粒尺寸的纳米镍粉体材料,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)等测试手段对所制备的样品的晶体结构、晶格参数、形貌、粒度进行性能表征. 实验结果表明:阳极弧等离子体法制备的镍纳米粉的晶体结构与相应的块物质相同,为fcc结构的晶态. 不同晶粒尺寸的纳米镍粉体的晶格常数均大于完整单晶镍的晶格常数,晶格畸变表现为晶格膨胀. 晶格常数和晶胞体积随着晶粒尺寸的减小而增大,晶格畸变量与晶粒尺寸的倒数成正比. 镍纳米粉体的晶格膨胀主要是由于受到表面能和表面张力的作用而引起的,可以利用纳米晶体的热力学理论作定性解释.

硅纳米颗粒在碳纳米管表面生长的分子动力学模拟
Molecular dynamics simulation of formation of silicon nanoparticles on surfaces of carbon nanotubes

孟利军, 张凯旺, 钟建新
物理学报. 2007, 56 (2): 1009-1013      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1009
全文: [PDF 284 KB] 下载:(1495)
摘要
采用分子动力学模拟方法研究了硅纳米颗粒在碳纳米管上的生长,并分析了这种复合材料的基本结构.研究表明,由于硅原子和碳纳米管之间的相互作用以及碳纳米管的巨大的表面曲率,硅原子在碳纳米管表面不是形成覆盖碳纳米管的二维薄膜,而是生成具有三维结构的硅纳米颗粒.小纳米颗粒的结构和无基底条件下生成的颗粒结构基本一致.对于大纳米颗粒,不同于无基底条件下形成的球状纳米晶体硅结构,硅纳米颗粒沿管轴方向伸长,其结构为类似于硅晶体的无定形网络结构.

温度梯度法生长Nd:YAG激光晶体的核心分布
Core center distribution of Nd∶YAG crystal grown by Temperature gradient technique

姜本学, 徐 军, 李红军, 王静雅, 赵广军, 赵志伟
物理学报. 2007, 56 (2): 1014-1019      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1014
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摘要
用温度梯度法生长了直径为75 mm大尺寸的Nd∶YAG激光晶体,通过退火排除了生长过程中进入晶体的碳原子. 用正交偏光显微镜观察了晶体的核心分布以及生长条纹. 测试了室温下的吸收谱并利用吸收谱研究了Nd离子在YAG晶体中的分布. 比较了温度梯度法与提拉法生长晶体的区别.

石墨颗粒/CuAlMn形状记忆合金复合材料中的位错内耗峰
The internal friction related to dislocation peak in a graphite particulate CuAlMn shape memory alloy composite

孙 蔚, 王清周, 韩福生
物理学报. 2007, 56 (2): 1020-1026      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1020
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摘要
利用渗流技术制备出了以石墨颗粒为阻尼增强相、以Cu-11.9Al-2.5Mn(wt%)形状记忆合金为基体的复合材料,对该合金的内耗行为进行了研究. 在淬火态样品的内耗-温度曲线上观察到两个内耗峰,分别位于240 ℃和370 ℃附近. 对其中低温峰的变化规律和机理进行了研究. 实验发现,低温峰仅在复合材料中出现,峰位与频率无关,峰高随频率升高而上升;随升温速率增加,峰高增加,峰位移向高温;随石墨颗粒体积分数增加,峰高增加;经多次热循环后该内耗峰消失. 由以上特征和微观观察,可以证明该峰起因于外加交变应力与位错的相互作用.

干法刻蚀影响应变量子阱发光的机理研究
Effect of dry etching on light emission of InAsP/InP SMQWs

曹 萌, 吴惠桢, 刘 成, 劳燕锋, 黄占超, 谢正生, 张 军, 江 山
物理学报. 2007, 56 (2): 1027-1031      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1027
全文: [PDF 200 KB] 下载:(1132)
摘要
采用感应耦合等离子体刻蚀技术对InAsP/InP应变多量子阱和InAsP/InGaAsP应变单量子阱材料的覆盖层进行了不同厚度的干法刻蚀. 实验结果表明,干法刻蚀后量子阱光致荧光强度得到了不同程度的增强. 干法刻蚀过程不仅增加了材料表面粗糙度,同时使其内部微结构发生变化. 采用湿法腐蚀方法去除表面变粗糙对量子阱发光特性的影响,得到干法刻蚀覆盖层20 nm后应变单量子阱微结构变化和其表面粗糙度变化两个因素分别使荧光强度提高1.8倍和1.2倍的结果.

InN薄膜的氧化特性研究
The oxidation characteristics of InN films

谢自力, 张 荣, 修向前, 刘 斌, 朱顺明, 赵 红, 濮 林, 韩 平, 江若琏, 施 毅, 郑有炓
物理学报. 2007, 56 (2): 1032-1035      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1032
全文: [PDF 147 KB] 下载:(1349)
摘要
研究了InN薄膜在不同氧气氛中的氧化特性. 研究表明,在400 ℃以下,InN薄膜很难被氧化,而金属In很容易被氧化. 因此富In的InN薄膜的氧化在400 ℃以下主要是金属In的氧化,在400 ℃以上为金属In和InN的同时被氧化. 在400 ℃以上的氧化过程中,InN的表观氧化速率非常慢,这可能和InN的高温分解有关. InN的湿氧和干氧氧化结果说明湿氧氧化速率比干氧快.

Delta掺杂制备p-GaN薄膜及其电性能研究
Studies on electrical properties of delta-doping p-GaN films

李 彤, 王怀兵, 刘建平, 牛南辉, 张念国, 邢艳辉, 韩 军, 刘 莹, 高 国, 沈光地
物理学报. 2007, 56 (2): 1036-1040      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1036
全文: [PDF 197 KB] 下载:(2130)
摘要
采用Delta掺杂技术制备了p型氮化镓薄膜,并利用原子力显微镜、霍尔测试、X射线衍射、荧光光谱等测试手段对样品的形貌和电导性能进行了分析,发现Delta掺杂样品比均匀掺杂样品晶体质量和电导性能都有很大提高,说明Delta掺杂可有效抑制缺陷,并对缺陷抑制机理进行了讨论;最后,对掺杂前的预通氨过程作了深入的研究,结果发现,预通氨对掺杂不益.

一维Klein-Gordon双原子链中的能隙呼吸子
Gap breathers in the one-dimensional Klein-Gordon diatomic chain

李宓善, 田 强
物理学报. 2007, 56 (2): 1041-1047      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1041
全文: [PDF 349 KB] 下载:(932)
摘要
采用旋转波近似,讨论一维Klein-Gordon双原子链中的能隙呼吸子. 在驻波边界条件下数值求解一维Klein-Gordon双原子链晶格振动的运动方程组,得到不同耦合系数、不同非线性系数以及不同原子质量比情况下的以重原子为中心的对称模能隙呼吸子. 随着耦合系数的增大,原子之间的耦合作用增强,呼吸子的空间扩展范围增大;非线性作用越大,能隙呼吸子局域化越强;随着原子质量差的增大,呼吸子在空间越来越局域.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质

N掺杂锐钛矿TiO2电子结构的第一性原理研究
First-principles study of the electronic structure of N-doping anatase TiO2

徐 凌, 唐超群, 戴 磊, 唐代海, 马新国
物理学报. 2007, 56 (2): 1048-1053      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1048
全文: [PDF 343 KB] 下载:(3558)
摘要
为了研究N掺杂对锐钛矿型TiO2电子结构的影响,进而揭示N掺杂导致锐钛矿型TiO2的禁带宽度变小的机理,对N掺杂TiO2进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究. 通过对能带、态密度及电子分布密度图的分析,发现在N掺杂后,N原子与Ti原子在导带区,发生了强烈的相互关联作用,致使Ti原子3d轨道上的电子向N原子2p轨道发生移动,使得导带降低了,从而使得TiO2导带的禁带宽度变小.理论预测可以发生红移现象,与实验结果对比分析,理论与实验基本相符.

基于碳纳米管场效应管构建的纳电子逻辑电路
Nanoelectronic logic circuits with carbon nanotube transistors

李萍剑, 张文静, 张琦锋, 吴锦雷
物理学报. 2007, 56 (2): 1054-1060      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1054
全文: [PDF 264 KB] 下载:(1790)
摘要
展示了由碳纳米管场效应管构成的三种逻辑电路,分别为单个p型碳纳米管场效应管的开关电路、由集成在同一片硅片上的单个p型碳纳米管场效应管和单个n型掺氮碳纳米管场效应管构成的互补型反相器,以及两个独立的p型碳纳米管场效应管构成的或非门. 其中p型碳纳米管场效应管以单壁碳纳米管作为沟道,而n型碳纳米管场效应管则以掺氮的多壁碳纳米管作为沟道,器件的源漏电极均为铂电极.

ZnO薄膜的激子能量和束缚能的计算
Calculation of exciton energies and binding energies in ZnO film

熊 稳, 赵 铧
物理学报. 2007, 56 (2): 1061-1065      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1061
全文: [PDF 178 KB] 下载:(1975)
摘要
采用有效质量近似,将耦合在一起的6×6价带本征方程分开来考虑, 取激子试探波函数为z方向和x-y平面分离的形式,用变分法计算了ZnO薄膜重空穴带激子基态能、第一激发态能、束缚能和激子的半径随薄膜厚度的变化关系,并讨论了电子波函数的量子隧穿效应对厚度d<2.0 nm薄膜的能量修正.

有限温度下二维Heisenberg铁磁系统的声子衰减
Phonon damping in two-dimensional Heisenberg ferromagnetic system at finite temperature

成泰民
物理学报. 2007, 56 (2): 1066-1074      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1066
全文: [PDF 437 KB] 下载:(1172)
摘要
在二维正方Heisenberg铁磁系统的基础上建立了磁振子-声子相互作用模型. 利用松原格林函数理论研究了系统的声子衰减,计算了布里渊区的主要对称点线上的声子衰减曲线. 发现在第一布里渊区,在Δ线上,横向声频支声子无衰减,在Z线上,纵向声频支声子无衰减;横向声频支声子衰减比纵向声频支声子衰减至少大一个数量级,并讨论了各项参数的变化对横向声频支声子衰减与纵向声频支声子衰减的影响. 根据声子衰减与声子寿命的关系,声子衰减与声子态密度的关系,可以讨论横向声频支声子与纵向声频支声子的寿命与态密度.

Snapback应力引起的90 nm NMOSFET's栅氧化层损伤研究
Investigation of snapback stress induced gate oxide defect for NMOSFET’s in 90 nm technology

朱志炜, 郝 跃, 马晓华, 曹艳荣, 刘红侠
物理学报. 2007, 56 (2): 1075-1081      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1075
全文: [PDF 291 KB] 下载:(2302)
摘要
实验结果发现突发击穿(snapback),偏置下雪崩热空穴注入NMOSFET栅氧化层,产生界面态,同时空穴会陷落在氧化层中.由于栅氧化层很薄,陷落的空穴会与隧穿入氧化层中的电子复合形成大量中性电子陷阱,使得栅隧穿电流不断增大.这些氧化层电子陷阱俘获电子后带负电,引起阈值电压增大、亚阈值电流减小.关态漏泄漏电流的退化分两个阶段:第一阶段亚阈值电流是主要成分,第二阶段栅电流是主要成分.在预加热电子(HE)应力后,HE产生的界面陷阱在snapback应力期间可以屏蔽雪崩热空穴注入栅氧化层,使器件snapback开态和关态特性退化变小.

反应磁控溅射ZnO/MgO多量子阱的光致荧光光谱分析
Room-temperature photoluminescence of ZnO/MgO multiple quantum wells deposited by reactive magnetron sputtering

辛 萍, 孙成伟, 秦福文, 文胜平, 张庆瑜
物理学报. 2007, 56 (2): 1082-1087      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1082
全文: [PDF 239 KB] 下载:(1211)
摘要
采用反应射频磁控溅射方法,在Si(001)基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO/MgO多量子阱.利用X射线反射、X射线衍射、电子探针,光致荧光光谱等表征技术,研究了ZnO/MgO多量子阱的结构、成份和光致荧光特性.研究结果表明,多量子阱的调制周期在1.85—22.3 nm之间,所制备的多量子阱具有量子限域效应,导致了室温光致荧光峰的蓝移,并观测到了量子隧穿效应引起的荧光效率下降.建立了基于多声子辅助激子复合跃迁理论的室温光致荧光光谱优化拟合方法,通过室温光致荧光光谱拟合发现,ZnO/MgO比ZnO/ZnMgO多量子阱具有更大的峰位蓝移,探讨了导致光致荧光光谱展宽的可能因素.

微腔结构顶发射有机发光器件
Top-emitting organic light-emitting devices with cavity effect

曹 进, 刘 向, 张晓波, 委福祥, 朱文清, 蒋雪茵, 张志林, 许少鸿
物理学报. 2007, 56 (2): 1088-1092      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1088
全文: [PDF 202 KB] 下载:(1747)
摘要
以Ag/ITO为全反射阳极,以Al/Ag为半透明复合阴极,制备了绿色、蓝色两种微腔结构顶发射有机发光器件,研究了微腔效应对顶发射器件颜色的影响,通过调节光程,实现了用同一种有机发光层制备出不同波长的发射.Alq基顶发射器件得到波长峰值从500 nm到584 nm的不同颜色的器件,发光光谱半高宽由传统器件的100 nm窄化到20—40 nm,最高电流效率1.77 cd/A.蓝光顶发射器件发光峰值从464 nm变化到532 nm,半高宽由传统器件的65 nm窄化到17—21 nm,并得到色坐标为(0.141,0.049)的深蓝色顶发射有机发光器件.

水分子对碳链的输运性质影响的第一性原理研究
First principles study on the effects of the H2O molecules on the transport properties of a carbon wire

周艳红, 许 英, 郑小宏
物理学报. 2007, 56 (2): 1093-1098      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1093
全文: [PDF 241 KB] 下载:(1287)
摘要
用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法研究了水分子对7个碳原子组成的一维原子链的输运性质的影响.碳原子链放在具有有限截面的Al(100)电极中.研究发现,碳原子链上的水分子的数目和放置的位置的不同将对体系输运性质产生很大的影响.特别是,单个H2O分子对碳链平衡电导的影响随其摆放位置的不同而出现奇偶振荡,例如,当位于奇数编号的碳原子上时,电导取极大值,当位于偶数编号的碳原子上时,取极小值.将两个H2O分子置于不同的碳原子正上方时,在不同的位置平衡电导相差很大,在某些特殊的情况下原本受到抑止的第三个本征通道也有较大的贡献.此外,还研究了放置两个水分子时,体系的电流-电压(I-V)特性,随着水分子的数目和放置的位置不同,某些情况可能出现较大幅度的负微分电阻,而在另一些情况下却没有出现.

多个侧向链对横向量子线传输性质的调制
Modulation of electron transport though the quantum wire by many side-coupled quantum chains

孟海卫, 姜东涛, 戴振宏
物理学报. 2007, 56 (2): 1099-1104      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1099
全文: [PDF 227 KB] 下载:(1094)
摘要
利用递推格林函数方法,研究了与多个量子点间无相互作用的量子链相耦合的横向量子线的电子输运特性,发现量子链上格点的个数NU与侧向无限或有限量子链个数N对横向量子线输运性质的不同调制规律.由计算可知,利用格林函数可以方便的对传输构型及传输链中的格点数进行调解,从而得到各种人为量子器件的输运性质.

SiGe电荷注入晶体管的直流特性模型
Mathematical model of DC characteristic of SiGe charge injection transistors

舒 斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 宣荣喜, 戴显英
物理学报. 2007, 56 (2): 1105-1109      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1105
全文: [PDF 219 KB] 下载:(1149)
摘要
为了能直观地体现SiGe/Si电荷注入晶体管的收集极电流与漏源电压的关系,利用输入端SiGe/Si量子阱中二维空穴气的隧道模型,建立起此类器件的输入输出数学模型,并利用MATLAB软件对所建模型进行了模拟,结果显示在漏源电压约为1.5 V时,漏电流出现较强的负微分电阻效应,与文献报道结果符合.

多晶薄膜表面粗化与生长方式转变
Surface roughening and growth mode transition of polycrystalline thin films

杨吉军, 徐可为
物理学报. 2007, 56 (2): 1110-1115      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1110
全文: [PDF 279 KB] 下载:(998)
摘要
采用原子力显微镜研究了磁控溅射多晶薄膜表面粗化行为对归一化沉积温度Ts/Tm(Ts是沉积温度,Tm是材料熔点)的依赖性与薄膜生长方式转变行为.随着Ts/Tm增加,薄膜表面粗糙度增加,而表征粗糙度随时间演化特征的生长指数β历经了先减小再增加的过程.βTs/Tm的依赖关系反映了薄膜生长方式的转变行为,即薄膜生长依次由随机生长方式向表面扩散驱动生长方式与异常标度行为生长方式转变.在低于体扩散控制薄膜生长的温度时,晶界扩散机理导致多晶薄膜的表面粗化的异常标度行为.

Co掺杂对ZnO薄膜结构和性能的影响
Influence of Co doping on ZnO film

杨景景, 方庆清, 王保明, 王翠平, 周 军, 李 雁, 刘艳美, 吕庆荣
物理学报. 2007, 56 (2): 1116-1120      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1116
全文: [PDF 238 KB] 下载:(1539)
摘要
采用PVA溶胶-凝胶方法,在玻璃衬底上制备了Zn1-xCoxO薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)研究了不同Co含量对其微结构的影响.采用振动样品磁强计(VSM)测量了Zn0.88Co0.12O样品室温下的磁性.采用荧光光谱仪研究了Zn1-xCoxO样品室温下的发光特性,分析掺杂含量对其发光性能的影响,发现随着掺杂含量的增加,蓝光发光峰有一定的红移现象.

Co0.9Fe0.1薄膜面内元素分辨的磁各向异性
Element-specific in-plane magnetic anisotropy in Co0.9Fe0.1 films

郭玉献, 王 劼, 徐彭寿, 李红红, 蔡建旺
物理学报. 2007, 56 (2): 1121-1126      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1121
全文: [PDF 234 KB] 下载:(1396)
摘要
利用X射线磁性圆二色技术对Co0.9Fe0.1薄膜面内元素分辨的磁各向异性进行了研究,通过剩磁模式测量不同磁化方向的样品组分原子单位空穴磁矩的变化,发现除了在生长的磁诱导方向存在易磁化轴外,在与该轴垂直的方向还存在一个类似易轴的软磁化轴;面内的两个难磁化轴与易磁化轴取向大约成66°夹角,从而构成了面内双轴磁各向异性;对不同组分元素,其单位空穴磁矩随磁化方向的变化趋势基本相同,不同磁化方向Fe原子单位空穴的磁矩值约为Co的对应值的87%,反映了Fe原子和Co原子之间存在着强烈的铁磁性耦合.

SrTiO3掺杂La-K-Mn-O系统的电磁性质
Magnetic and electronic transport properties of SrTiO3-doped La-K-Mn-O system

吴 坚, 张世远
物理学报. 2007, 56 (2): 1127-1134      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1127
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摘要
用溶胶-凝胶制备了La0.833K0.167MnO3-SrTiO3 (LKMO/STO)系列样品,并研究了它们的结构、磁性和输运特性.X射线衍射实验表明,1200℃烧结的LKMO/STO (STLK12)是一个均匀的固溶相.其电阻率表现为绝缘体的行为,而纯La0.833K0.167MnO3 (LKMO)样品随温度的升高则有金属-绝缘体转变.在低场下(μ0H=0.02 T),对STLK12样品,当温度从220 K降低到4 K时,磁电阻从0.2%升高到11%.在高场下(μ0H=5.5 T),随着温度降低,磁电阻几乎是线性增大.在4.2 K时,达到65%.比纯LKMO样品40%的磁电阻高出了25%. 我们用晶界处的自旋极化隧穿效应定性地解释了这种增强的磁电阻效应.

Nd-Fe-B/FeCo多层纳米复合膜的结构和磁性
Nanostructure and hard magnetic properties of exchange coupled Nd-Fe-B/FeCo multilayer films

敖 琪, 张瓦利, 张 熠, 吴建生
物理学报. 2007, 56 (2): 1135-1140      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1135
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摘要
制备了Nd28Fe66B6/Fe50Co50多层纳米复合磁性薄膜,对溅射态和650℃退火处理15 min试样的相成分分析和微结构的观察显示,溅射态薄膜呈非晶态,经650℃退火处理15 min后,薄膜主要相成分为硬磁性Nd2Fe14B相和软磁性相FeCo(110)相.Nd2Fe14B相呈柱状,其易磁化c轴垂直于膜面,尺寸约10 nm.在硬磁性相和软磁性相之间存在少量富Nd相和非晶态,富Nd相大小约7 nm.磁性测量和分析表明,1)该系列薄膜退火态具有垂直于膜面的磁晶各向异性.2)对于固定厚度(10 nm)层Nd-Fe-B和不同厚度(tFeCo=1—100 nm)层FeCo多层纳米复合膜,剩磁随软磁相FeCo 厚度的增加快速增加,而矫顽力则减小.当tFeCo=5 nm时,最大磁能积达到200 kJ/m3. 3)硬磁相Nd-Fe-B层和软磁相FeCo层之间交换耦合导致剩磁和磁能积增强.

稀磁半导体Hg0.89Mn0.11Te磁化强度及磁化率的研究
Magnetization and susceptibility of diluted magnetic semiconductor Hg0.89Mn0.11Te

王泽温, 介万奇
物理学报. 2007, 56 (2): 1141-1145      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1141
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摘要
利用MPMS-7(magnetic property measurement system)型超导量子磁强计对垂直布里奇曼法生长的Hg0.89Mn0.11Te晶片磁化强度变化规律进行了测量.试验采用了两种不同的外场和冷却条件.首先在5 K恒温下,-5200到5200 kA/m范围内改变磁场强度进行了测定.然后维持800 kA/m恒定磁场,分别在有场冷却和无场冷却条件下,从5到300 K范围内改变温度,研究了变温条件下的磁化特性.并采用分子场近似模型,用类布里渊函数,最小二乘法对磁化强度随磁场强度变化的实验结果进行拟合和分析,结果表明,Mn2+离子之间存在反铁磁相互作用.磁化率和温度关系分析表明:在测试范围内Hg0.89Mn0.11Te是单一的顺磁相,在高温区磁化率和温度服从居里-万斯定律,呈线性关系,低于40 K时,磁化率和温度的关系偏离居里-万斯定律,表现出顺磁增强现象.

金属/电介质颗粒复合介质光学双稳的温度效应
Temperature effects of optical bistability of metal/dielectric granular composites

陈国庆, 吴亚敏, 陆兴中
物理学报. 2007, 56 (2): 1146-1151      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1146
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摘要
应用有效媒质近似,结合自洽平均场理论和谱表示方法,研究了金属电介质颗粒复合介质的光学双稳行为与温度的关系.数值计算了不同的入射频率、体积分数和形状因子下光学双稳的温度效应,结果发现,温度对光学双稳的产生、双稳阈值及阈值宽度有很大影响.

Bi4Ge3O12晶体及其熔体结构的高温拉曼光谱研究
High temperature Raman spectra and micro-structure of Bi4Ge3O12 crystal and its melt

张 霞, 万松明, 张庆礼, 殷绍唐, 尤静林, 陈 辉, 王爱华
物理学报. 2007, 56 (2): 1152-1155      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1152
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摘要
研究了BGO晶体在不同温度下(在300—1323 K的温度范围)的拉曼光谱及其熔体的高温拉曼光谱,分析了BGO晶体结构随温度变化的规律及BGO熔体的结构特征.随着温度的升高,BGO晶体的拉曼光谱谱峰都不同程度地向低波数方向移动,也存在不同程度的展宽,同时强度减弱.另外,在BGO熔体中存在[GeO4]和[BiO6]的结构基团;但两种结构之间的联键消失,即在熔体中二者是相互独立的生长基元.

基于铱配合物材料的高效高稳定性有机发光二极管
High-efficiency and high-stability phosphorescent OLED based on new Ir complex

王 军, 魏孝强, 饶海波, 成建波, 蒋亚东
物理学报. 2007, 56 (2): 1156-1161      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1156
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摘要
使用基于重金属Ir的新磷光材料(tpbi)2Ir(acac),制备了多层结构有机发光二极管器件: ITO/CuPc (40 nm)/α-NPD (45 nm)/CBP: (tpbi)2Ir(acac) (3%, 30nm)/BCP(20 nm)/Alq3 (20 nm)/LiF (1 nm)/Al (100 nm).测试了材料的寿命、光谱吸收性质和器件的I-V-L特性.器件在低电压下电流符合热发射注入模型,高电压下I-V呈线形关系.不同偏压下器件发光光谱稳定,多峰拟合结果表明器件光谱由α-NPD发光峰(450 nm),(tpbi)2Ir(acac)主发光峰(518 nm)和肩峰(543 nm)构成.驱动电压为6 V时,器件效率达到最大12.1 lm/W,此时亮度为136 cd/m2,器件亮度最大为13500 cd/m2,此时效率为0.584 lm/W.

Gd2O3:Eu3+纳米晶的燃烧合成及光致发光性质
Combustion synthesis and photoluminescence of nanocrystalline Gd2O3:Eu3+

彭智伟, 王玲玲, 刘晃清, 黄维清, 邹炳锁
物理学报. 2007, 56 (2): 1162-1166      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1162
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摘要
采用柠檬酸作燃烧剂用燃烧合成法制备了Gd2O3:Eu3+纳米晶.用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和荧光分光光度计等对Gd2O3:Eu3+纳米晶的结构、形貌和发光性能进行了分析.结果表明:不同柠檬酸与稀土离子配比(C/M)制备的样品经800℃ 退火1 h后,均得到了纯立方相的Gd2O3:Eu3+纳米晶,晶粒尺寸约为30 nm,尺寸分布较窄,其中以C/M=1.0时制备的纳米晶结晶性最好,发光强度最大.Gd2O3:Eu3+纳米晶主发射峰位置均在612 nm处 (5D07F2跃迁),激发光谱中电荷迁移态发生红移,观察到Gd3+向Eu3+的有效能量传递.对柠檬酸与稀土离子配比(C/M)对结晶度、发光性质等的影响也进行了分析和讨论.

深能级缺陷对半绝缘InP材料电学补偿的影响
Influence of deep level defects on electrical compensation in semi-insulating InP materials

杨 俊, 赵有文, 董志远, 邓爱红, 苗杉杉, 王 博
物理学报. 2007, 56 (2): 1167-1171      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1167
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摘要
对铁掺杂和高温退火非掺杂磷化铟制备的两种半绝缘材料的电学补偿和深能级缺陷进行了分析和比较.根据热激电流谱(TSC)测得的深能级缺陷结果,分析了这两种半绝缘InP材料中深能级缺陷对电学补偿的影响.在掺铁半绝缘InP材料中,由于存在高浓度的深能级缺陷参与电学补偿,降低了材料的补偿度和电学性能.相比之下,利用磷化铁气氛下高温退火非掺InP获得的半绝缘材料的深能级缺陷浓度很低,通过扩散掺入晶格的铁成为唯一的深受主补偿中心钉扎费米能级,材料表现出优异的电学性质.在此基础上给出了一个更为广泛的半绝缘InP材料的电学补偿模型.
物理学交叉学科及有关科学技术领域

O2掺杂对SiCOH低k薄膜结构与电学性能的影响
Effect of O2-doping on bonding configuration and electric properties of SiCOH films prepared by decamethylcyclopentasiloxane electron cyclotron resonance plasma

卫永霞, 钱晓梅, 俞笑竹, 叶 超, 宁兆元, 梁荣庆
物理学报. 2007, 56 (2): 1172-1176      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1172
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摘要
以十甲基环五硅氧烷(D5)和氧气(O2)作为反应气体,采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)方法制备了k=2.62的SiCOH薄膜.研究了O2掺杂对薄膜结构与电学性能的影响.结果表明,采用O2掺杂可以在保持较低介电常数的前提下极大地降低薄膜的漏电流,提高薄膜的绝缘性能,这与薄膜中Si-O立体鼠笼、Si-OH结构含量的提高有关.

高压PECVD技术沉积硅基薄膜过程中硅烷状态的研究
Research on silane depletion status during the deposition of silicon thin films by high-pressure PECVD

侯国付, 薛俊明, 孙 建, 郭群超, 张德坤, 任慧志, 赵 颖, 耿新华, 李乙钢
物理学报. 2007, 56 (2): 1177-1181      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1177
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摘要
采用高压射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法在不同功率下制备了一系列硅薄膜材料,研究了材料晶化率和生长速度随功率变化的规律, 进而研究PECVD方法沉积硅薄膜过程中的硅烷反应状态,并提出可以根据硅烷耗尽程度的不同将硅烷反应状态分为未耗尽、耗尽和过耗尽三种.然后,对不同硅烷反应状态下的材料结构、光电性能以及相应的电池进行了研究,并指出适合于太阳电池本征层的高质量微晶硅材料应该沉积在硅烷耗尽状态.

掺Ag纳米颗粒的BaTiO3复合薄膜的非线性光学特性
Large optical nonlinearities in Ag-doped BaTiO3 nanocomposite films

杨 光, 陈正豪
物理学报. 2007, 56 (2): 1182-1187      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1182
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摘要
通过准分子激光(XeCl, 308 nm, 20 ns)在MgO(100)单晶衬底上制备了不同掺杂浓度的Ag:BaTiO3纳米复合薄膜,通过X射线衍射和X射线光电子能谱对薄膜的结构和组分进行了表征.在430 nm和470 nm附近观测到了不同浓度Ag纳米颗粒引起的等离子体吸收峰,通过z扫描技术对复合薄膜的三阶非线性光学特性进行了测量,并对其光学非线性的增强机制进行了讨论.

功率超声对Al-Si合金凝固过程中溶质偏析的抑制效应
Effect of high-intensity ultrasound on restraining solute segregation in Al-Si alloy casting process

高学鹏, 李新涛, 郄喜望, 吴亚萍, 李喜孟, 李廷举
物理学报. 2007, 56 (2): 1188-1194      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1188
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摘要
研究了功率超声作用下,直径为10 mm Al-1%Si合金键合线水平连铸坯的微观组织形貌以及溶质元素在基体中的分布情况.实验结果表明:在功率超声作用下,铸坯的凝固组织得到了细化,Si元素在α(Al)基体中的固溶度及其分布的均匀性得到了提高,溶质偏析得到了抑制.从功率超声对Al-1%Si合金凝固过程中的溶质扩散,结晶温度间隔,液穴形态,温度场和流动场以及合金微观组织形貌的影响出发,尝试性地对功率超声抑制溶质元素微观偏析的机理进行探讨性的解释和说明.

颗粒介质的离散态特性研究
Effect of particle size on the sinking depth of an object supported by a granular bed

彭 政, 厚美瑛, 史庆藩, 陆坤权
物理学报. 2007, 56 (2): 1195-1202      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1195
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摘要
回顾了颗粒介质中应力的分布和传播模式以及物体在颗粒介质中运动所受阻力的研究进展,并报道了我们对颗粒体系中代表离散特性的颗粒尺寸效应对颗粒介质特性影响的研究.研究发现物体由于自身重量在颗粒介质中下沉的深度随着颗粒尺寸的增大单调减小;球体在下陷过程中受到的颗粒床的支撑力,除了在约1 mm范围的表面作用区域以外,与下陷深度之间满足很好的幂率关系,幂值在1.5—1.0之间,并且此幂值随着颗粒尺寸的增大而单调减小.颗粒床的支撑力与下陷深度的幂率关系可解释为颗粒介质内部应力结构重组的宏观反应结果.

Mie理论在生物组织散射特性分析中的应用
Application of Mie theory in biological tissue scattering characteristics analysis

王清华, 张颖颖, 来建成, 李振华, 贺安之
物理学报. 2007, 56 (2): 1203-1207      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1203
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摘要
根据等效颗粒散射模型,运用经典的Mie理论,对生物组织的散射相函数、各向异性因子及散射系数进行了数值计算.计算结果表明:可见光照射生物组织时,各向异性因子、散射系数随等效颗粒直径增大而增大;等效颗粒直径较小时,各向异性因子、散射系数随入射光波长增大而单调减小;随着等效颗粒直径增大,各向异性因子、散射系数随入射光波长变化不再具有单调性.上述计算结果可合理解释公布的实验结果.

碱基序列对DNA分子电子结构的影响
The influence of base pair sequence on electronic structure of DNA molecules

徐 慧, 郭爱敏, 马松山
物理学报. 2007, 56 (2): 1208-1213      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1208
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摘要
将DNA分子看成一维二元随机序列,利用负本征值理论计算其态密度,针对碱基对分布和相对含量等参量,讨论了DNA分子的电子结构.结果表明碱基对分布和相对含量都对电子能态结构影响较大,说明碱基序列对DNA分子的电子结构影响很大.
地球物理学、天文学和天体物理学

等离子体中相对论电子的同步曲率辐射特性研究
Characteristics of the synchrotron radiation from relativistic electrons in plasma

刘 炯, 袁业飞, 邓小龙
物理学报. 2007, 56 (2): 1214-1223      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1214
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摘要
根据同步曲率辐射理论推导了在等离子体环境中,不同磁场条件下的相对论性电子的吸收系数和发射系数表达式,计算了电子的发射强度,并且在此基础上研究了同步曲率辐射机制的脉泽效应.研究了两种磁场位型,第一种是强度均匀但弯曲的磁场,第二种是偶极磁场,结果发现了一些偶极磁场下特有的辐射特性.考虑到在天体的环境下电子具有的不同的能谱分布,分别选用了三种典型的能谱分布(幂率分布,高斯分布,热分布)进行了研究,通过计算负吸收和脉泽放大效应在发射强度上的表现后, 发现在某些天体物理环境中,同步曲率辐射在等离子体中的确存在脉泽放大效应.这些研究结果对太阳系中行星外层辐射的研究和宇宙中的射电高亮温度等问题的研究可能提供有益的帮助.

基于时变阈值过程神经网络的太阳黑子数预测
Sunspot number prediction based on process neural network with time-varying threshold functions

丁 刚, 钟诗胜
物理学报. 2007, 56 (2): 1224-1230      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1224
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摘要
太阳黑子活动直接影响着外层空间环境的变化,为保证航天飞行任务的安全必须对其进行有效预测.为此,提出了一种基于时变阈值过程神经网络的时间序列预测模型.为简化模型的计算复杂度,开发了一种基于正交基函数展开的学习算法.文中分析了模型的泛函逼近能力,并以Mackey-Glass时间序列预测为例验证了所提模型及其学习算法的有效性.最后,将该预测模型用于太阳活动第23周太阳黑子数平滑月均值预测,取得了满意的结果,应用结果同时表明:所提预测方法与其他传统预测方法相比预测精度有所提高,具有一定的理论和实用价值.

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