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高被引论文

具有变革性特征的红外光电探测器
胡伟达, 李庆, 陈效双, 陆卫
2019, 68 (12): 120701. doi: 10.7498/aps.68.20190281
摘要 +
现代红外光电探测技术有着近八十年的历史. 从二战期间第一个可实用PbS红外探测器到第三代红外光电探测器概念的提出, 红外光电探测技术经历了翻天覆地的变化. 以碲镉汞、锑化铟、铟镓砷为代表的传统红外光电探测器已在军事、遥感、通信、生命科学和宇宙探索等领域发挥着至关重要的作用. 随着人类对光电探测不断增长的需求, 尤其近几年来在人工智能、大数据、智慧城市等方面对红外信息的探测和智能感知有着强烈的需求, 大幅降低红外光电探测器的尺寸(size)、重量(weight)、功耗(power)和价格(price), 以及提高探测器的性能(performance)迫在眉睫. 因此, 要满足上述需求, 必须要寻找具有变革性特征的红外光电探测器件. 当前红外探测器正处于新旧更迭的时代, 一大批新型红外光电探测器涌出. 本文系统地介绍了一些具有变革性特征的红外探测器前沿内容, 主要包括: 人工光子微结构调控的新型红外探测器、基于能带工程的红外探测器、新型低维材料红外探测器, 以及传统红外探测器的新方向. 最后, 展望了红外光电探测未来发展面临的机遇和挑战.
第一性原理方法研究N-Pr共掺杂ZnO的电子结构和光学性质
张丽丽, 夏桐, 刘桂安, 雷博程, 赵旭才, 王少霞, 黄以能
2019, 68 (1): 017401. doi: 10.7498/aps.68.20181531
摘要 +
作为一种稳定性好、抗辐射能力强、原材料丰富的宽禁带半导体,ZnO在光催化的研究领域中成为热点材料,但是其仅能吸收可见光中的紫光,因此如何扩大ZnO对可见光的响应范围是一个值得研究的问题.掺杂改性是解决这个问题的常用方法.基于以上考量,本文应用第一性原理计算方法研究了N与Pr掺杂对ZnO的电子结构和光学性质的影响.研究结果表明:共掺体系比单掺体系更容易形成,且共掺体系的稳定性随Pr浓度的增加先增强后变弱;同一体系的最短Zn–O键与最长Zn–O键的布居数比例随杂质浓度的增大先增大后减小,说明杂质的掺入对体系的晶格畸变有很大的影响,有利于光生空穴-电子对的分离,从而提高材料的光催化活性.N 2p态与Pr 4f态发生杂化对晶体的完整性产生了破坏,在杂质原子周围形成晶场,造成能级劈裂,带隙减小;介电函数虚部的主峰位均向低能区域移动,吸收光谱中各掺杂体系发生红移,各共掺体系随着杂质原子Pr浓度的增加,在可见光区的响应范围依次扩大,吸收能力也依次增加,说明N与Pr的共掺杂对提高ZnO的光催化性是有利的.
基于变分模态分解与多尺度排列熵的生物组织变性识别
刘备, 胡伟鹏, 邹孝, 丁亚军, 钱盛友
2019, 68 (2): 028702. doi: 10.7498/aps.68.20181772
摘要 +
根据高强度聚焦超声(HIFU)治疗中超声散射回波信号的特点, 本文利用变分模态分解(VMD)与多尺度排列熵(MPE)对生物组织变性识别进行了研究. 首先对生物组织中的超声散射回波信号进行变分模态分解, 根据各阶模态的功率谱信息熵值分离出噪声分量和有用分量; 对分离出的有用信号进行重构并提取其多尺度排列熵; 然后通过Gustafson-Kessel (GK)模糊聚类确定聚类中心, 采用欧氏贴近度与择近原则对生物组织进行变性识别. 将所提方法应用于HIFU治疗中超声散射回波信号实验数据, 用遗传算法对多尺度排列熵的参数优化后, 对293例未变性组织和变性组织的超声散射回波信号数据进行了多尺度排列熵分析, 发现变性组织的超声散射回波信号的多尺度排列熵值要高于未变性组织; 多尺度排列熵可以较好地识别生物组织是否变性. 相对于EMD-MPE-GK模糊聚类以及VMD-小波熵(WE)-GK模糊聚类变性识别方法, 本文所提方法中变性与未变性组织特征交叠区域数据点更少, 聚类效果和分类性能更好; 本实验环境下生物组织变性识别结果表明, 该方法的识别率更高, 高达93.81%.
超宽禁带半导体β-Ga2O3及深紫外透明电极、日盲探测器的研究进展
郭道友, 李培刚, 陈政委, 吴真平, 唐为华
2019, 68 (7): 078501. doi: 10.7498/aps.68.20181845
摘要 +
${\text{μ}}{\rm{s}}$.">β-Ga2O3是一种新型的超宽禁带氧化物半导体, 禁带宽度约为4.9 eV, 对应日盲区, 对波长大于253 nm的深紫外—可见光具有高的透过率, 是天然的日盲紫外探测及深紫外透明电极材料. 本文介绍了Ga2O3材料的晶体结构、基本物性与器件应用, 并综述了β-Ga2O3在深紫外透明导电电极和日盲紫外探测器中的最新研究进展. Sn掺杂的Ga2O3薄膜电导率可达到32.3 S/cm, 透过率大于88%, 但离商业化的透明导电电极还存在较大差距. 在日盲紫外探测器应用方面, 基于异质结结构的器件展现出更高的光响应度和更快的响应速度, ZnO/Ga2O3核/壳微米线的探测器综合性能最佳, 在–6 V偏压下其对254 nm深紫外光的光响应度达1.3 × 103 A/W, 响应时间为20 ${\text{μ}}{\rm{s}}$.
半导体黄光发光二极管新材料新器件新设备
江风益, 刘军林, 张建立, 徐龙权, 丁杰, 王光绪, 全知觉, 吴小明, 赵鹏, 刘苾雨, 李丹, 王小兰, 郑畅达, 潘拴, 方芳, 莫春兰
2019, 68 (16): 168503. doi: 10.7498/aps.68.20191044
摘要 +
在可见光范围内, 半导体发光二极管(LED)发展很不平衡, 黄光LED光效(光功率效率)长期远低于其他颜色光效. 本文基于GaN/Si体系, 从材料生长、芯片制造、器件物理和专用装备等方面进行了系统研究, 解决了外延膜龟裂、位错过多、量子阱应力过大、InGaN黄光阱材料相分离、空穴浓度不足、阱材料生长温度过低、衬底吸光、电极挡光等问题, 率先实现了高光效黄光LED关键性突破. 所研制的黄光LED器件, 在20 A/cm2驱动下波长565 nm黄光LED光效达26.7%, 对应164 lm/W; 在1 A/cm2驱动下波长577 nm黄光LED光效达42.8%, 对应248 lm/W. 基于高光效黄光LED, 开发了无荧光粉、多基色LED照明新光源, 实现了纯LED照明光源在路灯、氛围灯等方面应用.
优化递归变分模态分解及其在非线性信号处理中的应用
许子非, 岳敏楠, 李春
2019, 68 (23): 238401. doi: 10.7498/aps.68.20191005
摘要 +
经验模态分解一类的递归算法所产生的模态混淆和端点效应将导致所获物理信息失真, 变分模态分解可改善这些问题. 但因其需预设参数, 对信号分解精度影响显著, 为此, 提出采用目标信号功率谱峰值所对应的频率以初始化变分模态分解所需中心频率, 借鉴经验模态分解递归模型, 基于能量截止法将变分模态分解改进为递归模式算法, 并采用粒子群优化算法对具有带宽约束能力的惩罚因子进行最优取值, 构成优化递归变分模态分解. 通过对比分析经验模态分解, 集成经验模态分解及优化递归变分模态分解在分解信号时的计算精度; 研究传统变分模态分解与优化递归变分模态分解在处理实际振动信号时计算速率. 结果表明: 优化递归变分模态分解在处理目标信号时精度最高, 与原分量相关性达99.9%; 与集成经验模态分解对比, 可由低至高将信号分解至不同频段, 物理意义更加清晰且不产生虚假模态; 处理实际非线性信号时, 优化递归变分模态分解无需预设分解模态个数, 相比于传统变分模态分解, 计算速率高12.5%—18.5%.
中国散裂中子源在大气中子单粒子效应研究中的应用评估
王勋, 张凤祁, 陈伟, 郭晓强, 丁李利, 罗尹虹
2019, 68 (5): 052901. doi: 10.7498/aps.68.20181843
摘要 +
由于缺少可用的散裂中子源, 多年来我国在大气中子单粒子效应方面主要依靠模拟仿真和单能中子试验的方式开展研究. 随着中国散裂中子源(CSNS)通过国家验收, 基于CSNS开展大气中子单粒子效应研究成为可能. 本文利用CSNS反角白光中子源开展多款静态随机存取存储器器件的中子单粒子效应试验, 并与早期开展的高原大气试验结果进行对比, 对CSNS在大气中子单粒子效应研究中的应用进行评估. 结果表明, 相同器件在CSNS反角白光中子源测得的单粒子翻转截面小于大气试验的结果, 且不同器件的翻转截面与特征尺寸没有明显的单调关系. 分析得到前者由于CSNS反角白光中子谱偏软; 后者由于特征尺寸降低导致的临界电荷变小和灵敏体积变小对截面的贡献是竞争关系. 针对截面偏小的问题, 根据能谱差异分析了中子能量阈值对器件翻转截面的影响, 发现能量阈值取12 MeV进行计算时, 器件在CSNS反角白光中子源和高原大气中子环境中能够得到较一致的截面. 研究结果表明CSNS反角白光中子源能够用于加速大气中子单粒子效应试验. 考虑到CSNS的运行功率正在逐步提高, 且多条规划中的白光中子束线与大气中子能谱更为接近, 预期未来CSNS将能更好地应用于大气中子单粒子效应研究.
基于真实信息传播者的谣言传播模型的动力学分析
张菊平, 郭昊明, 荆文君, 靳祯
2019, 68 (15): 150501. doi: 10.7498/aps.68.20190191
摘要 +
在谣言传播过程中加入真实信息的传播者, 考虑了人们对谣言的遗忘因素, 建立了SITR (susceptible-infective-true-removed)谣言传播模型. 利用下一代矩阵得到了谣言传播的阈值K0, 证明了K0 < 1时无谣言传播者无真实信息传播者平衡点的稳定性, 给出了边界平衡点(即有谣言传播者但无真实信息传播者, 及无谣言传播者但有真实信息传播者平衡点)存在的条件, 以及它们的稳定性, 发现了两个边界平衡点出现双稳的区域, 获得了不同条件下正平衡点的存在性, 及其局部稳定性. 最后, 通过数值模拟验证了理论结果, 模拟分析了真实信息传播者的初始值对谣言传播者的峰值及谣言的持续时间等的影响.
基于电化学-热耦合模型研究隔膜孔隙结构对锂离子电池性能的影响机制
曾建邦, 郭雪莹, 刘立超, 沈祖英, 单丰武, 罗玉峰
2019, 68 (1): 018201. doi: 10.7498/aps.68.20181726
摘要 +
隔膜孔隙结构对锂离子电池性能具有重要的影响,本文提出了可准确描述充放电过程中锂离子电池内部复杂物理化学现象的电化学-热耦合模型,发现该模型较文献中模型的计算结果更接近实验测试数据.利用该模型探讨了隔膜孔隙率与扭曲率分别对锂离子电池性能的影响规律,发现减小孔隙率或增大扭曲率,电池输出电压、最大放电容量和平均输出功率均不断降低,电池表面温度和温升速度均不断升高;当孔隙率减小或扭曲率增大到一定程度时,放电初期电池输出电压均会出现先下降后回升的现象,且孔隙率越小或扭曲率越大,其下降的幅度越大、速度越快,回升所需时间也越长;要确保其不低于截止电压,隔膜扭曲率必须小于临界扭曲率(其下降至最低点刚好等于截止电压时的隔膜扭曲率).综合分析了放电过程中电池内部各电化学参量和产热量的动态分布规律,发现隔膜孔隙率和扭曲率主要影响放电末期电极膜片内部电化学反应以及其他放电时刻电解液中有效Li+扩散(传导)系数.
表面等离激元增强的光和物质相互作用
虞华康, 刘伯东, 吴婉玲, 李志远
2019, 68 (14): 149101. doi: 10.7498/aps.68.20190337
摘要 +
表面等离激元近年来受到了广泛的关注. 得益于表面等离激元的强局域约束作用, 光场和能量被限制在亚波长尺度上, 因而各种光和物质相互作用可得到显著的增强. 表面等离激元的特性与材料、形貌、结构密切相关, 相应的共振波长可覆盖紫外、可见光、近红外到远红外的光谱波段. 由于表面等离激元的强局域电场, 光与物质的相互作用, 如荧光、拉曼散射、非线性光学、光热转换、光-声效应、催化、光伏转换等, 都得以显著增强. 本文简要回顾了表面等离激元的物理特性, 具体讨论了各种基于表面等离激元增强的光和物质相互作用机理及相关应用, 并探讨了存在的问题和进一步发展的方向. 本文旨在为构造更高性能的表面等离激元器件, 发展相关技术, 进一步拓展表面等离激元的应用领域提供有益的参考.
表面等离激元“热点”的可控激发及近场增强光谱学
冯仕靓, 王靖宇, 陈舒, 孟令雁, 沈少鑫, 杨志林
2019, 68 (14): 147801. doi: 10.7498/aps.68.20190305
摘要 +
金属纳米结构中特定表面等离激元模式的光学激发及其相互作用是发展高分辨、高灵敏、高精度界面光谱学的物理基础. 本文综述了我们研究组近期在表面等离激元共振的光学激发、分类识别、近场增强及在界面光谱学中的应用等方面的进展, 主要内容包括: 1)利用时域有限差分法, 分析了金属粒子-基底体系中SPR“热点”产生的物理机制及影响因素, 讨论了电模式和磁模式下界面“热点”的可控激发及“热点”转移的影响因素; 2)利用粒子-金膜体系, 实现了可见光频率的表面等离激元磁共振, 并利用其形成的“热点”进行了表面增强拉曼光谱实验, 获得了比常规电模式更高的拉曼增强; 3)通过界面SPR“热点”增强二次谐波的实验和理论研究, 提出并实现了空间分辨率达到1 nm的等离激元增强二次谐波纳米尺; 4)讨论了针尖增强拉曼光谱及针尖增强荧光体系中的空间分辨率、定向发射等关键共性问题的解决方案. 相关研究成果可为界面SPR“热点”的可控激发及进一步发展表面增强拉曼、针尖增强拉曼、表面等离激元增强二次谐波等各类高灵敏度, 高空间分辨率的界面光谱学方法提供新的思路.
内在缺陷与Cu掺杂共存对ZnO电磁光学性质影响的第一性原理研究
张梅玲, 陈玉红, 张材荣, 李公平
2019, 68 (8): 087101. doi: 10.7498/aps.68.20182238
摘要 +
采用基于自旋密度泛函理论的平面波超软赝势方法, 研究了Cu掺杂ZnO (简称CuZn)与内在缺陷共存对ZnO电磁光性质的影响. 结果表明, Cu是以替位受主的形式掺入的; 制备条件对CuZn及内在缺陷的形成起至关重要的作用, 富氧条件下Cu掺杂有利于内在缺陷的形成, 且CuZn-Oi最易形成; 相反在缺氧条件下, Cu掺杂不利于内在缺陷的形成. 替位Cu的3d电子在价带顶形成未占据受主能级, 产生p导电类型. 与CuZn体系相比, CuZn-VO体系中载流子浓度降低, 导电性变差; CuZn-VZn体系中载流子浓度几乎不变, 对导电性没影响; CuZn-Oi体系中载流子浓度升高, 导电性增强. 纯ZnO体系无磁性; 而Cu掺杂ZnO体系, 与Cu原子相连的O原子, 电负性越小, 键长越短, 对磁矩贡献越大; CuZn与CuZn-Oi体系中的磁矩主要是Cu的3d电子与Z轴上O的2p电子耦合产生的; CuZn中存在空位缺陷(VO, VZn)时, 磁矩主要是Cu 3d电子与XY平面内O的2p电子强烈耦合所致; CuZn中存在VZn时, 磁性还包含VZn周围O(5, 6)号原子2p轨道自旋极化的贡献; 所有体系中Zn原子自旋对称, 不产生磁性. CuZn-VZn和CuZn-Oi缺陷能态中, 深能级中产生的诱导态是O-O 2s电子相互作用产生的. CuZn模型的光学带隙减小, 导致吸收边红移; CuZn-VZn模型中吸收和反射都增强, 使得透射率降低.
多孔钛酸钡陶瓷制备及其增强的压电灵敏性
景奇, 李晓娟
2019, 68 (5): 057701. doi: 10.7498/aps.68.20181790
摘要 +
${\text{μ}}{\rm m}$. 烧结温度强烈影响BaTiO3陶瓷的孔隙率, 加入10%低沸点的糊精时, 1250 ℃和1280 ℃烧结均获得孔隙率高达58%的多孔BaTiO3陶瓷; 然而1300 ℃烧结, 陶瓷孔隙率急速下降到13%. 1250 ℃烧结10%糊精含量的陶瓷表现出高的静水压优值(约8376 × 10–15 Pa–1)和低的声阻抗(约2.84 MRrayls (1 Rayl = 10 Pa·s/m)). 与1250 ℃相比, 1280 ℃烧结的陶瓷晶粒之间的结合力明显增强, 有利于提高陶瓷的力学强度. 这些优异的性能预示着多孔钛酸钡陶瓷在传感器和水听器领域有着潜在的应用前景.">在压电陶瓷中增加孔洞数量, 可以有效改善陶瓷的静水压优值, 提高其压电灵敏性. 考虑到铅基压电陶瓷对环境和人体的危害, 本文以糊精为造孔剂, 采用传统固相烧结法制备无铅钛酸钡(BaTiO3)多孔压电陶瓷. 研究烧结温度(1250, 1280, 1300 ℃)和糊精含量(5%, 10%, 15%)对BaTiO3陶瓷晶体结构、孔隙率以及孔形貌特征的影响, 探索孔隙率与BaTiO3陶瓷介电、压电、声阻抗以及静水压优值等性能之间的相关性. 结果表明: 所有多孔陶瓷表现出三维贯通的开气孔, 尺寸约为1—7 ${\text{μ}}{\rm m}$. 烧结温度强烈影响BaTiO3陶瓷的孔隙率, 加入10%低沸点的糊精时, 1250 ℃和1280 ℃烧结均获得孔隙率高达58%的多孔BaTiO3陶瓷; 然而1300 ℃烧结, 陶瓷孔隙率急速下降到13%. 1250 ℃烧结10%糊精含量的陶瓷表现出高的静水压优值(约8376 × 10–15 Pa–1)和低的声阻抗(约2.84 MRrayls (1 Rayl = 10 Pa·s/m)). 与1250 ℃相比, 1280 ℃烧结的陶瓷晶粒之间的结合力明显增强, 有利于提高陶瓷的力学强度. 这些优异的性能预示着多孔钛酸钡陶瓷在传感器和水听器领域有着潜在的应用前景.
基于K-阶结构熵的网络异构性研究
黄丽亚, 霍宥良, 王青, 成谢锋
2019, 68 (1): 018901. doi: 10.7498/aps.68.20181388
摘要 +
结构熵可以考察复杂网络的异构性.为了弥补传统结构熵在综合刻画网络全局以及局部特性能力上的不足,本文依据网络节点在K步内可达的节点总数定义了K-阶结构熵,可从结构熵随K值的变化规律、最大K值下的结构熵以及网络能够达到的最小结构熵三个方面来评价网络的异构性.利用K-阶结构熵对规则网络、随机网络、Watts-Strogatz小世界网络、Barabási-Albert无标度网络以及星型网络进行了理论研究与仿真实验,结果表明上述网络的异构性依次增强.其中K-阶结构熵能够较好地依据小世界属性来刻画小世界网络的异构性,且对星型网络异构性随其规模演化规律的解释也更为合理.此外,K-阶结构熵认为在规则结构外新增孤立节点的网络的异构性弱于未添加孤立节点的规则结构,但强于同节点数的规则网络.本文利用美国西部电网进一步论证了K-阶结构熵的有效性.
集成化导光板下表面微棱镜二维分布设计
徐平, 杨伟, 张旭琳, 罗统政, 黄燕燕
2019, 68 (3): 038502. doi: 10.7498/aps.68.20181684
摘要 +
集成化导光板下表面微结构分布是影响背光模组出射光均匀性的关键因素, 因此是背光模组设计的重点之一. 本文针对微棱镜一维分布设计中存在的大面积同一性影响背光模组亮度均匀性的问题, 提出一种集成化导光板下表面微棱镜二维分布的设计思想, 以提高背光模组的亮度均匀性. 利用光学软件Lighttools对5.0英寸集成化导光板下表面微棱镜结构的较佳二维分布进行优化探索, 通过与较佳的一维分布仿真结果对比分析可知, 优化后的二维分布模式下, 背光模组的光能利用率、照度均匀性、亮度均匀性分别达到92.03%, 87.07%和91.94%, 满足行业标准; 其中, 照度均匀性比一维分布提高了10%; 同时, 从亮度图观察, 背光模组的整体亮度均匀性得到了有效提升. 该研究结果对于背光模组轻薄化、集成化开发具有一定的参考价值.
基于强耦合Duffing振子的微弱脉冲信号检测与参数估计
曹保锋, 李鹏, 李小强, 张雪芹, 宁王师, 梁睿, 李欣, 胡淼, 郑毅
2019, 68 (8): 080501. doi: 10.7498/aps.68.20181856
摘要 +
耦合Duffing振子在检测强噪声中的微弱脉冲信号时具有可检测信噪比低等优点, 但目前检测模型还存在系统性能与初始状态有关、只能工作在倍周期分岔状态等缺陷. 为此本文构建了一种能克服上述缺点的新的微弱脉冲信号检测模型, 通过对两个Duffing振子同时施加较大的恢复力和阻尼力耦合, 可使振子间产生广义的“阱内失同步”现象, 基于这种现象可实现微弱脉冲信号的检测与恢复. 以信噪比改善和波形相似度为衡量指标, 研究了周期策动力幅值与周期、耦合系数、计算步长、阻尼系数等参量对模型信号检测与波形恢复效果的影响. 对方波、双指数脉冲和高斯导数脉冲进行检测和恢复的实验结果表明, 本文所构建的模型能够在较低信噪比条件下有效地检测并恢复出高斯白噪声背景中的微弱脉冲信号, 进而改善了现有的Duffing振子对非周期脉冲信号的检测能力并扩展了其应用领域.
声学超构材料及其物理效应的研究进展
田源, 葛浩, 卢明辉, 陈延峰
2019, 68 (19): 194301. doi: 10.7498/aps.68.20190850
摘要 +
声学超构材料作为一种新型的人工结构材料, 拥有天然材料所不具备的超常物理特性, 进一步拓展了材料的声学属性. 同时, 声学超构材料可以实现对声波精准的、可设计的操控, 以及许多新颖奇特的物理现象, 如声准直、声聚焦、声场隐身、声单向传输、声学超分辨成像等, 具有重要的理论研究意义和应用价值. 另外, 拓扑材料的研究已延伸至声学领域, 声学超构材料的拓扑性质成为近年的研究热点, 受到人们的广泛关注. 其鲁棒性边界态具有缺陷免疫、背散射抑制的特性, 应用潜力巨大. 本文综述了近十几年来声学超构材料的研究概况, 介绍了相关的代表性工作, 包括奇异等效声学参数的超构材料、声学超构表面、吸声超构材料、声学超分辨成像、宇称时间对称性声学和拓扑声学等, 阐述了声学超构材料的设计理念和方法, 并对其技术挑战和应用前景进行了讨论和总结.
基于亚波长人工微结构的电磁波减反增透研究进展
姚尧, 沈悦, 郝加明, 戴宁
2019, 68 (14): 147802. doi: 10.7498/aps.68.20190702
摘要 +
电磁波抗反射技术在太阳能电池、光学透镜、红外传感、探测器等众多应用场景中至关重要, 长久以来一直是先进光学系统、光电器件研究领域热点方向之一. 本文简略回顾了传统的减反的理论与方法; 侧重介绍了近几年来基于亚波长人工微结构材料的电磁波减反增透相关研究进展, 主要内容包括局域表面等离激元抑制光反射增强光耦合, 传播表面等离激元局域共振模式诱导高透隧穿, 超构材料诱导金属透明, 人工微结构超表面红外、太赫兹减反等若干典型工作; 探讨了亚波长人工微结构光学减反领域未来的发展方向与其所可能遇到的问题挑战.
基于加气水滴灌的土壤环境调节机理研究
杨海军, 仵峰, 方海平, 胡钧, 侯铮迟
2019, 68 (1): 019201. doi: 10.7498/aps.68.20181357
摘要 +
土壤是粮食安全、水安全和更广泛的生态系统安全的基础.我国水资源贫乏,且分布不均.传统农业采用的大水漫灌方式用水量大,还会破坏土壤团粒结构,造成土壤板结、土地盐碱化等土壤退化现象.地下滴灌技术节水效果明显,水的有效利用率超过95%;但也会在一定程度上破坏土壤结构.研究表明,使用加气水滴灌不但能增加作物产量,还能提高作物品质.本文综述了滴头埋深、加气滴灌频率、灌水量、植物生育期、加气方式与设备等几个因素对加气水滴灌效果的影响,总结了加气水滴灌对土壤水环境、气环境、微生物环境、营养环境和矿物环境的影响规律,并提出加气水滴灌对土壤环境的调节机理.加气水滴灌会改变土壤结构,其水、气、微生物、营养和矿物质等土壤环境的变化一方面是土壤结构变化的结果,另一方面又会促进土壤结构的变化.同步辐射X射线计算机断层扫描的原位实验结果也证实了加气水滴灌能改变土壤的结构.
知识图谱复杂网络特性的实证研究与分析
丁连红, 孙斌, 时鹏
2019, 68 (12): 128902. doi: 10.7498/aps.68.20190106
摘要 +
知识图谱是人工智能研究的新热点, 用于解决智能检索、自动回答等应用问题. 概念图谱是微软发布的大型知识图谱, 本文以概念图谱为研究对象构建了概念图谱网络, 并对其特性进行了分析. 为解决概念图谱海量数据带来的计算困难, 提出一种适合概念图谱的最大子网构建方法和一种网络近似平均路径的计算方法; 对不同度值给出了不同的聚类系数求解方法, 并通过Map/Reduce模式进行提速. 结果表明: 概念图谱网络具有无标度和极端小世界网络的特征; 平均路径长度随网络规模增加而减小并趋于4这一定值, 网络的“菱形”结构能很好地解释这一现象; 概念图谱网络是异构的, 相邻节点的度负相关; k-shell分解表明子概念占核心层节点的99.5%, 在概念图谱中起重要的连接作用; 子概念的缺失对概念图谱的完整性影响最大、概念其次、实例最小; 82%的实例节点度为1, 40%的概念节点度为1, 实例比概念更不易因一词多义而引起理解歧义.
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