搜索

x

Vol. 52, No. 2 (2003)

2003年01月20日
总论
总论
核物理学
核物理学
原子和分子物理学
原子和分子物理学
唯象论的经典领域
唯象论的经典领域
流体、等离子体和放电
流体、等离子体和放电
凝聚物质:结构、热学和力学性质
凝聚物质:结构、热学和力学性质
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
领域
总论
非均匀散射层矢量辐射传输(VRT)方程高阶散射解的迭代法
梁子长, 金亚秋
2003, 52 (2): 247-255. doi: 10.7498/aps.52.247
摘要 +
将散射介质层在z轴方向划分成薄层,用薄层的一阶散射强度、Fourier变换和迭代方法求解散射介质整层的矢量辐射传输(VRT)方程的高阶散射解.该方法将一阶散射与高阶散射迭代结合起来,计算公式简明,可计算高阶迭代解,计算时间少.计算结果与一层均匀散射介质的VRT方程一阶Mueller矩阵解、半空间均匀散射介质二阶Mueller矩阵解、以及离散坐标-特征值特征矢量法的VRT热辐射的数值解作了全面的比较.提出并讨论了非均匀散射层主动与被动VRT方程的高阶解.本计算程序可以通用于非球形粒子多层结构及非均匀介质的散射和热辐射计算.
转动相对论Birkhoff系统的平衡稳定性
陈立群, 薛 纭, 傅景礼
2003, 52 (2): 256-261. doi: 10.7498/aps.52.256
摘要 +
研究转动相对论Birkhoff系统的平衡稳定性,给出转动相对论Birkhoff自治系统、半自治系统和非自治系统的平衡方程和转动相对论Birkhoff自治系统的受扰运动方程和一次近似方程;给出转动相对论Birkhoff自治系统平衡稳定性的一次近似方法及其判据;并给出转动相对论Birkhoff自治系统平衡稳定性的直接方法及其判据;讨论转动相对论Birkhoff系统平衡稳定性和经典转动Birkhoff系统平衡稳定性的关系.给出实例以说明方法的应用.
Broer-Kaup系统的达布变换和新的精确解
李志斌, 周振江
2003, 52 (2): 262-266. doi: 10.7498/aps.52.262
摘要 +
利用Broer-Kaup系统Lax对的两个基本解,构造了该系统一个新的达布变换,并利用该变换求出了Broer-Kaup系统一组新的双向孤子解.
组合KdV方程的显式精确解
石玉仁, 吕克璞, 段文山, 洪学仁, 赵金保, 杨红娟
2003, 52 (2): 267-270. doi: 10.7498/aps.52.267
摘要 +
借助计算机代数系统Mathematica,利用双曲函数法找到了组合KdV方程(Combined KdV Equation)的精确孤立波解,包括钟型孤立波解和扭结型孤立波解.在此基础上又对双曲函数法的思想进行了推广,从而获得了其更多的显式精确解,包括间断型激波解和指数函数型解.这种方法也适用于求解其他非线性发展方程(组).
受与速度平方成正比的力的变频率谐振子
黄博文
2003, 52 (2): 271-275. doi: 10.7498/aps.52.271
摘要 +
受与速度平方成正比的力的变频率谐振子(THOFQV)可以用一个适当的Lagrangian量来描述,可以求出THOFQV的普遍解.再利用不变量算子求解该系统的Schrdinger方程,得到本征函数和本征值.
扰动情况下一类混沌系统的观测器同步
关新平, 何宴辉, 范正平
2003, 52 (2): 276-280. doi: 10.7498/aps.52.276
摘要 +
研究了存在外界扰动情况下一类混沌系统的同步问题,混沌系统非线性项无需满足输出反馈形式.首先对系统进行变换得到未受扰降价混沌系统,然后基于非线性观测器的思想构造同步观测系统实现了混沌同步,通过仿真证实了该方法的有效性.
统一混沌系统的控制
陶朝海, 陆君安
2003, 52 (2): 281-284. doi: 10.7498/aps.52.281
摘要 +
对统一混沌系统建立了自反馈控制、错位反馈控制和自适应控制方法,在理论上给予严格证明,数值仿真表明这些方法是很有效的.还纠正了文献[10]的某些不足.
从耦合映象格子中粗略恢复初值的统计特性
童勤业, 曾以成
2003, 52 (2): 285-291. doi: 10.7498/aps.52.285
摘要 +
耦合映象格子用于信号处理研究时,从中恢复出初始条件是一个非常重要的问题.提出一种粗略恢复格点初值的方法,数值实验表明,动力学函数使用Logistic映射时,在映象过程不存在噪声的情况下,恢复的整个格子初始信号平均值等于给定信号分布的真实平均值,而恢复信号的方差小于给定信号的真实方差.将耦合看作是对独立映射的一种变换,对此作了初步解释,同时发现Logistic映射不同参数下的符号序列排序存在一些有趣的规律.对耦合格子映射研究、非线性耦合则量等是非常有启发意义的.
含不确定性混沌系统的模糊自适应同步
Jun Yoneyama, 岳 东
2003, 52 (2): 292-297. doi: 10.7498/aps.52.292
摘要 +
研究了含不确定性混沌系统的同步问题.基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊动态模型,给出了一个新的自适应模糊同步控制设计方法.该方法同时适用于相同结构混沌系统的同步以及异构混沌系统的同步.为说明问题,给出了Lorenz混沌系统和Rossler混沌系统的同步控制设计和仿真结果.
利用扫描近场红外显微镜对化学样品组分进行成像研究
王 潜, 徐金强, 武 锦, 李永贵
2003, 52 (2): 298-301. doi: 10.7498/aps.52.298
摘要 +
介绍了用北京自由电子激光为光源的扫描近场红外显微镜对化学样品组分进行的成像研究,通过所得到的近场微区图像,可以对样品在微区范围内的成分组成,混合的均匀程度等作出比较清晰的判断.
核物理学
SiC功率金属-半导体场效应管的陷阱效应模型
杨林安, 张义门, 于春利, 张玉明
2003, 52 (2): 302-306. doi: 10.7498/aps.52.302
摘要 +
针对4H-SiC射频大功率MESFET,建立了一个解析的陷阱效应模型,该模型采用简化参数描述方法,并结合自热效应分析,从理论上完善了SiC MESFET大信号直流I-V特性的解析模型,且避免了数值方法模拟陷阱效应的巨大计算量.
原子和分子物理学
用能量自洽法研究异核双原子分子的势能曲线
李新喜, 孙卫国, 冯 灏
2003, 52 (2): 307-311. doi: 10.7498/aps.52.307
摘要 +
用研究双原子分子解析势能函数的新方法——ECM方法进一步研究了一些异核双原子分子的电子基态和激发态:CIF分子的A3Π1和B0+(3Π)态,CH分子的X2Π态,BH分子的X1Σ+态,XeO分子的d1Σ+态,LaF分子的X1Σ+态,Li7D分子的X1Σ+态,NaRb分子的X1Σ+态,KRb分子的(2)3Σ+和21Π态等.获得的势能曲线表明,ECM势能很好地符合Rydberg-Klein-Rees(RKR)值,得到了比Morse势,huxley-Murrell-Sorbie(HMS)势更令人满意的结果.而且在分子渐近区和分子离解区域,ECM方法还能得到RKR可能缺乏的可靠物理数据.
O5+离子与H原子碰撞时电子俘获概率的计算
王 军, 王利光
2003, 52 (2): 312-315. doi: 10.7498/aps.52.312
摘要 +
利用原子轨道作基函数展开系统波函数,附加电子转移因子修正O5+离子和H原子相互作用时的边界条件,计算了初始通道的势能.在得出的理论值与实验值符合很好的情况下,验证了计算参数的可靠性.在碰撞参数b=80a.u.,碰撞速度v=2200a.u.的条件下,利用心核近似方法完成了O5+离子和H原子碰撞过程中8个Σ状态的随时间变化电子俘获概率的理论计算.
唯象论的经典领域
菲涅耳衍射区和夫琅和费衍射区的动态部分相干光散斑场特性
滕树云, 刘 曼, 刘立人, 徐至展, 程传福
2003, 52 (2): 316-323. doi: 10.7498/aps.52.316
摘要 +
研究了菲涅耳衍射区和夫琅和费衍射区动态部分相干光散斑的特性.利用部分相干光互强度传播的理论,得出了在部分相干光照明时,由运动散射体产生的动态散斑光强时空交叉的自相关函数的一般形式,并由此得出了散斑沸腾和平移的一般规律.通过适当选择光源和调整光路参数,在实验上得到了菲涅耳和夫琅和费衍射区的部分相干光散斑,对夫琅和费面上的动态部分相干光散斑的平移和沸腾现象进行了定性研究;采用光子计数及数据自动采集的方法,对部分相干光散斑随时间的演化及动态部分相干光散斑的沸腾进行了定量测量.这些实验结果与理论结果相符合.
用聚苯乙烯小球模拟生物组织中的光强分布
郭红莲, 程丙英, 张道中
2003, 52 (2): 324-327. doi: 10.7498/aps.52.324
摘要 +
用水中周期排列的直径为3μm的单层聚苯乙烯小球以及单个聚苯乙烯小球模拟对光敏感的生物组织,如绿色植物叶肉细胞、动物皮肤的表皮细胞、苍蝇蜜蜂等的复眼以及一种海蛇尾背部的光敏器官的光强分布.通过观测聚苯乙烯小球在不同深度的光强分布,发现随着深度的改变其光强分布是截然不同的.在小球的横截面上,光强分布不很均匀而且呈有规律的花纹图案.在小球的外面,光强分布表现为独立的透镜成像分布.周期排列的小球与单个小球在其横截面上的光强分布也完全不同,前者的光强分布表现出球与球之间很大的相关性.
用叉形光栅实现光子轨道角动量的叠加态的测量
叶芳伟, 李永平
2003, 52 (2): 328-331. doi: 10.7498/aps.52.328
摘要 +
Laguerre-Gaussian(LG)模是光子的轨道角动量的本征态.提出了用一种特殊的光栅——“分数阶叉形光栅”来实现两种LG模的叠加,它在以光子角动量为编码空间的高维量子通信领域存在潜在的应用.
压缩偶相干态的制备及其非经典特性
嵇英华
2003, 52 (2): 332-336. doi: 10.7498/aps.52.332
摘要 +
通过保持非耗散介观LC电路的固有频率不变,而使电路参数作阶跃函数变化,就可将介观LC电路由初始的偶相干态制备到压缩偶相干态;在压缩偶相干态下,介观电路系统不仅有非经典的量子压缩效应,而且有非经典的反聚束效应.
原子薛定谔猫态中角动量的压缩及其时间演化
董传华
2003, 52 (2): 337-344. doi: 10.7498/aps.52.337
摘要 +
在低Q值腔内,原子相干态在一些特定时刻可以演化为原子薛定谔猫态.讨论了在这种原子薛定谔猫态中原子角动量的涨落和高阶涨落.根据不确定性原理,进一步研究了原子角动量的压缩和高阶压缩性质及其演化.研究表明,原子薛定谔猫态可以被压缩到二阶和六阶,但不能被压缩到四阶.当原子薛定谔猫态中被叠加的原子相干态数为无限多项时,其压缩特性与原子相干态相同.
Na2中由一对耦合能级相干叠加导致的双光子吸收的干涉增强效应
张衍亮, 江 丽, 孙真荣, 丁良恩, 王祖赓, 钮月萍
2003, 52 (2): 345-348. doi: 10.7498/aps.52.345
摘要 +
在中间共振增强能级是一对波函数叠加的耦合能级的钠分子菱形四能级系统中,实验观察了由该两耦合能级的相干叠加作用所导致的不等频双光子吸收的干涉增强效应,并运用密度矩阵方程对这一实验现象进行了计算,其结果与实验符合得很好.
V形固体激光腔的动力学分析与改进
张光寅, 张潮波, 焦志勇, 丁 欣, 颜彩繁, 黄 辉
2003, 52 (2): 349-354. doi: 10.7498/aps.52.349
摘要 +
对通用的V形固体激光腔进行了全面的动力学分析,指出了它的优缺点,它的致命缺点是在动力学因子1ft≈1l1-f附近出现高损耗的运行区,激光器无法运行.为了克服这一缺点,在一种改进的V形腔基础上提出了一种更为紧凑的V形改进腔.
激光二极管抽运固体激光器场分布的热不稳定性研究
过 振, 蔡德芳, 文建国, 薛海中, 唐映德, 傅君眉, 王石语
2003, 52 (2): 355-361. doi: 10.7498/aps.52.355
摘要 +
通过建立激光介质非热平衡状态的振荡散热模型,分析了激光二极管抽运固体激光器中,热透镜的不稳定性.研究表明,热透镜的这种热不稳定性是造成激光场不稳定的重要因素.会造成高斯半径的不稳定波动,会使激光光束的指向角波动,会造成激光光斑的非对称畸变,这种畸变也处于波动之中.通过对端面抽运条件下,热耗为1W的Nd:YAG激光介质的理论和实验研究,确定了这种原因下光场不稳定度的数量级.
飞秒激光脉冲的谐波频率分辨光学开关法测量研究
王兆华, 魏志义, 滕 浩, 王 鹏, 张 杰
2003, 52 (2): 362-366. doi: 10.7498/aps.52.362
摘要 +
建立了一台谐波频率分辨光学开关法(FROG)飞秒脉冲测量装置,利用该装置进行了掺钛蓝宝石飞秒激光脉冲的测量研究.在二次谐波自相关测得的时域和频域信号基础上,结合对信号光强度分布的计算机迭代处理,得到了有关飞秒激光电场、光谱及其相位的信息,所得脉宽与干涉测量的结果基本一致.
连续激光诱导Zn/InP掺杂过程中温度分布的解析计算
田洪涛, 陈 朝
2003, 52 (2): 367-371. doi: 10.7498/aps.52.367
摘要 +
在实验的基础上,分析表面蒸发Zn的InP样品在连续激光诱导下掺杂Zn过程.在一维热传导问题的第三类边界条件下,给出激光辐照有限厚双层材料Zn/InP温度分布的一种直观简洁的解析形式.
双振子模型手性分子介质的二次谐波理论
郑仰东, 李俊庆, 李淳飞
2003, 52 (2): 372-376. doi: 10.7498/aps.52.372
摘要 +
推导了在二次谐波条件下耦合双振子模型手性分子的一阶超极化率,给出了薄膜手性介质的二阶极化率,分析了分子的微观参量对二次谐波产生效率的影响.理论计算所得的偏振旋转角谱和已有的实验结果相符.
背景光光伏效应对屏蔽-光伏空间孤子的影响
王晓生, 欧阳世根, 佘卫龙
2003, 52 (2): 378-382. doi: 10.7498/aps.52.378
摘要 +
在光伏晶体两端外加一恒定的直流偏压,背景光的光伏效应对形成屏蔽-光伏孤子的空间电荷场没有影响,但对晶体中的电流有影响.如果外电源的电动势是恒定的,则背景光的光伏效应与外电路的电阻协同起作用,可以通过晶体两端的电压降影响晶体中的空间电荷场,进而影响空间孤子的宽度.在一定的条件下甚至可以实现亮、暗孤子的转换.
任意坐标系下非圆正规光波导的一般解及应用
董 晖, 傅松年, 吴重庆, 刘海涛
2003, 52 (2): 383-389. doi: 10.7498/aps.52.383
摘要 +
给出了任意坐标系下非圆正规光纤随传输距离z指数变化的一般解,它具有exp{i(+ΔβV)z}E0(x,y)的形式,而V是由主轴偏角θ惟一确定的矩阵,称为主轴矩阵.还给出了相应的亥姆霍兹方程,并应用于研究有微小变形的二层弱导非圆光纤,和解释光纤纵向不均匀性对双折射的抑制效应.
熔锥型全波耦合器
张瑞峰, 葛春风, 王书慧, 胡智勇, 李世忱
2003, 52 (2): 390-394. doi: 10.7498/aps.52.390
摘要 +
从耦合模方程出发,分析了全光纤非对称熔融拉锥型耦合器的带宽特性,提出和论证了全波(O+E+S+C+L band)耦合器的制作方案,并且在工艺上实现了全波耦合,其带宽达到了390nm(1260—1650),分束比1∶99;附加损耗01dB.
非相干辐照对LiNbO3:Fe晶体光折变非线性的影响与控制作用
杨立森, 汪大云, 刘思敏, 陈晓虎, 郭 儒, 高垣梅, 黄春福, 赵红娥, 陆 猗
2003, 52 (2): 395-400. doi: 10.7498/aps.52.395
摘要 +
研究了非相干辐照对LiNbO3:Fe晶体中从自散焦到自聚焦的动态转换过程的影响和控制作用.无论是从前向还是从背向加入非相干辐照,都能加快自散焦、自聚焦过程以及从自散焦到自聚焦的转换过程,增大折射率的变化值.当非相干辐照以一定的时间间隔重复辐照在晶体上时,透射功率能迅速地上升和下降,具有明显的开关效应.这种在非相干辐照控制下折射率的迅速改变有望应用于全光学开关器件.
平面颗粒流的瓶颈效应及其与速度的关系
鲍德松, 张训生, 徐光磊, 潘正权, 唐孝威, 陆坤权
2003, 52 (2): 401-404. doi: 10.7498/aps.52.401
摘要 +
通过实验研究了二维传送带上圆片颗粒运动与开口大小及传送带速度的关系,发现当开口尺寸d固定时,存在临界速度vc,在v<vc范围,流量Q随速度v线性增大,在vc处Q-v关系发生突变.改变颗粒运动速度v或改变开口尺寸d均有临界值,使颗粒流规律发生转变.这是由于开口尺寸或速度变化使颗粒间相互作用及颗粒流状态变化造成的.
固液双相电流变系统流动过程的相转变特性
赵晓鹏, 高秀敏, 高向阳, 郜丹军
2003, 52 (2): 405-410. doi: 10.7498/aps.52.405
摘要 +
考虑电流变液多粒子近程相互作用,利用等效平板电导模型,研究了电流变液流动过程相转变点的特性,并设计实验观察了电流变液中的这种相转变现象.研究结果表明,电流变液在一定压力梯度作用下发生流动,此时为双相流;当外加电场达到某一值时,电流变液中颗粒不流动,由固液双相流转变为液体单相流动,发生场控相转变,理论模拟结果与实验观察结果基本相符.阈值电场随外加压力梯度的增加而加大,随颗粒浓度的增加而减小.
流体、等离子体和放电
等电子法测量小能量激光打靶等离子体电子温度
杨家敏, 丁耀南, 陈 波, 郑志坚, 杨国洪, 张保汉, 王耀梅, 张文海
2003, 52 (2): 411-414. doi: 10.7498/aps.52.411
摘要 +
以低Z的CHO薄膜作为样品靶,在星光激光装置上以小能量激光辐照样品靶产生温度较低的等离子体,采用每毫米2400线的平焦场光栅谱仪测量等离子体发射的碳和氧离子发射谱线强度比,并与理论计算相应线强比较,获得了电子温度,建立了等电子法测量较低温度(100eV左右)等离子体电子温度的诊断技术.
Z箍缩内爆过程中的能量转换机制研究
宁 成, 杨震华, 丁 宁
2003, 52 (2): 415-420. doi: 10.7498/aps.52.415
摘要 +
利用一维三温辐射磁流体力学程序对氖气和铝丝阵Z箍缩内爆过程中的能量转换过程进行了详细的数值研究,发现在内爆过程中离子和电子之间的碰撞能量交换是最主要的能量交换过程,其次是电子和光子之间的光电过程和轫致过程,而康普顿散射过程中的能量交换可以忽略不计;辐射出的x射线主要是在光电激发和光电复合过程中产生的,其次是在轫致辐射过程和康普顿散射过程中产生的.理论分析表明,辐射出的x射线能量可以超过,也可能小于其等离子体最大动能.数值模拟结果表明,在氖气Z箍缩中,辐射出的x射线能量没有超过其等离子体最大动能,而在铝丝阵列内爆中,辐射出的x射线能量超过了其等离子体最大动能,但小于磁压所做的功;在整个Z箍缩过程中欧姆加热能量是较小的.
电子束驱动的回旋激射不稳定性
吴京生, 陈雁萍, 周国成
2003, 52 (2): 421-427. doi: 10.7498/aps.52.421
摘要 +
对弱相对论性电子束驱动的回旋激射(maser)不稳定性的一般理论作了详细讨论.对在获得增长率实用表达式过程中若干解析表达式的推导与细节做了仔细的补充讨论和说明,还增加了增长率的近似表达式,并由此得到了回旋激射不稳定性主要特征的解析分析以及与精确计算的比较,使整个理论有一个完整的描述.侧重解析讨论,也提供了部分一般性的数值计算结果.
托卡马克极向场线圈的优化方法
查学军, 朱思铮, 虞清泉
2003, 52 (2): 428-433. doi: 10.7498/aps.52.428
摘要 +
托卡马克等离子体的三角形变和拉长比对约束和磁流体稳定性有很强的影响,因此在托卡马克装置极向场设计中,在基于物理和工程考虑所预先选定的等离子体平衡位形几何参数下,如何优化确定外部极向场线圈位置和电流,是一个具有重要实际意义的研究课题.为优化确定托卡马克极向场线圈,给出了一个有效的多变量平衡优化方法,能以事先规定的等离子体平衡位形的一些几何参数为目标函数,优化确定极向场线圈位置和电流.并应用它于HT-7U平衡位形计算,得到了所需的结果.
尘埃颗粒在射频等离子体鞘层中的非线性共振现象的理论研究
侯璐景, 王友年
2003, 52 (2): 434-441. doi: 10.7498/aps.52.434
摘要 +
一种自洽的理论模型用于研究尘埃颗粒在射频鞘层中垂直方向的非线性共振现象.利用射频鞘层动力学模型,研究了鞘层电场和尘埃颗粒的充电过程.考虑作用在尘埃颗粒上的各种作用力(如重力、电场力、离子拖拽力、中性气体摩擦力及探针的扰动力),并通过数值求解颗粒运动方程,模拟了该尘埃颗粒在探针扰动下的非线性振荡过程.所得结果不仅很好地再现了最近的实验观察,同时还发现这种非线性振动过程与等离子体参数、施加的射频偏压的功率、探针的扰动电位和位置等有着密切的联系.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
小角x射线散射法研究甲基改性氧化硅凝胶的双分形结构
王 俊, 董宝中, 徐 耀, 李志宏, 范文浩, 吴 东, 孙予罕
2003, 52 (2): 442-447. doi: 10.7498/aps.52.442
摘要 +
以正硅酸乙酯[Si(OC2H5)4,TEOS]和甲基三乙氧基硅烷[CH3Si(OC2H5)3,MTES]为前驱体,通过共水解法和两步法制备出两种不同的甲基改性氧化硅凝胶,在北京同步辐射光源(BSRF)小角x射线散射(SAXS)站测量了凝胶的散射强度,计算了凝胶的平均粒径、两相间比表面积等参数,在此基础上分析了凝胶的分形特征,发现存在两个尺度上的分形结构,分别对应于从SiO2原生颗粒到一次团聚体和从一次团聚体到簇团两种尺度.辅以透射电子显微镜(TEM)观测,证实由两种方法获得的凝胶具有非常不同的微观结构.实验证明,利用SAXS技术研究甲基改性凝胶的分形特征是获得凝胶微观结构的有力工具.
微重力条件下Ni-Cu合金的快速枝晶生长研究
杨 春, 陈 民, 过增元, 姚文静, 韩秀君, 魏炳波
2003, 52 (2): 448-453. doi: 10.7498/aps.52.448
摘要 +
采用落管方法实现了Ni-50%Cu过冷熔体在微重力和无容器条件下的快速枝晶生长.对微重力条件下的晶体形核和快速生长进行了研究,发现随着过冷度的增大,晶体生长形态由粗大枝晶向规划均匀的等轴晶转变.实验中最大冷却速率达到8×103K/s,获得了218K(014TL)的最大过冷度.理论分析表明,过冷熔体中优先发生异质形核,形核率可达1012m-3s-1以上;Ni-50%Cu过冷熔体中的枝晶生长随过冷度的增大发生由溶质扩散控制向热扩散控制的生长动力学机理转变.在68K过冷度条件下,生长界面前沿的偏析程序最大.
衬底对化学气相沉积法制备氧化硅纳米线的影响
闫小琴, 刘祖琴, 唐东升, 慈立杰, 刘东方, 周振平, 梁迎新, 袁华军, 周维亚, 王 刚
2003, 52 (2): 454-458. doi: 10.7498/aps.52.454
摘要 +
通过化学气相沉积法在不同衬底上制备了大量的氧化硅纳米线.选用衬底为Si片、带有约100nm厚SiO2氧化层Si片和石英片.利用场发射扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM,配备有能谱仪)对样品的表面形貌、结构和成分进行研究.结果表明:这些纳米线都为非晶态,但在不同衬底上生长的纳米线形貌、尺寸和化学成分不同.讨论了各种衬底对不同特征氧化硅纳米线生长的影响.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
钨酸铅晶体中与氧空位相关的色心研究
姚明珍, 顾 牡
2003, 52 (2): 459-462. doi: 10.7498/aps.52.459
摘要 +
采用基于相对论性密度泛函理论的离散变分和嵌入团簇方法计算了PbWO4晶体中与氧空位VO及其相关色心的态密度分布,并运用过渡态方法计算了其激发能.结果表明:VO的存在可以使WO42-基团的禁带宽度明显变小;PbWO4晶体中VO可以产生F+,并且F+的存在可以使晶体引起420nm的吸收,另外PbWO4晶体中VO可能不会产生F心.
MgCNi3的电子结构、光学性质与超导电性
谭明秋, 陶向明, 徐小军, 何军辉, 叶高翔
2003, 52 (2): 463-467. doi: 10.7498/aps.52.463
摘要 +
用第一性原理的密度泛函能带计算方法研究了新近发现的超导体MgCNi3的电子能带结构.计算结果表明其电子结构的基本特征是:Ni的3d态和C的2p态的杂化组成了MgCNi3的导带,费米面附近的物理性质主要由来源于Ni的3d电子态决定.在费米能级(EF)以下30eV的范围内,Ni 3d态构成了能带色散微弱的密集电子态,EF恰好落在Ni 3dyz+zx和3d3z2-r2电子态密度.C 2p态分布在EF以下40—70eV的区域内,Mg主要是以二价离子Mg2+的形式存在.Mg原子的掺杂导致了Ni原子的3d态基本上全部占据,引起Ni原子磁矩的消失.费米能级EF处的态密度N(EF)是550(states/eV·cell),由此得到的Sommerfeld常数γeal~445mJ/mol·K2.基于第一性原理的光学性质的计算结果表明:在0—12eV的范围内光吸收主要是从占据的Ni 3d态向C 2p和Ni4s的跃迁.根据这些结果得出结论:MgCNi3的超导电性基本上是强耦合的BCS电子-声子作用机理.
嵌入量子点的介观Aharonov-Bohm环的基态与持续电流
叶剑斐, 叶 飞, 丁国辉
2003, 52 (2): 468-472. doi: 10.7498/aps.52.468
摘要 +
对嵌入量子点的介观金属环进行了研究.在二级微扰变分近似下得出了其基态能量表达式和基态持续电流表达式,并在库仑排斥势趋于无穷大的假设下,得到了系统Kondo温度及持续电流的数值计算结果.并且将它们与一级微扰变分近似所得结果进行了对比,指出了它们之间存在的差异,对于这一系统二级微扰变分近似将给出更好的数值计算结果.
多结超导环在外磁场中的行为
谢飞翔, 王福仁, 马 平, 戴远东, 刘新元
2003, 52 (2): 473-477. doi: 10.7498/aps.52.473
摘要 +
分析和计算了双结超导环在无偏置电流时的磁通、环流、自由能与外磁场的关系.发现双结环与单结环在磁场中的行为有所不同.当两个结的Ic相等时,双结环在1<β=2πLIcΦ0<2时,若无偏置电流,总磁通Φ、环流I与外磁通Φe的关系仍然是非回滞的曲线.仅当β≥2时,曲线才出现回滞.另外双结环有两支解,并且每支解的周期为2Φ0.
成分和厚度的依赖
代 波, 蔡建旺, 赖武彦
2003, 52 (2): 478-482. doi: 10.7498/aps.52.478
摘要 +
通过调整Mn的成分,系统地研究了Ni81Fe19/Ni100-xMnx双层膜的磁学性质,特别是交换偏置场(Hex)的变化.当Ni100-xMnx中Mn的原子百分比在534%到600%之间时,对于150nm的Ni81Fe19,得到了最大的交换偏置场175kA/m,同时由于Mn对Ni81Fe19层的扩散所造成的磁矩的降低小于20%;高角x射线衍射证明Ni100-xMnx的晶格常数随着Mn成分的改变而变化,Mn含量越多,其晶格常数越大;制备态Ni100-xMnx膜晶格常数与θ相NiMn膜晶格常数的接近程度与NiMn膜θ相形成的容易程度相对应.也研究了交换偏置场随着Ni100-xMnx厚度的变化,第一次得到了当Ni100-xMnx中Mn的原子百分比为706%时,Ni81Fe19(150nm)/Ni100-xMnx(90nm)双层膜在经过240℃,5h退火后,可以有80kA/m的交换偏置场,此时铁磁层磁矩的大小几乎不变.
磁性钴纳米晶的二维自组装
汪裕萍, 申承民, 苏轶坤, 杨海涛, 杨天中, 高鸿钧
2003, 52 (2): 483-486. doi: 10.7498/aps.52.483
摘要 +
在两种表面活性剂存在下,采用高温醇还原,合成出单分散、平均颗粒尺寸为14±19nm,直径标准偏差小(~18%)的磁性金属Co纳米晶.利用x射线衍射、紫外吸收光谱、x射线光电子能谱及透射电子显微镜对其结构和表面价态进行了分析.并将磁性金属Co纳米晶自组织形成有序的二维(2D)六方紧密堆积结构.
垂直磁记录薄膜实施剩余磁化测量时退磁场的补偿
冯 洁
2003, 52 (2): 487-491. doi: 10.7498/aps.52.487
摘要 +
对于垂直磁记录薄膜,进行剩余磁化强度的测量时,必须补偿退磁场.提出一种新方法,在直流退磁剩磁和等温剩磁测量中采用有效反向磁场来直接补偿退磁场.从而可以正确地得出垂直磁记录薄膜的ΔM曲线并评价晶粒间的磁相互作用.还采用了三种方法来确定其中的关键参数——退磁因子.结果表明,c轴垂直取向的钡铁氧体薄膜中,晶粒间的磁相互作用是交换偶合型的;而Co-Cr-Ta薄膜中,晶粒间磁相互作用是静磁相互作用.
Pt974Mn26/Co多层膜的磁性与磁光性质研究
陈良尧, 梁冰青, 王 海, 唐云俊, 王荫君, 周 勋
2003, 52 (2): 492-497. doi: 10.7498/aps.52.492
摘要 +
用磁控溅射法制备了Mn含量一定、不同PtMn层厚度的Pt974Mn26/Co磁性多层膜系列,通过x射线衍射对该多层膜系列进行结构分析;测定了不同PtMn层厚度系列样品的磁滞回线、有效垂直各向异性,分析了饱和磁化强度和有效垂直各向异性变化的原因;通过测定该多层膜体系的克尔谱,分析了一定波长下克尔角随PtMn层厚度变化的规律.认为克尔角的变化是由于界面的合金化以及原子的极化减小所致.
双层锰氧化物薄膜的制备及其物理性质
茶丽梅, 张鹏翔, H.U.Habermeier
2003, 52 (2): 498-502. doi: 10.7498/aps.52.498
摘要 +
用脉冲激光沉积(PLD)方法成功地制备了双层钙钛矿结构的La2-2xSr1+2xMn2O7(x=032)单相薄膜.这种薄膜生长在具有不同晶格参数的两种衬底上.测量发现,两种衬底上生长的La2-2xSr1+2xMn2O7(x=032)薄膜具有迥然不同的金属-绝缘体转变温度TM-I及其他物性.界面应力的研究表明这是衬底晶格常数不同引起膜内应变的结果.在衬底的压应力下,薄膜的电阻-温度曲线的峰值(TM-I)向高温移动且电阻率(ρ)下降;相反,对于衬底张应力下的薄膜,TM-I下降ρ上升.这些结果可以用双交换模型做很好的解释.
超长波GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器光电流谱特性研究
资 剑, 袁先漳, 李 宁, 陈效双, 沈学础, 陆 卫
2003, 52 (2): 503-507. doi: 10.7498/aps.52.503
摘要 +
研究了响应波长在15μm附近的超长波GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器在不同外加偏压下的光电流谱特性.光电流谱上的两个主要由于阱宽随机涨落而呈现为高斯线形的响应峰被分别指认为量子阱基态E0到第一激发态E1和第三激发态E3的跃迁.跃迁峰随着器件上外加偏压的增大而出现线性红移现象,认为这种变化起源于激发态与基态对量子阱结构中势变化敏感性的不同,采用传输矩阵方法并考虑到电子交互作用修正进行的理论计算在定量上解释了实验结果.
掺铒铋酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究
杨建虎, 戴世勋, 温 磊, 柳祝平, 胡丽丽, 姜中宏
2003, 52 (2): 508-514. doi: 10.7498/aps.52.508
摘要 +
测试了铋酸盐玻璃(85-x)Bi2O3-(10+x)B2O3-5Na2O(x=0,5,10,15,20,25 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热稳定性.应用Judd-Ofelt理论计算了铋酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数(Ω2=(352—386)×10-20cm2,Ω4=(138—152)×10-20cm2,Ω6=(093—117)×10-20cm2),应用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面(σe=(70—95)×10-21cm2)及Er3+离子4I13/2→4I15/2发射谱的荧光半高宽(FWHM=57—79nm),测得了Er3+离子4I13/2能级荧光寿命(τm=265—159ms),分析了玻璃的热稳定性能.研究了Er3+离子各种光谱参数对成分的依赖性,发现随着玻璃中B2O3含量的增加,强度参数Ωt(t=2,4,6)、荧光半高宽(FWHM)、热稳定性均相应增加,而测得的荧光寿命却减小.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性,结果表明掺铒铋酸盐玻璃更适合于掺Er3+光纤放大器实现宽带和高增益放大.