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Vol. 53, No. 1 (2004)

2004年01月05日
总论
总论
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
物理学交叉学科及有关科学技术领域
物理学交叉学科及有关科学技术领域
领域
总论
孤立导体和多导体系统的广义Collin原则
梁昌洪, 苏涛, 万继响
2004, 53 (1): 1-4. doi: 10.7498/aps.53.1
摘要 +
将Collin原则应用于实际电容的上下界估值给出了很多简单而有用的结果.将这一原则全面推广到三维孤立导体及多导体系统,采用等表面积法估值给出了若干应用实例.
奇异系统Hamilton正则方程的Mei对称性、Noether对称性和Lie对称性
罗绍凯
2004, 53 (1): 5-10. doi: 10.7498/aps.53.5
摘要 +
研究奇异系统Hamilton正则方程的形式不变性即Mei对称性,给出其定义、确定方程、限制方程和附加限制方程.研究奇异系统Hamilton正则方程的Mei对称性与Noether对称性、Lie对称性之间的关系,寻求系统的守恒量.给出一个例子说明结果的应用.
具5次强非线性项的波方程新的孤波解
王克协, 那仁满都拉, 乌恩宝音
2004, 53 (1): 11-14. doi: 10.7498/aps.53.11
摘要 +
提出一种新的函数变换法,并与直接积分法相结合简便地求出了Lienard方程、广义PC方程以及力学中重要的一类非线性波方程等几类具5次强非线性项的波方程的四类显示精确孤波解.本方法同样适用于求解其他具有更高次非线性项的非线性方程.
混沌系统的预测反馈控制
唐国宁, 罗晓曙
2004, 53 (1): 15-20. doi: 10.7498/aps.53.15
摘要 +
提出了一种基于采样数据的预测反馈控制混沌的方法,用此方法可将混沌Lorenz,Chua电路系统控制到指定的平衡点和希望的周期轨道上,理论分析和数值计算表明该方法具有极强的鲁棒性.
基于遗传算法的混沌系统模糊控制
吴忠强, 奥顿, 刘坤
2004, 53 (1): 21-24. doi: 10.7498/aps.53.21
摘要 +
基于遗传算法,研究了混沌系统的模糊控制问题.采用遗传算法对模糊系统的隶属函数进行优化,综合了遗传算法强大的空间搜索能力,高精度和模糊控制器快速性的优点,使模糊控制达到较好的控制效果.仿真结果证明了所给方法的有效性.
优化车流的交通流格子模型
薛郁
2004, 53 (1): 25-30. doi: 10.7498/aps.53.25
摘要 +
在一维交通流格子模型的基础上,分别提出考虑最近邻车和次近邻车以及考虑前、后近邻车相互作用进行车流优化的一维交通流格子模型.应用线性稳定性理论和非线性理论进行分析,得出车流的稳定性条件,并导出了描述交通阻塞相变的mKdV方程.用数值模拟验证了mKdV方程的解,数值模拟结果表明考虑最近邻车和次近邻车的优化车流能够增强车流稳定性,而考虑前、后近邻车的优化车流将使稳定性减小.
U形阵列式微机械悬臂梁的研究
于晓梅, 张大成, 王丛舜, 李婷, 阮勇
2004, 53 (1): 31-36. doi: 10.7498/aps.53.31
摘要 +
为提高悬臂梁的分辨率,实现悬臂梁的多功能性,设计了一种U形阵列式压阻悬臂梁.从理论上对悬臂梁的应力、噪声和灵敏度进行分析,优化了悬臂梁及力敏电阻的几何尺寸.选用多晶硅为力敏材料,基于硅微机械加工技术,制备U形阵列式悬臂梁.测量悬臂梁的噪声及灵敏度,得到多晶硅力敏材料的Hooge因子和应变灵敏度系数,分别为3×10-3和27.在6V偏压和1000Hz测量带宽条件下,计算悬臂梁的最小可探测位移为0.5nm.同时对多晶硅力敏电阻噪声的产生机理进行了探讨.
原子和分子物理学
电荷对Cu2n±(n=0,1,2)分子离子的势能函数和能级的影响
王红艳, 朱正和, 毛华平, 唐永建, 郑少涛
2004, 53 (1): 37-41. doi: 10.7498/aps.53.37
摘要 +
用密度泛函B3LYP /LANL2DZ方法对Cu2n±(n=0,1,2)分子离子进行理论研究.结果表明:Cu2,Cu+2,Cu-2,Cu22-能稳定存在,基电子状态分别是:1Σg+(Cu2),2Σg(Cu2
类锂体系(Z=21—30)基态1s22s电离能和相对论项能的理论计算
葛自明, 周雅君, 王治文
2004, 53 (1): 42-47. doi: 10.7498/aps.53.42
摘要 +
使用全实加关联方法和里兹(Ritz)变分方法计算了类锂体系(Z=21—30)基态1s22s的非相对论能量和波函数;包括动能修正、电子-电子接触项、轨道-轨道相互作用项以及Darwin项的相对论修正和质量极化项由全实加关联波函数的一阶微扰给出,量子电动力学修正QED(quantum electronic dynamic)由有效核电荷方法和类氢公式计算;给出了中等核电荷的高电离类锂体系基态的电离能、相对论效应的项能(term energy),并将计算结果与实验数据进行了比较,表明FCPC
氦原子单激发和双激发态里德伯系列的相对论能量计算
吴晓丽, 苟秉聪, 刘义东
2004, 53 (1): 48-53. doi: 10.7498/aps.53.48
摘要 +
采用Rayleigh-Ritz变分方法和组态相互作用方法,并进一步考虑相对论修正和质量极化效应,研究了氦原子单激发和双激发态里德伯系列的相对论能量,计算结果与其他理论和实验符合得很好.此外,还计算了该系统之间的振子强度、辐射跃迁率及跃迁波长,振子强度三个规范的计算结果显示出很好的一致性.
原子间相互作用对原子激光压缩性质的影响
周明, 黄春佳
2004, 53 (1): 54-57. doi: 10.7498/aps.53.54
摘要 +
研究了原子间相互作用对光场与原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中耦合输出的相干原子束压缩性质的影响.结果表明:原子激光的两正交分量的涨落均可压缩,玻色-爱因斯坦凝聚体中原子间的相互作用不利于原子激光的压缩.
唯象论的经典领域
大直径聚苯乙烯小球自组织方法制备高质量opal晶体
张琦, 孟庆波, 程丙英, 张道中
2004, 53 (1): 58-61. doi: 10.7498/aps.53.58
摘要 +
通过改进样品池的结构和其他实验条件,用气压法制备了大直径聚苯乙烯小球(直径为1 μm和700 nm)的人造蛋白石(opal)样品,并测量了其能带特性.对于制备能带位置在红外波段的三维光子晶体,这一实验结果将有很广阔的用途.
光子晶体中双通道之间能量的转移
江少林, 郝伟, 冯志芳, 王义全, 许兴胜, 程丙英, 张道中
2004, 53 (1): 62-65. doi: 10.7498/aps.53.62
摘要 +
从理论和实验上分析了光子晶体中双通道之间能量的转移.在双通道之间引入复合型光子晶体波导,通过调节复合型波导的内部参数,使其满足一定的条件,就可以实现双通道之间能量的完全转移,从而实现了光的定向传输.在实验中,测得了输出端的透过谱.
吲哚俘精酰胺的偏振全息图像光存储实验研究
陈懿, 樊美公, 韩勇, 闫起强, 孟宪娟, 王英利, 姚保利, 郑媛, 门克内木乐, 雷铭, 陈国夫
2004, 53 (1): 66-69. doi: 10.7498/aps.53.66
摘要 +
在吲哚俘精酰胺/PMMA薄膜上记录了同偏振全息和正交偏振全息图,获得了它们的再现衍射像.实验结果表明:吲哚俘精酰胺具有光致各向异性,可以进行正交偏振全息记录.在偏振全息中,衍射光的偏振方向依赖于物光和再现光的偏振方向,衍射像的噪声主要来源于再现光照射到样品上引起的散射.正交偏振全息可以得到比同偏振全息更高信噪比的衍射像.存储于样品上的全息图在室温下黑暗处至少可以保存五个月而衍射效率无明显下降.结果表明,吲哚俘精酰胺是一种可用于偏振全息的可擦重写记录介质.
利用微脉塞重构腔场的Wigner函数
张智明
2004, 53 (1): 70-74. doi: 10.7498/aps.53.70
摘要 +
提出了重构腔场Wigner函数的一种新方案.该方案可以用微脉塞来实现.发现在腔场的Wigner函数与原子的布居数之间存在一个简单的关系.在实验上测得原子的布居数后,进行一个简单的数值积分,就可得到腔场的Wigner函数.以单光子Fock态和Schr?dinger猫态为例进行了数值模拟,发现与用精确公式计算的结果很好地相符.
压缩真空场与原子非线性作用过程中的纠缠与消纠缠
黄燕霞, 黄熙, 赵朋义, 詹明生
2004, 53 (1): 75-81. doi: 10.7498/aps.53.75
摘要 +
用Von Neumann熵研究了附加克尔介质的压缩真空场与二能级原子依赖强度耦合相互作用量子体系的量子纠缠特性.讨论了初始压缩真空场的压缩度以及克尔非线性作用的强度对该量子体系纠缠特性的影响.结果表明,克尔介质的非线性作用的强弱可以改变体系量子纠缠的周期性;在初始压缩度较大(r=5)时,克尔介质的非线性作用可导致原子与场持续地处于最大纠缠态,无消纠缠态或持续地处于消纠缠态.
柱坐标系中截断光束的广义M2因子
罗时荣, 吕百达
2004, 53 (1): 82-86. doi: 10.7498/aps.53.82
摘要 +
推导出截断圆对称光束二阶矩的传输方程,它们与无截断光束的二阶矩满足相似的传输定律.因此,基于广义截断二阶矩方法,将直角坐标系中截断二维光束的二阶矩特征参数推广到柱坐标系中的截断圆对称光束,类似方法定义的广义M2因子(M2G因子)是一个传输不变量.对理论的自洽性作了物理解释.推导出柱坐标系中截断超高斯光束的二阶矩参数和M2G因子.对一些有意义的特殊情况作了讨论,并以数值计算例作了说明.
可用于超精细加工的高重复率、高光束质量飞秒再生放大脉冲的产生研究
王屹山, 程光华, 刘青, 孙传东, 赵卫, 陈国夫
2004, 53 (1): 87-92. doi: 10.7498/aps.53.87
摘要 +
通过飞秒放大增益饱和理论及飞秒脉冲展宽的理论计算与分析,指出在优化放大腔结构参数及改变抽运光能量情况下,可以在省略展宽器基础上实现中等能量的飞秒脉冲再生放大.以此为依据,采用低抽运能量和放大腔中钛宝石晶体离焦技术,成功地进行了无展宽器的高重复率飞秒钛宝石再生放大及压缩技术的实验研究,并获得了高光束质量的飞秒放大光脉冲,放大光脉冲能量大于100μJ,重复频率为1kHz,光谱带宽7.7nm,压缩后脉宽500fs.
用于超短脉冲扩展的时间望远镜
钱列加, 王韬, 朱鹤元, 徐光, 范滇元
2004, 53 (1): 93-98. doi: 10.7498/aps.53.93
摘要 +
在理论上系统地研究了具有脉冲扩展功能的时间望远镜系统,时间望远镜主要是利用啁啾脉冲非线性参量转换过程实现的,它具有较高的转换效率和输出傅氏变换极限长脉冲的特点.理论研究和数值模拟计算发现非线性晶体的群速度失配是造成时间像差和转换效率下降的主导因素,在此基础上提出了时间望远镜系统在设计中所应遵循的基本准则,在实验上成功地将70fs光脉冲扩展成了近傅氏变换极限的60ps长脉冲.
光学透明材料中瞬态SBS过程的数值研究
郭少锋, 陆启生, 程湘爱, 黎全, 曾学文, 银燕
2004, 53 (1): 99-104. doi: 10.7498/aps.53.99
摘要 +
建立了描述噪声起振和Stokes种子光辅助起振的SBS(受激布里渊散射)理论模型,利用变步长有限差分方法数值求解了一维瞬态后向SBS耦合波方程组,得到了抽运光和散射光光强以及介质密度变化量的时空分布;研究了Stokes激光场对SBS反射率以及发生阈值的影响,发现Stokes种子光的存在大大减短了SBS过程的起振时间,并且在抽运光脉冲宽度固定的情况下使SBS的发生阈值大幅度降低;最后,探讨了瞬态受激布里渊过程对光学材料破坏的可能性并对今后的工作进行了展望.
高质量高效率高稳定性参量放大光产生的研究
刘红军, 陈国夫, 赵卫, 王屹山
2004, 53 (1): 105-113. doi: 10.7498/aps.53.105
摘要 +
针对光参量放大实验中存在的参量转换效率低、输出光脉冲形状畸变和输出稳定性差等问题进行了详细研究,对注入信号光强、抽运光耗尽、增益饱和、和频过程等因素对参量过程的影响进行了详细分析讨论,并进行了光学参量放大的实验研究.理论和实验研究结果表明通过优化选择合适的注入信号光强、抽运光强和晶体长度等参数,使参量放大运行在深度增益饱和状态的稳定区,完全可以获得高质量高效率高稳定性的参量放大输出光.
光谱位相干涉仪参数的优化选取
何铁英, 杨胜杰, 王清月, 张志刚, 柴路
2004, 53 (1): 114-118. doi: 10.7498/aps.53.114
摘要 +
模拟研究了光谱位相相干直接电场重构法的三个主要参数:时间延迟τ、频率剪切量Ω和展宽器色散φ之间的相互关系.研究结果表明:不同的待测脉冲,具有不同的最佳时间延迟τ;而τ的改变所引起的Ω的改变又限制了τ的选取范围;在此情况下只有适当调整φ才能在τ的较宽的范围内保证测量精度.
紧邻激光器第二阈值的Lorenz映像混沌行为的“准不变量V”分析
宋立平, 郭奇志, 谭维翰
2004, 53 (1): 119-124. doi: 10.7498/aps.53.119
摘要 +
为研究激光单模振荡的Lorenz映像在紧邻第二阈值的混沌行为,提出“准不变量V”的分析方法,明确示出初值V0与进入混沌时间tc的密切关系,即V0tc是仅依赖于激光系统参量σ,b,r的常数C0, 从理论分析和实验证明了这一结果.
具有态守恒赝隙的光子晶体中两能级原子自发辐射的增强与抑制
王义全, 许兴胜, 程丙英, 张道中, 刘晓东
2004, 53 (1): 125-131. doi: 10.7498/aps.53.125
摘要 +
论证了在赝带隙光子晶体中存在一个全频率域态总数守恒规则,在完全带隙光子晶体中还存在一个局域态总数守恒规则.态总数守恒规则指出,如果一个光子晶体的态密度在某些频率范围存在相对于等效介质态密度的谷,则一定由其他频率范围内相对于等效介质态密度的峰来补偿.使用符合态总数守恒规则的态密度模型,解释了态密度调制导致的自发辐射谱增强、抑制、变窄、红移、蓝移以及谱分裂等光子晶体中的量子光学现象.该理论比较适合研究在具有赝带隙的光子晶体中大量随机分布的发光原子或分子的自发辐射行为.
用不同密度分布的发光分子探测光子晶体的全态密度
李曙光, 许兴胜, 王义全, 程丙英, 张道中, 刘晓东
2004, 53 (1): 132-136. doi: 10.7498/aps.53.132
摘要 +
单一原子(分子)的自发辐射衰变的动力学性质强烈地依赖于其在光子晶体中的位置及其辐射偶极矩与所处位置场的相对方向.测量单一原子(分子)的自发辐射衰变特性只能反映光子晶体的局域态密度特征,而不能反映光子晶体的全态密度特征.理论上研究发现,通过引入含不同密度分布的发光分子可以探测到光子晶体的全态密度的部分细节甚至全部信息.按来源首次将全态密度分为两个部分,证明了特定的发光分子分布可以完善地反映其中的一部分或者全部,这为解释、设计加速或抑制原子(分子)自发辐射的实验提供了有益的指导.
利用单模光纤中的交叉相位调制产生单周期化脉冲的研究
向望华, 陈晓伟, 谈斌, 张贵忠
2004, 53 (1): 137-144. doi: 10.7498/aps.53.137
摘要 +
描述了利用光纤中的交叉相位调制(XPM)效应产生单周期化脉冲的基本原理.详细分析了不同初始脉冲条件对脉冲频谱展宽的影响,然后针对具体事例用分步傅里叶方法对分析结果进行了验证.最终得到了200—1000THz的超宽带频谱,并给出了理想压缩脉冲的时域脉宽和形状.
光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔纵模特性研究
吕昌贵, 崔一平, 王著元, 恽斌峰
2004, 53 (1): 145-150. doi: 10.7498/aps.53.145
摘要 +
分析了光纤布拉格光栅构成的法布里-珀罗(F-P)腔的透射谱特性,讨论了光栅带宽,反射系数相位因子以及腔长对F-P腔透射特性的影响,并对F-P腔随温度和应变的特性进行了分析,然后给出如何设计在光栅中心耦合波长处单模运转的法布里-珀罗腔.并提供了数值模拟结果和实验结果.
退火处理对掺铒氢化非晶硅悬挂键密度和光致荧光的影响
王波, 严辉, 赵谦, 久米田稔, 清水立生
2004, 53 (1): 151-155. doi: 10.7498/aps.53.151
摘要 +
采用磁控溅射技术制备了铒掺杂的氢化非晶硅(a-Si∶H(Er))样品.进一步通过200—500℃温度递增的后退火处理,获得了不同的Si悬挂键(Si-DBs)密度,并在此基础上研究了Si-DBs密度改变对其Er光荧光(Er-PL)的影响.退火温度低于350℃时,Er-PL强度持续增加,但Si-DBs密度的变化显得较复杂;350℃以上时,Er-PL强度随Si-DBs密度的增加而减小.在200—250℃的退火温度范围内,Si-DBs是由于结构弛豫而减少;在250—500℃的退火温度范围内,可能由于Si—H键的断
周期极化掺镁不同组分LiNbO3晶体的研究
陈云琳, 郭娟, 刘晓娟, 楼慈波, 陈绍林, 许京军, 张万林, 孔勇发, 张光寅
2004, 53 (1): 156-159. doi: 10.7498/aps.53.156
摘要 +
利用气相平衡扩散法研制出掺镁不同组分的LiNbO3晶体,并对其极化特性进行了研究.研究表明晶体的开关电场和自发极化不仅与晶体组分[Li]/[Nb]比有关而且与掺镁量有关,[Li]/[Nb]比为0.973掺入2mol% MgO的近化学比LiNbO3晶体的开关电场仅为1.8kV/mm,是同成分晶体的1/12,且其极化结构的质量要远好于同成分LiNbO3晶体和近化学比LiNbO3晶体.
水分子凝胶中有机凝胶因子聚集体的分形结构研究
王理, 黎坚, 杨亚江
2004, 53 (1): 160-164. doi: 10.7498/aps.53.160
摘要 +
水分子凝胶是一种新型软凝聚体系.是凝胶因子在很低的浓度下在水中聚集、自组装,使水凝胶化形成的凝聚体系.透射电镜(TEM)表明凝胶因子在水中聚集、自组装成细纤维状结构.通过对TEM照片进行数字化处理,采用Sandbox法和密度-密度相关函数法计算的结果表明凝胶因子在聚集组装过程中具有典型的分形特征.根据C++程序计算出分形维数D=1.814—1.977.以分形理论对凝胶因子的聚集过程以及由此形成的水分子凝聚体系的分形特征进行了讨论.利用小角x射线散射(SAXS)研究进一步表明,凝聚体系的分形结构存在于尺度α
流体、等离子体和放电
紧聚焦的飞秒激光脉冲在真空中对电子的加速
袁孝, 刘晶儒, 余玮, 何峰, 陆培祥
2004, 53 (1): 165-170. doi: 10.7498/aps.53.165
摘要 +
研究了紧聚焦的圆偏振飞秒相对论高斯激光脉冲与电子的相互作用,提出了一种激光加速电子的新机制.利用束腰小、强度大的激光脉冲上升沿加速电子,束腰大、强度小的脉冲下降沿减速电子,当光脉冲和电子分离时,电子获得了能量增益.研究发现,初始静止的电子与强度高于1019Wμm2/cm2的光脉冲作用以后,可以获得MeV量级的能量.初始位于焦点附近的电子被加速的效果较好,而远离焦点的电子几乎不能获得能量增益.
尾波场中传播的激光脉冲的频率漂移
徐涵, 常文蔚, 银燕
2004, 53 (1): 171-175. doi: 10.7498/aps.53.171
摘要 +
一个超短超强激光脉冲在另一个超短脉冲激发的尾波场中传播时,如果这两个脉冲之间距离合适,第二个脉冲前半部分经历的电子密度比后半部分高,其后部群速度高于前部,脉冲将被压缩,频率向高频方向移动.用PIC粒子模拟证实了这一点,模拟得到的频移与理论结果吻合.另外,非线性效应使得最有效频移对应的脉冲之间的间距比线性理论估计值大.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
体心立方多晶膜中应变能密度的各向异性分析
张建民, 徐可为
2004, 53 (1): 176-181. doi: 10.7498/aps.53.176
摘要 +
根据弹性理论和多晶膜的屈服强度公式,计算了附着在基体上体心立方多晶薄膜中不同取向晶粒中的应变能密度.结果表明:1)在屈服之前,对Fe和Ta两种薄膜,4个最小的应变能密度对应的晶粒取向依次为(100),(510),(410)和(511);对Cr,Mo,Nb和V四种薄膜,4个最小的应变能密度对应的晶粒取向依次为(111),(332),(322)和(221);对W膜,应变能密度与晶粒取向无关.2)在屈服的体心立方多晶膜中,4个最小的应变能密度对应的晶粒取向依次为(100),(111),(110)和(411).从
TiN和Ti1-xSixNy薄膜的微观结构分析
张晨辉, 雒建斌, 李文治, 陈大融
2004, 53 (1): 182-188. doi: 10.7498/aps.53.182
摘要 +
使用x射线衍射(XRD)、x射线光电子谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和原子力显微镜(AFM)多种观测手段分析了TiN薄膜和Ti1-xSixNy纳米复合薄膜的微观结构.实验分析证明Ti1-xSixNy薄膜是由直径为3—5nm的纳米晶TiN和非晶Si3N4相构成,并且Ti1-xSix
Co和稳定元素对Nd3(Fe,Co,M)29(M=Ti,V,Cr) 化合物结构和磁性的影响
罗鸿志, 李养贤, 唐宁, 杨伏明, 吴光恒, 郭鸿涌, 刘宝丹
2004, 53 (1): 189-193. doi: 10.7498/aps.53.189
摘要 +
利用x射线衍射和磁测量研究了不同稳定元素Co以及Ti,V和Cr替代对Nd3Fe29-x-yCoxMy(M=Ti,V,Cr)化合物结构和磁性的影响.研究发现:每一个稳定元素都有一替代量极限,在此极限以内所有化合物均为Nd3(Fe,Ti)29型结构,A2/m空间群.不同稳定元素的溶解极限不同.Co的替代量与稳定元素有关,当以Cr作为稳定元素时,Cr的替代量随着Co含量的提高而提高
大规模集成电路总剂量效应测试方法初探
贺朝会, 耿斌, 何宝平, 姚育娟, 李永宏, 彭宏论, 林东生, 周辉, 陈雨生
2004, 53 (1): 194-199. doi: 10.7498/aps.53.194
摘要 +
提出了初步的大规模集成电路总剂量效应测试方法。在监测器件和电路功能参数的同时,监测器件功耗电流的变化情况,分析数据错误与器件功耗电流变化的关系及其总剂量效应机理。给出了大规模集成电路:静态随机存取存储器(SRAM)、电擦除电编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器(FLASH ROM)和微处理器(CPU)的60Co γ总剂量效应实验的结果.
注入Mo 在Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10非晶合金中的扩散
刘日平, 王秀英, 王文魁, 高明, 孙力玲, 张君
2004, 53 (1): 200-203. doi: 10.7498/aps.53.200
摘要 +
通过二次离子质谱仪(SIMS)研究了Mo在Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10非晶合金中的扩散,并计算出其扩散激活能Q和前置系数D0分别为1.95 eV和1.13×10-5m2s-1.根据Stokes-Einstern关系式研究了玻璃转变温度以下593—673 K之间Zr57Nb
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究
徐波, 余庆选, 吴气虹, 廖源, 王冠中, 方容川
2004, 53 (1): 204-209. doi: 10.7498/aps.53.204
摘要 +
对化学气相沉积(MOCVD)法在宝石衬底上生长的Mg掺杂GaN薄膜的表面及其GaN缓冲层的光致发光(PL)光谱进行了测量,用Raman光谱和x射线衍射(XRD)对GaN薄膜中的应力进行确定,通过PL光谱中的中性束缚激子跃迁能量的变化确定薄膜中应力的影响,从而研究Mg掺杂对p型GaN的DAP跃迁影响规律.
Mg, Al掺杂对LiCoO2体系电子结构影响的第一原理研究
徐晓光, 魏英进, 孟醒, 王春忠, 黄祖飞, 陈岗
2004, 53 (1): 210-213. doi: 10.7498/aps.53.210
摘要 +
为了研究Mg, Al掺杂对锂二次电池正极材料LiCoO2体系的电子结构的影响,进而揭示Mg掺杂的LiCoO2具有高电导率的机理,对Li(Co, Al)O2和Li(Co, Mg)O2进行了基于密度泛函理论的第一原理研究. 通过对能带及态密度的分析,发现在Mg掺杂后价带出现电子态空穴,提高了电导,并且通过歧化效应(disproportionation)改变了Co-3d电子在各能级的分布,而Al掺杂则没有这些作用. O
SrHfO3和SrTiO3光学特性的第一性原理研究
王渊旭, 王春雷, 钟维烈, 赵明磊, 李吉超, 薛旭艳
2004, 53 (1): 214-217. doi: 10.7498/aps.53.214
摘要 +
用全电势线性缀加平面波法(FLAPW)计算了SrTiO3和SrHfO3的光学特性,即介电函数虚部ε2(ω)、光学吸收系数I(ω)和反射率R(ω).对它们光学特性进行了对比分析,给出了它们光学特性的差别,并进行了解释.计算的SrTiO3光学谱分别在4.4,7.4,8.3和23.6eV处出现峰值,且其在4.4eV处的峰值比较高而尖.计算结果与实验值符合得很好.
InGaAsSb/AlGaAsSb长波长多量子阱激光器有源区的优化设计
徐刚毅, 李爱珍
2004, 53 (1): 218-225. doi: 10.7498/aps.53.218
摘要 +
系统地研究了波长为2.7μm的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱激光器中有源区的优化设计.分别用含应变势的6带KP模型和抛物带模型计算价带和导带的能带结构,并得到薛定谔方程和泊松方程的自洽解,由此计算量子阱在载流子注入时的增益谱.研究表明制约量子阱增益的主要因素不是跃迁矩阵元,而是粒子数反转程度,尤其是空穴填充HH1子带的概率.增加压应变或减小阱宽都会提高量子阱增益.前者降低了价带HH1子带空穴的平面内有效质量;后者拉大了价带子带间距,尽管它同时略微增加了空穴有效质量.这两种因素都导致价带顶空穴态
FexSn100-x合金颗粒薄膜的反常霍耳效应
高俊, 蒋晓龙, 任尚坤, 倪刚, 张凤鸣, 都有为
2004, 53 (1): 226-228. doi: 10.7498/aps.53.226
摘要 +
采用离子束溅射的方法制备了一系列不同原子比的FexSn100-x合金颗粒膜,系统地研究了该体系的反常霍耳效应.在该薄膜中发现了铁磁金属/非磁金属体系中最大的霍耳电阻率,讨论了不同原子配比、薄膜厚度对霍耳效应的影响.通过研究饱和霍耳电阻率ρxys同电阻率ρxx的关系,讨论了反常霍耳效应的机理.
含有吸收介质的突变结构腔体场匹配分析
罗勇, 李宏福, 谢仲怜, 喻胜, 邓学, 赵青, 徐勇
2004, 53 (1): 229-234. doi: 10.7498/aps.53.229
摘要 +
采用分区求解场及边界场匹配方法推导出含有吸收介质波导的色散方程及突变结构高频腔体混合模式的场匹配方程。将解析分析与数值计算结合,对回旋速调管放大器高频腔体进行了数值计算,研究了吸收层对波导传播、衰减特性及谐振腔的谐振特性、损耗特性、Q值、场分布的影响。给出了数值模拟主要结果。
pn结电容-电压法测量应变SiGe禁带宽度
舒斌, 戴显英, 张鹤鸣
2004, 53 (1): 235-238. doi: 10.7498/aps.53.235
摘要 +
利用应变SiGe/Si异质pn结电容-电压(C-V)特性确定SiGe禁带宽度的技术.该技术根据SiGe/Si异质pn结C-V实验曲线,计算出 pn结接触电势差,并得到SiGe/Si的价带偏移量和导带偏移量,进而求得SiGe禁带宽度.该技术测试方法简便,其过程物理意义清晰,既适用于分立的SiGe/Si异质pn结,也可直接分析SiGe/Si异质结器件中的SiGe 禁带宽度.实验结果与理论计算及其他相关文献报道的结果符合较好.
楔形金薄膜系统中的反常跳跃电导和隧道效应
陶向明, 夏阿根, 叶高翔
2004, 53 (1): 239-243. doi: 10.7498/aps.53.239
摘要 +
采用真空蒸镀方法,利用液体衬底在沉积过程中的线性扩散过程,在玻璃表面制备出斜率仅为10-5的楔形金薄膜逾渗系统,并用四引线方法测量了从该薄膜系统中得到的均匀无序金薄膜的导电特性.实验结果表明:和通常的平整薄膜逾渗系统相比,该薄膜系统呈现更为强烈的跳跃电导和隧道效应.
Yb2.75C60价带光电子能谱
李宏年, 何少龙, 李海洋
2004, 53 (1): 244-247. doi: 10.7498/aps.53.244
摘要 +
用角积分紫外光电子能谱技术测量了Yb2.75C60薄膜的价带电子态密度分布.相纯Yb2.75C60样品通过C1s芯态x射线电子谱峰的位移表征.结果表明Yb2.75C60是半导体,在费米能级处几乎没有电子态分布.Yb 6s电子态和C60LUMO能带的杂化效应不可忽略,有部分Yb 6s电子分布在Yb-C60杂化能带上.
Rb掺杂C60单晶的相衍变和电子态
李宏年
2004, 53 (1): 248-253. doi: 10.7498/aps.53.248
摘要 +
在C60单晶超高真空解理面上制备C60的Rb填隙化合物薄膜.用同步辐射光电子能谱研究了相衍变过程.观察到对应于固溶相、Rb1C60和Rb3C60的电子态密度分布.当数纳米厚Rb3C60薄膜在C60单晶(111)解理面形成后,室温条件下进一步沉积Rb至样品表面不产生fcc到bct或bcc结构相变.C60
原子簇La8-xBaxCuO6的原子磁矩和自旋极化的电子结构研究
李华, 董建敏, 潘凤春, 梅良模, 陈丽
2004, 53 (1): 254-259. doi: 10.7498/aps.53.254
摘要 +
利用MS-Xα方法研究了化合物La2-yBayCuO4的原子磁矩和自旋极化的电子结构.理论计算得到母相氧化物La2CuO4的Cu原子磁矩为0.37μB,与实验值0.48±0.15μB基本一致. 研究结果显示, 由于Ba原子对部分La的替代,使构成化合物的基本原子簇La8-xBaxCuO6的
多晶La0.7Sr0.3MnO3的低温输运性质和磁电阻效应
席力, 葛世慧, 杨啸林, 李成贤
2004, 53 (1): 260-264. doi: 10.7498/aps.53.260
摘要 +
详细研究了由纳米晶粒组成的块体多晶La0.7Sr0.3MnO3(LSM)的电阻率和磁电阻效应,以及它们的温度依赖性.随着温度从室温降低,电阻率(ρ)在250K附近存在一最大值,低于该温度后,样品表现为金属导电特性,随后在50K附近存在一极小值.也就是说在低于50K的温度范围内,随着温度降低ρ反而升高,表现为绝缘体性的导电特性.经研究发现,这种随温度降低ρ反而增加的现象与隧穿效应的理论模型(lnρ∝T-1/2)符合得很好
自对耦无序分布随机链Potts模型的临界普适性研究
顾德炜, 任浩, 潘正权, 应和平
2004, 53 (1): 265-271. doi: 10.7498/aps.53.265
摘要 +
以蒙特卡罗模拟方法对自对耦分布二维随机链q态Potts模型的短时临界行为进行了数值研究.利用初始非平衡演化阶段存在的普适幂指数和有限体积标度行为,数值模拟了在不同形式随机分布时q=3和q=8态Potts模型磁临界指数η和动力学临界指数z.计算结果发现η不依赖于自对偶无序分布的具体形式, 从而以数值方法给出了一个关于淬火掺杂自旋系统的临界普适行为的验证.
NiFe/FeMn双层膜交换偏置的形成及热稳定性研究
熊小涛, 朱逢吾, 滕蛟, 蔡建旺, 赖武彦
2004, 53 (1): 272-275. doi: 10.7498/aps.53.272
摘要 +
研究了在铁磁(NiFe)/反铁磁(FeMn)双层膜之间,交换偏置的形成过程和热稳定性,特别是NiFe/FeMn的交换偏置作用与FeMn层晶粒尺寸的关系.和以前作者不同的是,本文方法采用非磁性Ni-Fe-Cr合金作缓冲层材料,改变Cr的含量就可以获得不同晶粒尺寸的反铁磁FeMn层.实验表明,晶粒尺寸较小的FeMn产生较强的铁磁/反铁磁交换偏置场;但是,对于较大晶粒的FeMn层,出现交换偏置作用所要的临界厚度较小.这符合Mauri提出的理论模型.交换偏置场的热稳定性实验表明,具有较大晶粒尺寸的FeMn层给出较
La掺杂诱发层状钙钛矿型铁电体弛豫性相变的介电研究
惠荣, 朱骏, 卢网平, 毛翔宇, 羌锋, 陈小兵
2004, 53 (1): 276-281. doi: 10.7498/aps.53.276
摘要 +
制备了La掺杂层状钙钛矿铁电体材料SrBi4Ti4O15, Sr2Bi4Ti5O18以及共生结构Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15,通过研究样品的变温介电特性发现,SrBi4-xLax
二氧化锆纳米材料中Eu3+的发光特性
刘晃清, 王玲玲, 秦伟平
2004, 53 (1): 282-285. doi: 10.7498/aps.53.282
摘要 +
研究了掺1mol%Eu3+的二氧化锆纳米材料随退火温度变化的发光性质,得到退火温度为600和800℃的样品中Eu3+的5D0→7F2发射在604nm处,这种现象不多见. 几种经不同退火温度处理的纳米材料样品在紫外光的照射下,稀土离子Eu3+的5D0→7F2发射的发光逐
有机层界面对双层有机发光二极管复合效率的影响
彭景翠, 李宏建, 瞿述, 赵楚军, 罗小华, 许雪梅
2004, 53 (1): 286-290. doi: 10.7498/aps.53.286
摘要 +
建立了双层有机发光二极管中载流子在有机层界面复合的无序跳跃理论模型.由于有机分子材料的空间及能带结构的无序性,采用刚体模型处理有机层界面问题是不恰当的,而采用无序跳跃模型比较合理.复合效率及复合电流由载流子跳跃距离、有机层界面的有效势垒高度及该界面处的电场强度分布所决定:在双层器件ITO/α-NPD/Alq3/Al中,当所加电压小于19.5V时,复合效率随着载流子跳跃距离的增加而增加,而大于19.5V时,复合效率随着其距离的增加而减少;复合效率随着有机层界面有效势垒高度的增加而增加;
α-Al2O3单晶的热释光和光释光特性
林理彬, 梁宝鎏, 李德卉, 张纯祥, 唐强, 罗达玲
2004, 53 (1): 291-295. doi: 10.7498/aps.53.291
摘要 +
研究了纯α-Al2O3单晶的热释光发光曲线和三维发光谱,以及光释光衰变曲线,对它们的发光机理和剂量学特性进行了分析和讨论.实验观察到α-Al2O3单晶β射线照射后立即测量的热释光发光曲线,有峰温为76℃和207℃两个发光峰.经γ射线照射数小时后测量的三维发光谱,只有峰温207℃波长为416 nm发光峰,它与α-Al2O3:C晶体的发光波长基本相同,是受热激发到导带的电子与F<
BRD96N光调制吸收增强现象的实验研究
陈烽, 杨文正, 杨青, 侯洵
2004, 53 (1): 296-300. doi: 10.7498/aps.53.296
摘要 +
通过光谱响应特性实验和记录/读出图像实验,研究了基因变异型细菌视紫红质(BRD96N)分子膜对单色光的光调制特性.发现BRD96N分子膜在550nm—600nm范围内对调制光有吸收增强的现象,且对此范围内不同波长的单色光其调制程度有差异.利用曲线拟和方法发现550nm—600nm吸收增强的变化过程分为快过程和慢过程,其对应的时间常数分别为30s和5min.利用强度调制器的吸收强度与图像灰度之间的关系,分析了560nm—600nm范围内出现图像反转的实验现象.
InAs/GaAs柱形岛的制备及特性研究
谢二庆, 徐波, 何军, 赵凤瑷, 张春玲, 刘峰奇, 王占国, 朱天伟
2004, 53 (1): 301-305. doi: 10.7498/aps.53.301
摘要 +
利用固源分子束外延(MBE)的方法经SK模式自组装生长由多层InAs/GaAs量子点组成的柱形岛.具体分析了GaAs间隔层厚度,生长停顿时间以及InAs淀积量对发光峰波长的影响.原子力显微镜(AFM)结果显示柱形岛表面的形状和尺寸都比较均匀;室温下不同高度的柱形岛样品的发光波长分别达到1.32和1.4μm,而单层量子点的发光波长仅为1.1μm,充分说明了量子点高度对发光波长的决定性影响,这为调节量子点发光波长提供了一种直观且行之有效的方法.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
基片下磁场磁控对溅射辉光及薄膜梯度的影响
赵新民, 狄国庆
2004, 53 (1): 306-310. doi: 10.7498/aps.53.306
摘要 +
溅射时在基片下方放置磁铁,让来自基片下方的磁场发挥磁控作用,以此来研究基片下磁场磁控溅射的方法.发现辉光形貌以及沉积的薄膜厚度分布均发生明显变化的同时,辉光的外形也随着外加磁铁直径的变化而变化.运用磁荷理论对空间磁场分布进行模拟,解释了辉光形貌变化的机理;运用沉积粒子在外加梯度磁场中运动理论解释了膜厚分布.
白宝石衬底上生长的MgxZn1-xO晶体薄膜的结构和光学性能
陈奶波, 邱东江, 吴惠桢
2004, 53 (1): 311-315. doi: 10.7498/aps.53.311
摘要 +
在白宝石(sapphire)衬底上低温外延生长出了MgxZn1-xO晶体薄膜.x射线衍射(XRD)及能量色散x射线(EDX)分析表明,MgxZn1-xO薄膜的晶体结构依赖于薄膜中Mg的组分x,随着Mg组分的增大,MgxZn1-xO薄膜的结构从与ZnO晶体一致的六方结构转变为与MgO晶体一致的立方结构.对MgxZn1-xO薄膜的紫外透
单体光交联制备液晶垂直取向膜
于涛, 彭增辉, 阮圣平, 宣丽
2004, 53 (1): 316-319. doi: 10.7498/aps.53.316
摘要 +
提出光敏单体紫外光聚合制备液晶垂直取向膜的方法,并在实验中证实了方法的可行性.实验中采用六氟双酚A双肉桂酸酯单体,在紫外光作用下单体发生光交联反应,形成的聚合膜能够诱导液晶分子垂直排列.制备过程简单,不需要高温热处理过程.从紫外吸收光谱和红外吸收光谱分析发现,单体具有较好的光敏性和聚合度.取向膜经过120℃高温处理仍然具有良好的取向性质.
气溶胶单粒子粒径的实时测量方法研究
鲍健, 熊鲁源, 方黎, 郑海洋, 胡睿, 张玉莹, 孔祥和, 顾学军, 朱元, 张为俊, 夏柱红
2004, 53 (1): 320-324. doi: 10.7498/aps.53.320
摘要 +
介绍了近期研制的一台实时测量大气气溶胶单粒子粒径和化学成分的仪器在如何测量气溶胶单粒子粒径方面的测量原理及特点,并结合激光解吸附电离飞行时间质谱技术,利用该仪器对木屑燃烧产生的烟气气溶胶粒子的实时测量结果.