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Vol. 54, No. 7 (2005)

2005年04月05日
总论
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核物理学
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原子和分子物理学
原子和分子物理学
唯象论的经典领域
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流体、等离子体和放电
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凝聚物质:结构、热学和力学性质
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凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
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物理学交叉学科及有关科学技术领域
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地球物理学、天文学和天体物理学
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领域
总论
离散时空中的非塌缩的尘埃球解
陈 光
2005, 54 (7): 2971-2976. doi: 10.7498/aps.54.2971
摘要 +
引进了实数的层次性与离散化,将连续函数理论加以改进和推广为离散函数理论,并基于由离散函数理论所表示的经典广义相对论来讨论尘埃物质的引力塌缩问题,指出了关于这个问题的连续体系的Oppenheimer 和Snyder解中的Friedmann内解与Schwarzschild外解的不完整性并加以拓展和离散化,导出了一种非塌缩的尘埃物质结构,消除了引力奇性并揭示了时空离散化的深刻性质.
离散时空中的奇性自由的Friedmann宇宙解
陈 光
2005, 54 (7): 2977-2979. doi: 10.7498/aps.54.2977
摘要 +
由尘埃物质粒子的集合来形成一个理想的离散时空的Friedmann宇宙模型并证明了它是奇性 自由的.
广义经典力学系统的对称性与Mei守恒量
张 毅
2005, 54 (7): 2980-2984. doi: 10.7498/aps.54.2980
摘要 +
研究广义经典力学系统的对称性和一类新型守恒量——Mei守恒量.在高维增广相空间中建立 了系统的运动微分方程;给出了系统的Mei对称性、Noether对称性和Lie对称性的判据;得 到了分别由三种对称性导致Mei守恒量的条件和Mei守恒量的形式.举例说明结果的应用.
相对论Birkhoff系统的对称性与稳定性
张 凯, 冯 俊
2005, 54 (7): 2985-2989. doi: 10.7498/aps.54.2985
摘要 +
讨论了相对论Birkhoff系统的三种对称性之间的关系,并利用Liapunov方法得到系统稳定性 的若干判据.随后,应用能量-Casimir函数法将系统稳定性与守恒量联系在了一起,并给出 了算例.
Boiti-Leon-Pempinelli系统的新变量分离解及其方形孤子和分形孤子
方建平, 朱加民, 郑春龙
2005, 54 (7): 2990-2995. doi: 10.7498/aps.54.2990
摘要 +
利用拓展的Riccati方程映射法,得到了(2+1)维Boiti-Leon-Pempinelli系统新的变量分离 解.根据得到的分离变量解,构造出该系统新型的孤子结构——方孤子和分形孤子.
Jacobi椭圆函数展开解的可视化
郑 强, 岳 萍, 龚伦训
2005, 54 (7): 2996-2999. doi: 10.7498/aps.54.2996
摘要 +
作出了Jacobi椭圆正弦函数sn(x,k)的图像,通过图像展示了它的一些性质;并作出了KdV 方程Jacobi椭圆函数展开解在两种参数下的图像.
激光感生色散光学滤波理论
掌蕴东, 孙旭涛, 何竹松
2005, 54 (7): 3000-3004. doi: 10.7498/aps.54.3000
摘要 +
利用半经典理论,建立了激光感生色散光学滤波的理论模型.通过求解密度矩阵方程,得到 感生极化率.并利用该理论计算出钾694 nm激光感生色散光学滤波器的透射谱,与发表的实 验结果基本符合.
Kerr-Newman-de Sitter黑洞的统计熵
李固强
2005, 54 (7): 3005-3008. doi: 10.7498/aps.54.3005
摘要 +
避开求解波动方程的困难,利用量子统计的方法,直接计算Kerr-Newman-de Sitter黑洞背景下玻色场和费米场的配分函数.然后利用砖墙膜模型计算和讨论黑洞背景下的玻色场和 费米场的熵.
基于模糊模型支持向量机的混沌时间序列预测
崔万照, 朱长纯, 保文星, 刘君华
2005, 54 (7): 3009-3018. doi: 10.7498/aps.54.3009
摘要 +
基于支持向量机强大的非线性映射能力和模糊逻辑易于将先验的系统知识结合到模糊规则的 特性, 根据混沌动力系统的相空间重构理论, 提出了一种混沌时间序列的模糊模型的支持向 量机预测模型,并采用适用于大规模问题求解的最小二乘法来训练预测模型,利用该模型分别 对模型的整体预测性能与嵌入维数及延迟时间的关系进行了探讨.最后利用Mackey-Glass时 间序列和典型的Lorenz系统生成的时间序列对该模型进行了验证,结果表明该预测模型不仅 能够自动的从学习数据中获取知识产生模糊规则,提取能够代表混沌时间序列内在规律的支 持向量,大大减少支持向量的数目,精确地预测未来的混沌时间序列,而且在混沌时间序列 的嵌入维数未知和延迟时间不能合理选择的情况下,也能取得比较好的预测效果.这一结论预 示着基于模糊模型的支持向量机是一种研究混沌时间序列的有效方法.
利用线性可逆变换增强延迟反馈方法控制混沌的有效性
张入元, 张晓明, 彭建华
2005, 54 (7): 3019-3026. doi: 10.7498/aps.54.3019
摘要 +
基于线性可逆变换方法,提出一种有效提高延迟反馈法控制混沌的方案.通过将系统的部分 状态变量在相应的子空间作变换,实现用单路反馈控制信号替代变换前多路信号对原系统的 控制作用,并且还从理论上确定出满足系统可控的条件.通过数值计算几个控制实例,其结 果很好地说明这种控制混沌的方案是有效和实用的.
关于动力学互相关因子指数的注记
武连文, 程乾生
2005, 54 (7): 3027-3028. doi: 10.7498/aps.54.3027
摘要 +
通过反例讨论了动力学互相关因子指数定义的错误所在,同时给出了正确的定义.
对称非线性耦合混沌系统的同步
于洪洁, 刘延柱
2005, 54 (7): 3029-3033. doi: 10.7498/aps.54.3029
摘要 +
研究两个对称非线性耦合混沌系统的同步问题.通过对系统线性项与非线性项的适当分离, 构造一个特殊的非线性耦合项,发现在耦合强度α=05附近的某一区域里存在稳定的 混沌同步现象.提供判断同步误差稳定性的方程,利用线性系统的稳定性分析准则和条件Lya punov指数来检验同步状态的稳定性.新方法适用于连续时间系统的混沌同步,也适用于具有 两个(或多于两个)正Lyapunov指数的超混沌系统.以Lorenz系统,超混沌Rssler 系统作 为算例,数值模拟结果证实所提新方法的有效性.
混沌体系中寻找周期轨迹的方法
王培杰, 吴国祯
2005, 54 (7): 3034-3043. doi: 10.7498/aps.54.3034
摘要 +
一个不可积混沌体系,由于扰动而遭到破坏时,存活的周期轨迹体现了体系的本质特征,是 体系的运动骨架.在一定程度上, 可以由周期轨迹来量子化不可积体系,这充分说明了 周期轨迹的重要性.而寻找周期轨迹,也就成为研究混沌体系动力学特性以及对混沌体系进 行量子化的关键问题.结合具体实例,给出了3种常用的寻找周期轨迹方法,并详细探讨了各 种方法的优缺点和适用范围.
开放边界条件下二维可转向主干道交通流模型的研究
黄乒花, 谭惠丽, 孔令江, 刘慕仁
2005, 54 (7): 3044-3050. doi: 10.7498/aps.54.3044
摘要 +
在开放性边界条件下,利用改进的Nagel-Schreckenberg交通流模型,引入过路口车辆的可 转向机理,建立二维n速主干道元胞自动机交通流模型,研究了转向概率和边界条件对 干道交通状况的影响而导致的不同相变特性以及这两个因素对实现改善干道交通的组织作用 .
基于多光束干涉原理的相移算法研究
罗志勇, 杨丽峰, 陈允昌
2005, 54 (7): 3051-3057. doi: 10.7498/aps.54.3051
摘要 +
针对多光束干涉原理的相移算法包括算法误差及步长优化等问题,以菲索干涉仪精密测长为 应用背景进行了研究.利用干涉光学的基本原理导出了在多束光干涉(经光学面多次反射、透 射)的情况下干涉光强随相位分布的精确公式;在此基础上,通过数值分析的方法得出了利 用菲索干涉仪精密测长的相移步长的优化取值范围和干涉光束最佳初相位差的范围;对余弦 依赖算法所引起的光强误差分别就四步法、五步法得出了不同的依赖关系;并对多光束干涉 算法中几种主要的误差来源进行了不确定度评估.
多层超薄薄膜介质光热辐射的三维理论研究
闫长春, 薛国刚, 刘 诚, 高淑梅
2005, 54 (7): 3058-3062. doi: 10.7498/aps.54.3058
摘要 +
在柱坐标系下,以热传导方程及边界条件为基础,通过Hankel变换及逆变换,得到多层热单介质膜中的温度场.以特殊参数为例,对膜层为三层时的特殊情况进行讨论,得知对于高热 扩散率的薄膜材料,纵向和横向的热导率比值越大,相位的变化也越大.低热扩散率薄膜材 料,不同的纵向和横向的热导率比对光热信号的影响很小.同时,光吸收系数越小,频率变 化对相位影响越明显.
THz辐射电光探测原理分析新方法
郑国梁, 吴丹丹, 佘卫龙
2005, 54 (7): 3063-3068. doi: 10.7498/aps.54.3063
摘要 +
采用线性电光效应耦合波理论,得到一种全新简便的基于线性电光效应的THz辐射电光探测 原理的分析方法.这种方法不仅适用于一切各向同性晶体,也适用于探测光沿光轴传播的单 轴晶体.它可以方便地描述在探测光偏振状态和THz辐射电场方向都任意的情况下探测器的行 为,并可以得到探测器的优化设计方案.同时此方法不需要复杂的坐标变换,计算方便简洁 ,而且得到一些在其他理论中没有得到的结论,有望给电光探测器设计者提供有益的参考 .
核物理学
斜角入射沉积法制备渐变折射率薄膜的理论探讨
邵建达, 王英剑, 范正修, 沈自才
2005, 54 (7): 3069-3074. doi: 10.7498/aps.54.3069
摘要 +
从理论上分析了单一膜料倾斜入射沉积时的折射率与填充密度的关系,给出了三种不同的表达式;然后从正变和负变、完整周期和存在半周期以及不同的周期数等几个方面探讨了膜层的填充密度按照线性变化时的渐变折射率薄膜的光学特性,并将折射率的不同理论表达式对光学特性的影响进行了对比,最后讨论了单一膜料倾斜入射沉积渐变折射率薄膜的方法、填充密度线性变化时的渐变折射率薄膜的应用及制备中需要进一步解决和处理的问题.
He2+离子与H原子的重粒子碰撞电离过程
何 斌, 刘春雷, 颜 君, 王建国, 宁 烨
2005, 54 (7): 3075-3081. doi: 10.7498/aps.54.3075
摘要 +
利用初态程函近似的连续扭曲波方法研究了He2+离子与H原子的碰撞电离过程. 计 算得到了入射离子能量从30keV/u到2000keV/u的碰撞电离总截面、随电离电子能量和角度变 化的一阶和二阶微分散射截面,及随入射离子能量变化的电离电子平均能量.计算的总电离 截面与其他理论和实验结果进行了比较,在入射离子能量大于100keV/u的能区,计算结果 与实验符合得很好;在较低的能区,各种理论结果之间有较大差别,计算结果比实验约小50 %.利用计算的二阶微分散射截面讨论了软碰撞、电子俘获到入射离子连续态、两体相遇碰 撞等碰撞电离机理.
同位旋依赖的动量相关作用对同位旋分馏过程的影响和机理
郭文军, 邢永忠, 刘建业
2005, 54 (7): 3082-3086. doi: 10.7498/aps.54.3082
摘要 +
在同位旋相关的量子分子动力学理论的基础上,引入同位旋自由度,将同位旋无关的动量相 关作用改造成为在同位旋相关的量子分子动力学中可用的同位旋依赖的动量相关作用.研究 了它在中能重离子碰撞中的作用和机理.研究结果表明,考虑同位旋依赖的动量相关作用后 ,对同位旋分馏过程有很大的影响,使同位旋分馏强度降低.降低的幅度随入射能量的增加 而迅速增加.特别是动量相关作用的同位旋效应与对称势的同位旋效应具有大体相同数量级 .但两者具有完全不同的动力学机理.所以同位旋依赖的动量相关作用的研究对于定量的研 究同位旋非对称核物质状态方程是重要的.
原子和分子物理学
甲烷在外场作用下的光激发特性研究
徐国亮, 朱正和, 马美仲, 谢安东
2005, 54 (7): 3087-3093. doi: 10.7498/aps.54.3087
摘要 +
采用密度泛函B3LYP和组态相互作用方法在6-311++G**水平上计算了甲烷从基 态到前六个激发态的跃迁波长,振子强度,自发辐射系数An0和吸收系数B 0n( n=1—6).同时研究了外电场对甲烷分子的激发态的影响规律.结果表明,随外电场强度增大 ,系统总能量变化较小,同时最高占据轨道HOMO与最低空轨道LUMO的能隙gaps变小,费米能 级Fermi levels略有下降.甲烷基态(X~lAl)在外场作用下,易 于向高激发态产生跃迁.
芳香族氨基酸的太赫兹光谱研究
岳伟伟, 王卫宁, 赵国忠, 张存林, 闫海涛
2005, 54 (7): 3094-3099. doi: 10.7498/aps.54.3094
摘要 +
利用太赫兹时域光谱研究了三种芳香族氨基酸,即酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸,在02—1 6THz波段的光学特性,得到了对应的吸收谱.对比各自的吸收谱发现,酪氨酸和色氨酸分 别在0976THz和1465THz有明显的吸收峰,而苯丙氨酸则没有明显的吸收峰.利用密度泛 函(DFT)理论初步计算表明,氨基酸在THz波段的吸收是由分子转动或扭动造成的,氨基酸的 不同结构造成了它们在THz波段不同的吸收峰位.另外,还得到了三种氨基酸在该波段的折射 率谱并首次定量给出了三种氨基酸在02—16THz波段的平均折射率.酪氨酸、色氨酸和苯 丙氨酸的平均折射率分别为1507,1526和1686.这项研究不仅为研究生物分子结构和 动力学提供了新的理论和实验方法,而且对进一步利用THz时域光谱研究其他生物大分子具 有借鉴意义.
H2O2氧化法制备Fe3O4纳米颗粒及与共沉淀法制备该样品的比较
李发伸, 王 涛, 王 颖
2005, 54 (7): 3100-3105. doi: 10.7498/aps.54.3100
摘要 +
在近中性条件下,利用H2O2氧化Fe(OH)2胶体成功制备了Fe3 O4纳米颗粒.分别利用透射电镜(TEM),x射线衍射仪(XRD),振动样品磁强计(VSM)和超导量子干涉仪(SQUI D)对样品的形貌,结构,宏观磁性进行了表征和测量.TEM图像表明样品为球形颗粒,直径 大小约18nm,且分布较均匀.XRD结果表明样品为立方尖晶石结构.穆斯堡尔谱测量表明样品 室温下对应两套六线谱,样品的晶体结构存在缺陷,内磁场略小于块体Fe3O4的值. 宏观磁测量表明样品的饱和磁化强度可达67×10-3A·m2/g,在20 K出现了Verw ey转变.选择该法制备的Fe3O4纳米颗粒与共沉淀法得到的样品作 了磁性比较.宏观磁 测量表明共沉淀法制备的样品在外磁场为1T时仍未饱和,磁化强度仅为46×10-3A·m2/g,在178K出现了超顺磁转变温度,且在测量温度范围内没有发现Verwe y转变.
B2H6分子的几何构型
朱正和, 阎世英, 马美仲
2005, 54 (7): 3106-3110. doi: 10.7498/aps.54.3106
摘要 +
采用Gaussian 98程序中B3P86,BP86,B3LYP,BLYP,UHF,HF及LSDA等方法,对B2H6分子可能的D3d,D3h,D2d和D2h平面型状态及立体型状态 的几何构型五种情况的1重态及3重态进行了优化,得到该分子基态为1重态,它的电子状态 是lAg,B2H6的几何构型仍然是传统的对 称性为乙烯式的D2h结构 ,其构型如图9所示,其能量最低,是-53.5865H.a.u..两个硼原子与四个H原子所在平面 垂直于两个硼原子及另外二个H原子所在平面,二个硼原子之间的距离是R12=0 .17542nm,B原子及H原子之间的距离是R17=0.13149nm,R13=0. 1188 4nm,它们之间的夹角分别是,∠314=∠526=121.93°,∠817=∠827=96.3°,B2H6中硼原子采用不等性的sp3轨道和另一硼原子的不等性的sp3轨道 及氢原子的1s轨道 交互重叠生成桥式三中心双电子键.三中心双电子键比双中心双电子键更为稳定,计算结果 也证实了这一点.
唯象论的经典领域
重复脉冲强流电子束传输技术研究
周传明, 向 飞, 甘延青, 常安碧, 刘 忠, 张永辉, 马乔生
2005, 54 (7): 3111-3115. doi: 10.7498/aps.54.3111
摘要 +
分析并推导出了环形强流电子束的稳定传输条件,通过静电磁场模拟计算对CHP01强流电子加速器二极管引导磁场的位形分布、幅值大小及磁场电源进行了优化设计.经实验调试及束斑测量,表明设计的1秒磁场满足束流稳定传输条件,能使电压800kV、电流8kA、脉冲宽度40ns、脉冲重复频率100Hz的环形强流电子束稳定传输,并已成功运用于CHP01强流电子加速器束流传输系统.
二维随机介质中准态模的频谱时间演化特性
刘劲松, 刘 海, 王 春
2005, 54 (7): 3116-3122. doi: 10.7498/aps.54.3116
摘要 +
采用时域有限差分法数值求解Maxwell方程组,分析了平面随机介质中光波模式的频谱时间演化特性.随机介质的特征可以用散射颗粒的随机构形、介质参数(如颗粒的尺寸和填充率等)以及介质形态等因素来描述.这些因素决定了随机介质在准稳态下模式的频率特性与数量,但具有不同因素的随机介质中模式的产生、选择与演化,具有大致相同的特征与速度.平面随机介质的这些冷腔特性,与传统光腔中模式的产生、选择和演化的特征非常相似.
间歇性大气湍流中光传播问题的近Gauss极限分析
陈式刚, 王光瑞, 陈京元
2005, 54 (7): 3123-3131. doi: 10.7498/aps.54.3123
摘要 +
间歇性是湍流的重要特征,多年来一直是湍流研究的核心内容之一.考虑大气湍流中的光传播问题,一般回避其间歇性,假设大气介电起伏满足Gauss统计.考虑大气湍流(内)间歇性 对光波传播的影响.考虑到大气介电起伏方差较小的事实,将光场统计矩方程在Gauss场附近 展开到四阶累计量,分析其近似解.进一步,以层次结构模型为基础,着重研究了光场二阶 统计矩的间歇性效应.研究表明,大气湍流间歇性对光场的影响很小.
一种简化非Gauss场模型在随机介质中光传播问题中的应用
陈式刚, 王光瑞, 陈京元
2005, 54 (7): 3132-3139. doi: 10.7498/aps.54.3132
摘要 +
为了研究大气湍流间歇性的光传播效应,构造出一种比较简单的非Gauss场模型(Poission场 )用于描述大气介电常数(或折射率)随机起伏.模型特征泛函含有四个待定函数,根据大气湍 流的统计均匀性,介电起伏的单点概率分布函数,以及介电起伏能谱可以选择或确定它们. 对在这种简化湍流中传播的光波平均场及二阶统计矩性质进行了理论分析,并给出数值模拟 的一个简单例子.
激光脉冲放大器的增益通量曲线研究
刘仁红, 蔡希洁, 杨 琳, 张志祥, 毕纪军
2005, 54 (7): 3140-3143. doi: 10.7498/aps.54.3140
摘要 +
提出利用放大器的增益通量曲线来全面描述放大器增益特性的方法.并对单台放大器的增益 通量曲线进行了研究,从而进一步加深了对放大器的认识.为功率平衡研究提供有力工具.
近柱面中频面形检测中曲面拟合法精度问题研究
卢振武, 李凤有, 谢本超
2005, 54 (7): 3144-3148. doi: 10.7498/aps.54.3144
摘要 +
研究了曲面拟合法对特定抛物和双曲近柱面检测中波前像差的处理过程,结果表明,对振幅为01λ的中频正弦型面形,由曲面拟合法得到的结果与该正弦型面形之差的RMS值分别可以达到0015λ(825nm)和0013λ(715nm).通过分析拟合阶数对精度的影响,确认存在一个特殊的阶数no、它使曲面拟合法的精度达到最高;讨 论了估计no值的方法,得到了和no真实值完全符合的估计值,表明这些方 法是行之有效的.
Sr原子M-M跃迁激光的动力学模型
冯 鉴, 陈 钢, 潘佰良, 姚志欣
2005, 54 (7): 3149-3153. doi: 10.7498/aps.54.3149
摘要 +
建立了一个反映高频脉冲放电激励的Sr原子M-M跃迁激光的动力学模型,阐明了各激光谱线上能级的主要抽运途径:其中301μm上能级是在放电脉冲早期通过更高能级的自发辐射和激光跃迁得到布居,而另3条谱线的上能级主要是通过余辉期一价Sr离子和电子的碰撞复合以及He和三重态Sr原子的混和碰撞实现布居.定量的计算结果与实验测量结果相一致,圆满解释了各种光脉冲的时间延迟关系.
3μm与2μm级联振荡Ho3+:ZBLAN光纤激光器的动态特性分析
占生宝, 董淑福, 陈国夫, 王贤华
2005, 54 (7): 3154-3158. doi: 10.7498/aps.54.3154
摘要 +
基于传输速率方程,对Ho3+:ZBLAN光纤激光器的动态特性——上能级粒子数以 及输出激光功率的弛豫振荡特性进行了数值分析.通过忽略光纤参数对传输方向的依赖性,抽运光 和信号光的功率传输方程被分别简化处理.结果表明,在5I6能级的 粒子数首先经历 一次弛豫振荡后,5I6和5I7能级的粒 子数交替弛豫振荡并达到稳态;同 样,在3μm波长的激光功率首先经历一次弛豫振荡后,3μm和2μm波长的激光功率交替弛豫 振荡并达到稳态,而且,弛豫振荡时的峰值功率远大于稳态时的激光功率.
超宽光谱掺钛蓝宝石飞秒激光器时域频域特性的实验研究
王清月, 王 专, 柴 路, 张伟力, 谢旭东
2005, 54 (7): 3159-3163. doi: 10.7498/aps.54.3159
摘要 +
系统地研究了超宽光谱(Δλ>100nm)情况下,掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器时域和频域特性,观测到腔内光谱从40nm带宽的sech2型演化至180nm带宽的多峰结构,以 及脉冲在时域相应的成型过程.实验表明随着光谱的加宽,脉冲的变窄主要体现在其中部,而脉冲底部并未变窄,其包含的能量反而相对增加.
抽运光参数对受激布里渊散射的影响
邓少永, 郭少锋, 陆启生, 程湘爱
2005, 54 (7): 3164-3172. doi: 10.7498/aps.54.3164
摘要 +
受激布里渊散射(SBS)系统中,具有一定带宽的抽运激光中会含有一定比例的Stokes散射光成分,此Stokes散射光成分经SBS介质后表面反射后,将形成种子光与抽运光联合入射,构成自种子光式SBS放大器.通过数值求解此SBS放大器型耦合波方程组,探讨了抽运光脉冲中所含Stokes散射光成分的比例、抽运激光波长、抽运光能量大小、入射的聚焦高斯光脉冲脉宽、相互作用时间等激光参数对SBS特征参数(Stokes散射光脉冲波形、材料内部最大应力的时间演化及空间分布、脉宽压缩效果、能量提取效率及Stokes散射光的共轭保真度)的影响.同时发现,SBS过程中产生的超声应力不仅会对SBS介质前表面造成破坏,还可能对焦点附近造成破坏;调整各激光参数还会使焦点附近优于前表面先破坏.数值模拟中采用的抽运光是聚焦高斯光束.
空气中激光等离子体通道的三次谐波辐射研究
郝作强, 张 杰, 张 喆, 奚婷婷, 郑志远, 王兆华, 远晓辉
2005, 54 (7): 3173-3177. doi: 10.7498/aps.54.3173
摘要 +
对超强飞秒激光脉冲在空气中形成的长等离子体通道的三次谐波辐射进行了研究.实验研究发现三次谐波的转换效率在通道范围内基本保持不变.还对等离子体通道锥角辐射中的三次 谐波的辐射角进行了研究,结果表明其辐射角接近6mrad,与理论计算结果符合得很好.
强非局域非线性介质中光束传输的厄米高斯解
张霞萍, 郭 旗
2005, 54 (7): 3178-3182. doi: 10.7498/aps.54.3178
摘要 +
利用强非局域非线性介质中空间对称实响应函数的泰勒展开简化了非局域非线性薛定谔方程 ,文章基于强非局域非线性空间中的线性模型得到了矩空间1+D(D=1,2)维的厄米高斯 型解,得到了高阶孤子波的解析式,高斯解是最低阶孤子,即基模光孤子,并得到了入射光 束的临界功率.图示展现了几个低阶光孤子解,并发现了强非局域非线性介质中存在非对称 光孤子.
椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性
郭 旗, 王形华
2005, 54 (7): 3183-3188. doi: 10.7498/aps.54.3183
摘要 +
研究了傍轴椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性,得到了其各参量的演化方程 及其精确解析解.通过对束宽演化方程及其精确解析解的进一步分析,发现傍轴椭圆高斯光 束在强非局域非线性介质中传输时,两横向方向束宽作周期性变化.不管初始功率为多大, 光束都将周期性的由椭圆高斯光束演化为圆对称高斯光束,再由圆对称高斯光束演化为椭圆 高斯光束;并且在演化的过程中,椭圆的半长轴和半短轴会作周期性交替变化.另外,在一 定初始功率下,傍轴椭圆高斯光束可以保持某一横向方向的束宽不变,得到光孤子.
偶氮材料——乙基橙的光致双折射特性
祁胜文, 杨秀芹, 陈 宽, 张春平, 张连顺, 王新宇, 许 棠, 柳永亮, 张光寅
2005, 54 (7): 3189-3193. doi: 10.7498/aps.54.3189
摘要 +
将偶氮化合物乙基橙样品置于一对正交的偏振片之间,用一束激发光照射该样品,分别测量 在激发光的不同强度和不同偏振方向下探测光的透射功率,研究样品的双折射特性.实验表 明,透射光的饱和值和稳定值与激发光强成正比,且与激发光偏振方向有关,探测光与激发 光振动方向的夹角(θ)为45°时,其值最大;若θ不太小(>10°),sin22θ 与透射光的饱和值、稳定值成线性关系.同时,利用巴俾涅补偿器对样品的双折射率差进 行了测量,分别得到了绿光激发前后的准确数值为1.11×10-3和3.57×10 -3.
由介质球构成的三维光子晶体能带结构的平面波研究
汪 静, 董慧媛, 刘 楣, 吴宗汉, 王振林
2005, 54 (7): 3194-3199. doi: 10.7498/aps.54.3194
摘要 +
采用平面波展开方法计算由介质球构成的面心立方三维光子晶体的能带结构及透射性质.选 用合适的平面波个数研究了SiO2蛋白石结构光子晶体的能带及透射性质,并采 用转移矩阵 方法计算了电磁波沿[111]方向的传输特性,两种方法得到的结果相符合.还研究了反蛋白 石结构光子晶体的全带隙.最后,研究了壳层介质球构成的面心立方结构光子晶体的能带特 性,发现在高介质球外面包裹适当厚度的低介电常数介质壳层所构成的光子晶体,可以增大 L点相对带隙宽度50%,并证明了其优化内外半径比值约为0.69.
利用飞秒双光子光电子发射研究GaAs(100)的自旋动力学过程
Jan-Peter Wüstenberg, Andreyev Oleksiy, Michael Bauer, Martin Aeschlimann, 郭立俊
2005, 54 (7): 3200-3205. doi: 10.7498/aps.54.3200
摘要 +
超短激光技术的发展为研究材料中的超快光动方学过程提供了重要的实验手段,也使得人们 能够更为深入地研究电子的自旋动力学行为.GaAs(100)表面由于费米钉扎而会导致能带弯曲 ,位于该区域的电子及其自旋特性将会明显不同于体相材料中的情况.利用时间分辨和自旋 分辨的双光子光电子发射技术研究了p型掺杂GaAs(100)表面的电子极化动力学过程.结果表 明,由费米钉扎而引起的能带弯曲明显影响电子的自旋弛豫过程,从实验上观察到了GaAs(1 00)表面能带弯曲区域的电子自旋翻转时间存在近2个量级的差异(从几纳秒到几十皮秒),基 于电子-自旋交换相互作用的BAP机理在自旋弛豫过程中起着主导作用.
流体、等离子体和放电
Si2+离子与氢原子碰撞电离过程的CTMC计算
何 斌, 宁 烨, 颜 君, 王建国, 刘春雷
2005, 54 (7): 3206-3212. doi: 10.7498/aps.54.3206
摘要 +
应用经典径迹蒙特卡罗方法研究Si2+离子与氢原子碰撞电离反应过程.计算了随 入射离子能量变化的总截面、出射电子随角度和能量变化的一阶、二阶微分截面,及出射电子随 入射离子能量变化的平均能量.根据计算结果,讨论展示了软碰撞、电子转移到入射离子连 续态、两体相遇碰撞等电离机理,阐明了它们对碰撞总截面、微分截面、电离电子能量的影 响.通过计算出射电子到入射离子和靶的距离比的电离电子数分布研究了不同入射离子能量 “鞍点”电离机理的可能性.
尾波场与相对论效应对激光脉冲自相位调制及频移影响的比较研究
郭 弘, 吴国华, 邓冬梅, 刘时雄, 刘明伟
2005, 54 (7): 3213-3220. doi: 10.7498/aps.54.3213
摘要 +
对共振和非共振情形下尾波场效应与相对论效应对强激光脉冲在稀薄等离子体中传输的影响 作了详细比较.尾波场效应导致脉冲自相位调制的不对称性,其大小与初始脉冲形状和脉宽 大小有关.在长脉冲极限下,尾波场效应远小于相对论效应,从而可以忽略;在短脉冲极限 下,尾波场效应可以抵消相对论效应.在共振情况下,尾波场效应导致脉冲内大部分光子减 速.
损失锥-束流分布电子驱动的回旋激射不稳定性
王传兵, 陈雁萍, 周国成
2005, 54 (7): 3221-3227. doi: 10.7498/aps.54.3221
摘要 +
在Chen等理论模型的基础上,对损失锥-束流分布电子激发的回旋激射不稳定性的主要特征 进行了深入研究,这种电子分布在太阳色球附近的磁重联过程中可能形成,它兼有束流和损 失锥的特性.结果表明,它不仅可以像束流分布和损失锥分布那样在适当的等离子体频率和 回旋频率的比值范围内激发X模和O模的基频和谐频不稳定性,兼有两种分布的激发特性,而 且具有更强的增长率.这一方面丰富了此类等离子体不稳定性的基本内容,而且预期在天体 射电发射机理的研究中也将得到广泛的应用.
无碰撞电流片低频电磁模不稳定性:MHD模型
周国成, 曹晋滨, 魏新华, 李柳元
2005, 54 (7): 3228-3235. doi: 10.7498/aps.54.3228
摘要 +
利用含无电阻广义Ohm定律的可压缩磁流体力学(MHD)理论,研究了在具有剪切磁场的无碰撞电流片中低频电磁模不稳定性,假定等离子体压力各向同性,推导出了三维扰动传播波模的色散关系.色散关系的数值求解集中在电流片中间平面(z=0)和半厚度边缘(z=1)上,并分别考虑了二维传播和三维传播,以及不同的离子惯性长度情况.主要结果如下:1)对 于二维扰动传播(kz=0)的波,在z=0平面上,Alfven波增长率最大,不稳定的波 频率 和波数范围也更宽.离中间平面越远,增长率越小,波数区域越小.同时,随着离子惯性长度 的增大,Alfven波不稳定性的增长率变大.2)对于三维扰动传播(kz≠0)的波, 哨声是 不稳定的.在电流片中间平面上,哨声有明显的增长率;而在离子惯性区外边,哨声的增长 率还变大.3)在电流片中间(z=0)平面上,低频波主要是电流不稳定性激发的.在离中间 平面较远处,电流、密度和压力的梯度不稳定性变得更重要.
电磁波在磁化等离子体表面的功率反射系数计算研究
杨 涓, 朱良明, 苏维仪, 毛根旺
2005, 54 (7): 3236-3240. doi: 10.7498/aps.54.3236
摘要 +
采用等效输入阻抗方法计算金属平板前非均匀磁化等离子体层对垂直入射电磁波的功率反射系数,结果表明,电子数密度大小、等离子体层厚度、入射波频率和外磁场是功率反射系数的主要影响因素.电子数密度取值必须合适,外加磁场才能明显降低等离子体对入射电磁波的功率反射系数.入射电磁波频率增加时,必须加大外磁场强度,才能明显降低功率反射系数.
微波ECR全方位离子注入制备类金刚石碳膜的结构及摩擦学性能研究
高 鹏, 徐 军, 邓新绿, 王德和, 董 闯
2005, 54 (7): 3241-3246. doi: 10.7498/aps.54.3241
摘要 +
利用微波ECR全方位离子注入技术,在单晶硅(100)衬底上制备类金刚石薄膜.分析结果表明,所制备的类金刚石碳膜具有典型的类金刚石结构特征,薄膜均匀、致密,表面粗糙度小,摩擦系数小.其中,薄膜的结构和性能与氢流量比关系密切,随氢流量比的增加,薄膜的沉积速率减小,表面粗糙度降低,且生成sp3键更加趋向于金刚石结构,表面能 更低,从而使摩擦系数大幅降低.
大气中激光等离子体通道寿命的延长及测量分析
董全力, 燕 飞, 张 杰, 金 展, 杨 辉, 郝作强, 陈正林, 李玉同, 魏志义, 盛政明
2005, 54 (7): 3247-3250. doi: 10.7498/aps.54.3247
摘要 +
介绍了一种反卷积方法.利用该方法分析了实验中测得的等离子体通道的光电信号特征,获 得了空气中等离子体通道的真实寿命.还证明了利用双脉冲激光结构,可以将等离子体寿命 延长近5倍.
硅烷低温等离子体阶跃响应的仿真(1)
杨 靖, 李景镇, 孙秀泉, 龚向东
2005, 54 (7): 3251-3256. doi: 10.7498/aps.54.3251
摘要 +
了解含有负离子的低温等离子体的过渡特性,在等离子体控制过程中,尤其在选择性等离子 体腐蚀工艺和改善电荷堆积等现象中是十分重要的课题.对电源驱动频率为1356MHz,压力 为05Torr(05×10333Pa)状态下的硅烷(SiH4)低温等离子体的阶跃响应 进行仿真. 当电源电压振幅从550V阶跃减小到350V时,硅烷低温等离子体表现出以数千RF周期为周期的振荡现象,等离子体中的带电粒子的运动变化决定了振荡现象的产生和振荡周期等特性.
MW-ECR PE-UMS等离子体特性及对Zr-N薄膜结构性能的影响
张治国, 刘天伟, 徐 军, 邓新禄, 董 闯
2005, 54 (7): 3257-3262. doi: 10.7498/aps.54.3257
摘要 +
采用静电探针技术对微波电子回旋共振(MW-ECR) 等离子体进行了诊断,利用等离子体增强 非平衡磁控溅射(PE-UMS)法在常温下制备了Zr-N薄膜, 通过EPMA,XRD,显微硬度对膜的 结构和性能进行评价.实验结果表明,随氮气流量增加,总的等离子体密度从807×109c m-3增加到831×109cm-3然后逐渐减小为752×10 9cm-3;而N2+密度则从312×108cm-3线性递增到335×109cm-3;电子温度变化 不大.对薄膜而言,随N2+密度增大,样品中氮含量增加,而晶粒逐 渐变小,当样品中N/ Zr原子比达到14时,薄膜中出现亚稳态的Zr3N4相以及非晶相, 在更高氮流量下,整 个薄膜转变为非晶态.与此相应,薄膜硬度由最初的225GPa增大到2678GPa 然后逐渐减 小到1982GPa.
电解等离子体法制备Al2O3陶瓷层及其特性研究
沈德久, 王玉林, 陈光良, 冯文然, 张谷令, 刘赤子, 杨思泽, 顾伟超
2005, 54 (7): 3263-3267. doi: 10.7498/aps.54.3263
摘要 +
利用电弧喷铝并重熔后进行电解等离子体处理(EPP)的方法在Q235钢基体上制备出呈冶金结 合的Al2O3陶瓷层.利用XRD,SEM和EDS等手段对陶瓷层的成分和显 微组织进行了分析, 测定了陶瓷层的耐蚀性能和耐磨性能.实验结果表明,陶瓷层主要由α-Al2O3,γ-Al2O3,θ-Al2O3以及一 些非晶相组成,组织致密,耐蚀性能和耐磨性能良好.
氩气介质阻挡放电不同放电模式的电学特性研究
董丽芳, 毛志国, 冉俊霞
2005, 54 (7): 3268-3272. doi: 10.7498/aps.54.3268
摘要 +
采用水电极介质阻挡放电装置,在气压为40kPa的氩气中实现了弥散、流光和斑图三种不同 模式的放电,并对其光电特性进行测量.通过测量测试电容上的电压,从而将气隙电压计算 出来,发现随外加电压增加,放电起始时刻不断提前,放电占空比增加;对应放电时刻,气 隙电压减小、输运电荷突增,使得气隙电压和电量波形都远远偏离正弦.气隙电压与输运电 荷成非线性关系.给出了外加电压零点对应的气隙电压随外加电压峰值的变化关系.讨论了壁 电荷在放电中的作用及对气隙电压和电量波形的影响.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
三氨基三硝基苯材料微孔结构的小角x射线散射实验研究
夏庆中, 陈 波, 曾贵玉, 罗顺火, 董海山, 荣利霞, 董宝中
2005, 54 (7): 3273-3277. doi: 10.7498/aps.54.3273
摘要 +
应用同步辐射x射线小角散射技术研究了不同工艺制备的三氨基三硝基苯样品中的微孔状况 ,得到了样品材料有关微结构参数,包括微孔平均孔径及孔径分布、分形特征、Porod常数 及界面参数等,并分析了微孔结构参数的变化规律.结果表明,不同工艺制备的TATB样品材 料其微孔结构有较大差别,都有较显著的特征.
外延生长薄膜中失配位错形成条件的分子动力学模拟研究
周耐根, 周 浪
2005, 54 (7): 3278-3283. doi: 10.7498/aps.54.3278
摘要 +
运用分子动力学方法对负失配条件下的外延铝簿膜中失配位错的形成进行了模拟研究.所采 用的原子间相互作用势为嵌入原子法(EAM)多体势.模拟结果显示:在500K下长时间静态弛豫 ,表面和内部结构完整的外延膜在9—80原子层厚度范围内(约为其热力学临界厚度的3—40 倍)均不形成失配位错,而在薄膜表面预置一个单原子层厚、三个原子直径大小的凸台或凹 坑时,失配位错则能够在15个原子层厚的外延膜上迅速形成:在动态沉积生长条件下,表面 自然形成凹凸,初始厚度为9个原子层厚的外延膜在沉积生长中迅速形成失配位错.在三种条 件下,所形成的位错均为伯格斯矢量与失配方向平行的全刃位错.分析发现:在压应力作用 下,表面微凸台诱发了其侧薄膜内部原子的挤出,造成位错形核;而表面微凹坑则直接因压 应力作用形成了一个表面半位错环核.
具有优良玻璃形成能力添加Al的CuZr基大块金属玻璃
白海洋, 汤美波, 汪卫华, 王万录, 余 鹏
2005, 54 (7): 3284-3289. doi: 10.7498/aps.54.3284
摘要 +
在CuZr二元大块金属玻璃的基础上,利用铜模吸铸方法制备出了添加Al组元的CuZr 基大块 金属玻璃.CuZr基大块金属玻璃在很宽的成分范围内有很强的玻璃形成能力,在Al含量从4% 到8%之间,CuZr基大块金属玻璃都可以做出直径至少5 mm的非晶样品.通过实验分析,解释 了CuZr基大块金属玻璃具有良好玻璃形成能力的物理机理.CuZr基金属玻璃组分简单、成本 低廉,有潜在的应用价值;同时,制备CuZr基金属玻璃的方法为开发新的大块金属玻璃体系 提供了一条切实有效的途经.
纳米团聚生长的多重分形谱
邵元智, 钟伟荣, 任 山, 蔡志苏, 龚 雷
2005, 54 (7): 3290-3296. doi: 10.7498/aps.54.3290
摘要 +
采用小角x射线散射(SAXS)方法,对两类具有代表性的纳米团聚的生长分形进行了表征.一 类为用化学方法 (水合肼溶液还原法) 制备的纳米金属Ni粉;另一类通过物理方法(纳米晶 化处理),由非晶基体相中生长纳米晶相、形成非晶/纳米晶双相结构的Finemet (Fe73 .5 Cu1Nb3Si13.5B9) 合金.上述两 类材料的纳米团聚在生长过程中都存在 明显元素扩散迁移,形成在1—100 nm范围内的元素分布非均匀区域.这些元素分布的非均匀 区域具有多重质量生长分形特征,其尺度大小和分布方式对最终的材料的物理性能至关重要 .SAXS方法是表征这类具有分形生长特征的纳米团聚微观结构信息的强有力手段.从方法论的 角度详述了从SAXS测量到获得多重分形谱的处理过程,这一实验研究分析手段对于定量考察 纳米微结构形貌的生长机理和性能的其他研究课题有一定的帮助作用.
金镍复合膜上碳纳米管的定向生长及生长过程中金的作用
王必本, 陈淑霞, 吕宪义, 金曾孙, 顾长志, 李海钧, 李俊杰
2005, 54 (7): 3297-3301. doi: 10.7498/aps.54.3297
摘要 +
以金镍复合膜作催化剂,在96%的高氢气浓度下实现了碳纳米管的定向生长,并对其生长过 程进行了深入探讨.结果表明,高氢气浓度下碳纳米管生长的实现与本实验所选用的催化剂 ——金镍复合膜有密切关系.催化剂中金的参与,促进了碳在催化剂中的扩散,提高了碳在 催化剂中的活度.与催化剂中没有金的情况相比较,金的参与有利于镍吸收气氛中的碳,从 而使镍更容易达到碳饱和,有利于在高的氢气浓度下实现碳纳米管的定向生长.
La0.4FeCo3Sb12晶体结构的x射线和电子衍射表征
徐 敏, 沈 雯, 高 瞻, 赵良磊, 姜 蓓, 杨 磊, 张澜庭
2005, 54 (7): 3302-3306. doi: 10.7498/aps.54.3302
摘要 +
用粉末x射线衍射结合Rietveld解析方法和电子衍射研究了一种n型La0.4FeCo3Sb12化合物的晶体结构和演化.二元Skutterudite化合物的晶体结构 中存在一半径为01980nm的结构间隙,可以填入稀土类原子,稀土原子填入后主要引起晶格中Sb原子位置的变 化,稀土原子相对于其他原子具有较大的热振动参数.化合物的电子衍射花样具有体心立方 晶系的消光规律,晶面的衍射强度与粉末x射线衍射的结果完全一致,有序结构引起了个别 强衍射斑点.
反应限制聚集模型的动力学行为的研究
唐 军, 杨先清, 仇 康
2005, 54 (7): 3307-3311. doi: 10.7498/aps.54.3307
摘要 +
根据反应限制聚集(reaction limited aggregation, RLA)模型,研究表面活性剂存在时 的薄膜外延生长动力学过程. 研究结果表明,在二维岛的生长初期,分形岛与紧致岛具有不 同的岛密度和“死”原子密度(岛的相对总面积)增长方式:分形岛密度随覆盖率生长指数 小于1,紧致岛密度的生长指数大于1;分形岛相对总面积随覆盖率线性增长,紧致岛相对总 面积随覆盖率非线性增长.
ZrO2/SiO2多层膜中膜厚组合周期数及基底材料对残余应力的影响
范正修, 邵建达, 邵淑英
2005, 54 (7): 3312-3316. doi: 10.7498/aps.54.3312
摘要 +
ZrO2/SiO2多层膜由相同沉积条件下的电子束蒸发方法制备而成, 通过改变多层膜中高(ZrO2)、低(SiO2)折射率材料膜厚组合周期数的方法,研究了沉积 在熔石英和BK7玻璃 基底上多层膜中残余应力的变化. 用ZYGO光学干涉仪测量了基底镀膜前后曲率半径的变化, 并确定了薄膜中的残余应力. 结果发现,该多层膜中的残余应力为压应力,随着薄膜中膜厚 组合周期数的增加,压应力值逐渐减小. 而且在相同条件下,石英基底上所沉积多层膜中的 压应力值要小于BK7玻璃基底上所沉积多层膜中的压应力值. 用x射线衍射技术测量分析了膜 厚组合周期数不同的ZrO2/SiO2多层膜微结构,发现随着周期数增 加,多层膜的结晶程 度增强. 同时多层膜的微结构应变表现出了与所测应力不一致的变化趋势,这主要是由多层 膜中,膜层界面之间复杂的相互作用引起的.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
TTF-TCNQ的Peierls相变研究
张红群, 刘韶军, 李融武
2005, 54 (7): 3317-3320. doi: 10.7498/aps.54.3317
摘要 +
根据建立在电子-声子相互作用基础上的Peierls相变理论,利用形变势模型和半经验晶体轨道方法计算的能带结构数据,对一维有机导体TTF-TCNQ的Peierls相变温度进行了计算,结果表明,TTF链的相变温度低于TCNQ链的相变温度,从而说明前者的电子-声子耦合相互作用比后者要弱,TTF-TCNQ在54K的金属-绝缘体相变主要发生在TCNQ链上.
热压工艺参数对n型和p型Bi2Te3基赝三元热电材料电学性能的影响
荣剑英, 张红晨, 胡建民, 信江波, 吕 强, 赵 磊
2005, 54 (7): 3321-3326. doi: 10.7498/aps.54.3321
摘要 +
通过熔炼/研磨/热压方法制备了n型和p型赝三元Bi2Te3基的热压合 金样品,测量了由不同工艺参数(热压温度、热压压力)制备的样品Seebeck系数和电导率.分析了热压参数对热电性能产生的影响.特别是发现了增加热压压力和热压温度会使n型和p型热压样品的Seebeck系数和电导率都有所提高,这与单晶和取向晶体材料的Seebeck系数和电导率变化趋势相反的规律显然不同,其结果对热压样品的电学性能提高有积极的影响.
非晶/微晶相变域硅薄膜及其太阳能电池
孔光临, 曾湘波, 许 颖, 刁宏伟, 廖显伯, 郝会颖
2005, 54 (7): 3327-3331. doi: 10.7498/aps.54.3327
摘要 +
采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)法,成功制备出从非晶到微晶过渡区 域的硅薄膜. 样品的微结构、光电特性及光致变化的测量结果表明这些处于相变域的硅薄膜 兼具非晶硅优良的光电性质和微晶硅的稳定性. 用这种两相结构的材料作为本征层制备了p- i-n太阳能电池,并测量了其稳定性. 结果在AM15(100mW/cm2) 的光强下曝光 800—5000min后,开路电压略有升高,转换效率仅衰退了29%.
二次渗滤现象对镍基导电硅橡胶屏蔽性能的影响
李 鹏, 刘顺华, 陈光昀
2005, 54 (7): 3332-3336. doi: 10.7498/aps.54.3332
摘要 +
通过对镍粉填充RTV硅橡胶的电阻率的测量确定了镍基导电硅橡胶的渗滤值点. 在此基础上 添加不同含量的炭黑,发现了有别于单一导电填料填充两相体系的渗滤值规律,即二次渗滤 现象. 根据导电机理模型推测了二次渗滤现象产生的原因,并对实验结果进行了拟合. 同时 针对高导电硅橡胶的屏蔽性能,发现可用Schelkunoff理论较好地描述其屏蔽效果. 结合二 次渗滤现象,分析了其对屏蔽性能的影响.
压电调制反射光谱研究GaAs/Al0.29Ga0.71As单量子阱
王 茺, 陈平平, 周旭昌, 夏长生, 王少伟, 陈效双, 陆 卫
2005, 54 (7): 3337-3341. doi: 10.7498/aps.54.3337
摘要 +
报道了压电调制反射测量系统的建立,应用该系统获得了势阱宽度分别为5nm和25nm的两个G aAs/Al0.29Ga0.71As单量子阱的压电调制反射谱. 从图谱中可以看 出,在室 温下能够较容易地分辨出和轻、重空穴相关联的子带跃迁. 在阱宽25nm的样品中还观察到了 自旋-轨道跃迁. 利用有效质量理论近似计算,对量子阱样品的图谱结构进行了指认,发现 实验值和计算值能够较好地符合.
基于格林函数的多终端量子链状体系电子输运性质的研究
倪 军, 戴振宏
2005, 54 (7): 3342-3345. doi: 10.7498/aps.54.3342
摘要 +
利用递推格林函数技术计算了多终端量子体系的电子输运特性,首先运用递归方法给出介观 或量子体系的格林函数. 然后利用散射矩阵和输运方程给出体系的电导方程,可以将多终端 的输运简化为双终端的输运方程,以便得到体系电子输运的谱结构. 计算结果表明,由于中 间节点的存在,使器件的传输谱偏离一维链的对称性,在低能量端出现一个新的电导峰值. 此外,本方法可以被应用到各种复杂的带有吸附结构量子体系输运的研究中.
电声子相互作用对量子点分子中单电子隧穿的影响
吴卓杰, 朱卡的, 袁晓忠, 郑 杭
2005, 54 (7): 3346-3350. doi: 10.7498/aps.54.3346
摘要 +
研究了双量子点系统中的电子隧穿动力学过程,在考虑电子与声子相互作用的情况下用基于 正则变换的微扰方法解析地得到了电子动态隧穿电流的表达式. 并且详细分析电子与声子耦 合引起的退相干问题,在此基础上指出了可能的退耦机理.
双势垒磁性隧道结的磁电阻效应及其在自旋晶体管中的应用
曾中明, 韩秀峰, 杜关祥, 詹文山, 王 勇, 张 泽
2005, 54 (7): 3351-3356. doi: 10.7498/aps.54.3351
摘要 +
利用磁控溅射方法沉积双势垒磁性隧道结多层膜, 其中Al-O势垒层由等离子体氧化1 nm厚的 金属铝膜方式制备,然后采用深紫外光曝光和Ar离子刻蚀技术、微加工制备出长短轴分别为 6和3 μm大小的椭圆形双势垒磁性隧道结(DBMTJ),并在室温和低温下对其自旋电子输运 特性进行了研究. DBMTJ的隧穿磁电阻(TMR)比值在室温和42 K分别达到27%和423%, 结电阻分别为136 kΩ·μm2和175 kΩ·μm2,并在实验中观 察到平行状 态下存在低电阻态及共振隧穿效应,反平行态下呈现高电阻态以及TMR随外加偏压或直流电 流的增加而发生振荡现象. 由此,设计了一种基于这种双势垒磁性隧道结隧穿特性的自旋晶 体管.
HgCdTe长波光伏探测器的表面漏电流及1/f噪声研究
孙 涛, 陈兴国, 胡晓宁, 李言谨
2005, 54 (7): 3357-3362. doi: 10.7498/aps.54.3357
摘要 +
在同一Hg1-xCdxTe晶片上(x=0217)制备了单层ZnS钝化和双层 (CdTe+ZnS)钝化的两种器件,对器件烘烤前后的暗电流和1/f噪声进行了测试,烘烤 前发现,ZnS钝化的器件在反偏较大时具有较大的表面隧道电流,而这种表面漏电流是ZnS钝 化器件具有较大1/f噪声电流的原因,通过高分辨x射线衍射中的倒易点阵技术(recipr ocal space mapping,RSM)研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层 ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是ZnS钝化器件具有较大表面漏电流 和1/f噪声的原因. 经过高温烘烤后,ZnS钝化的器件暗电流和1/f噪声增加,而双 层钝化器件经过高温烘烤后性能提高. RSM的研究表明,高温烘烤后ZnS钝化的HgCdTe外延层 产生大量缺陷,这些缺陷正是单层钝化器件表面漏电流和1/f噪声电流增加的原因.
金属诱导单一方向横向晶化薄膜晶体管以及栅控型轻掺杂漏极结构的研究
孟志国, 吴春亚, 李 娟, 熊绍珍, 郭海成, 王 文
2005, 54 (7): 3363-3369. doi: 10.7498/aps.54.3363
摘要 +
提出了一种低温金属单向诱导横向晶化的多晶硅薄膜晶体管(LT-MIUC poly-Si TFT) 的技术 . 使用该技术可在大面积廉价玻璃衬底上制备出高迁移率、低漏电电流、具有较好均匀性的 多晶硅器件. 在进一步的研究中,设计了一种新型的栅控轻掺杂漏区(GM-LDD)结构,有效地 解决了在较高源漏电压下的栅诱导漏电问题. 使得LT-MIUC poly-Si TFT 更适用于高质量的 有源矩阵显示器.
非晶/微晶两相硅薄膜电池的计算机模拟
孔光临, 曾湘波, 许 颖, 刁宏伟, 廖显伯, 郝会颖
2005, 54 (7): 3370-3374. doi: 10.7498/aps.54.3370
摘要 +
在对不同晶相比硅薄膜的实验研究的基础上,利用有效介质理论估算了这种两相材料的光吸 收系数、迁移率寿命乘积及带隙宽度等参量,计算机模拟了不同结晶比硅薄膜电池的伏安特 性及光谱响应;结果为随着本征层微晶成分的增多,电池的开路电压逐渐减小,短路电流逐 渐增大,本征层的最佳厚度逐渐增大,填充因子有降低的趋势,电池的效率随晶相比的增大 而减小. 电池的光谱响应曲线表明,随晶相比的增大电池的长波响应明显提高. 根据这些模 拟结果,分析讨论了在考虑Lambertian背反射的情况下,非晶/微晶叠层电池的底电池采用 晶相比为40%—50%的两相硅薄膜材料做本征层是最佳选择.
提高射频超导加速腔性能的表面干式处理研究
郝建奎, 焦 飞, 黄森林, 朱 风, 赵 夔
2005, 54 (7): 3375-3379. doi: 10.7498/aps.54.3375
摘要 +
射频超导谐振腔以其优越性在加速器领域起到了常温加速腔无法替代的作用. 超导腔的表面 特性直接影响到加速腔的性能. 为进一步提高超导腔的加速性能,北京大学利用超高真空氩 离子清洗技术发展了一种超导腔表面的干式处理方法. 与传统的湿处理方法(化学抛光BCP和 电抛光EP)相比,干式处理方法具有其特有的优点,有可能成为一种新的超导腔表面处理方 法,对提高加速腔的性能起到推动作用. 进一步的研究正在进行之中.
YBCO熔融织构准单晶中的进氧和脱氧扩散研究
金燕苹, 张玉龙, 姚 忻, 张 宏
2005, 54 (7): 3380-3385. doi: 10.7498/aps.54.3380
摘要 +
采用热重法研究了YBCO熔融织构准单晶中氧的化学扩散过程. 与以往的实验不同,采用固定 氧偏压变化温度的方法获得氧浓度梯度. 拟合实验所得重量等温弛豫曲线可知,在375—600 ℃温区内,熔融织构准单晶的氧化学扩散系数比单晶体高出约50%,但都约为10-10c m2s-1,激活能为~1eV. 对YBCO熔融织构准单晶中的进氧和脱氧研 究表 明两者具有相同的速率,证实实验过程中环境氧分压的改变会导致进氧和脱氧过程不一致.
Heusler合金Cu2VAl磁性及输运性质的研究
王本阳, 千正男, 隋 郁, 刘玉强, 苏文辉, 张 铭, 柳祝红, 刘国栋, 吴光恒
2005, 54 (7): 3386-3390. doi: 10.7498/aps.54.3386
摘要 +
对Heusler 合金Cu2VAl多晶甩带样品进行了磁性与输运性质方面的研究. 实验 发现Cu2VAl在温度T为210K附近发生铁磁—顺磁相变,为弱铁磁体. 输运性质的 测量表 明在72K时电阻因局域杂质超导相变而发生突变,电子和声子之间的散射是主要的散射机 理. 居里温度TC以下存在侧跃导致的反常霍尔效应,并且7K附近的相变导致霍 尔电阻率发生异常.
非晶和纳米晶软磁丝状样品的环向磁化过程
M. Vázquez, 李印峰, 尹世忠
2005, 54 (7): 3391-3396. doi: 10.7498/aps.54.3391
摘要 +
采用阻抗法测定了不同磁结构的软磁丝状样品(非晶及纳米晶合金)的环向磁导率随环向磁场 强度和频率的变化. 按照Chen等的理论公式计算了样品的环向磁化曲线,结果发现,这一实 验原理公式对具有较大损耗的磁化过程并不适用. 因此,将其发展给出了更一般情况下的理 论公式. 此外,通过分析复数磁导率对环向磁场的依赖关系,确定了两类不同畴结构样品的 不同的环向矫顽力机理. 研究了交流频率对磁化过程的影响.
含铁磁颗粒的颗粒膜自旋激发弛豫研究
郑瑞伦, 吴 强
2005, 54 (7): 3397-3401. doi: 10.7498/aps.54.3397
摘要 +
应用s-d交换作用模型,在对自旋格林函数s-d交换相互作用单环近似下,求出了含铁磁纳米颗粒的颗粒膜中自旋激发弛豫.并以(a-C:H)1-xCox颗粒膜 为例,探讨了自旋激发弛豫随温度的变化规律.结果表明:经自旋极化激发实现的自旋激化弛豫过程与温度无关,而经热激活的自旋激发弛豫过程与温度有关.
段化(A/B)m复合纳米线阵列的矫顽力机理
史慧刚, 司明苏, 薛德胜
2005, 54 (7): 3402-3407. doi: 10.7498/aps.54.3402
摘要 +
基于球链模型的对称扇形转动机理,考虑了段间的界面交换耦合作用,对利用电化学沉积方法制备的段化复合磁性纳米线六角阵列的磁滞回线进行了系统的研究,提出了矫顽力随复合段数m的变化规律.指出在这种段化复合纳米线阵列中,段间的交换耦合作用对磁化反转起着重要的影响.
晶粒易轴取向度对纳米晶永磁Pr2Fe14B磁性的影响
贺淑莉, 张宏伟, 荣传兵, 陈仁杰, 孙继荣, 沈保根
2005, 54 (7): 3408-3413. doi: 10.7498/aps.54.3408
摘要 +
构造了立方和不规则形状晶粒的各向异性纳米晶单相Pr2Fe14B磁体 .利用微磁学的有限元法,模拟计算了样品的磁滞回线.计算结果表明,随着磁体晶粒易轴取向度的变差, 磁体的剩磁、矫顽力均随之下降.不同晶粒尺寸的纳米晶单相Pr2Fe14B磁体,其磁 性能随取向度的变化快慢不同,原因在于磁体中的晶间交换作用 (IGEC) 的强弱不同.随着 晶粒取向度的提高,纳米晶单相磁体的矫顽力逐渐增加,这完全不同于烧结磁体.
退火与极化温度对尼龙11薄膜驻极体内陷阱能级分布的影响
朱 俊, 张兴元, 陆红波
2005, 54 (7): 3414-3417. doi: 10.7498/aps.54.3414
摘要 +
用热释电技术研究了尼龙11薄膜驻极体制备过程中热处理与极化温度对驻极体陷阱能级分布的影响.结果显示,淬火驻极体的热释电流谱上存在四个空间电荷退陷阱电流峰,而在退火处理后则显示两个退陷阱电流峰.采用多点法对热释电流谱进行理论拟合可以将各个退陷阱电流峰分离并得到它们的陷阱深度参数.这些参数进一步表明,淬火尼龙11薄膜驻极体内存在四个空间电荷的陷阱能级,极化温度升高对它们的分布情况影响不大;退火处理后,陷阱能级减少为两个,且随着极化温度的升高,较浅的陷阱能级有明显向较深陷阱能级接近的趋势.
TeO2-ZnO-Na2O-K2O玻璃中Er3+离子掺杂浓度对其发光及荧光寿命的影响
陈炳炎, 刘粤惠, 陈东丹, 姜中宏
2005, 54 (7): 3418-3423. doi: 10.7498/aps.54.3418
摘要 +
测量了不同掺杂浓度下Er3+离子在碲酸盐玻璃中的吸收光谱、发射光谱和Er3+离子的荧光寿命,计算了Er3+离子的发射截面σe,分析 了Er 3+离子掺杂浓度对其发光强度和荧光寿命的影响.结果表明,Er3+离子掺 杂浓度较低时,对其荧光强度和荧光寿命没有显著的影响;掺杂浓度高时,出现了浓度猝灭 效应,使Er3+离 子荧光光强度降低,荧光寿命下降.实验确定了掺杂浓度最优值,同时对浓度猝灭机制进行 了分析.
掺咔唑取代卟啉铂的高效聚合物红色磷光发射
谢玉卿, 彭俊彪, 曹 镛, 郭建华, 王 悦
2005, 54 (7): 3424-3428. doi: 10.7498/aps.54.3424
摘要 +
以笼形多面体硅氧烷(POSS)封端的聚烷基芴PFO(poss)为主体,掺杂电子传输的NFDA3二唑衍生物PDB,以新型磷光化合物6CPt作为客体得到了高效红光聚合物发光二极管,不仅获得高效率发光(最大外量子效率达到568%),而且发现PBD在器件中除了起到电子传输的作用之外,还能有效促进激发态能量由PFO(poss)向6CPt进行转移.
金属Fe薄膜的PLD制备及其非线性光学性质研究
王伟田, 关东仪, 周岳亮, 吕惠宾, 陈正豪
2005, 54 (7): 3429-3433. doi: 10.7498/aps.54.3429
摘要 +
采用脉冲激光沉积(PLD)技术在MgO基片上制备了金属Fe薄膜.利用原子力显微镜研究了不同制备温度对薄膜表面形貌的影响.x射线衍射分析表明沉积温度大于500℃时,Fe薄膜在MgO基片上有很好的结晶性,并有单一取向.通过z扫描方法测量了超薄Fe膜的光学非线性,得到了Fe薄膜的非线性折射率n2=709×10-5cm2/ kW,非线性吸收系数 β=-552×10-3cm/W.
三嵌段共聚物SEBS中自由体积行为的温度及e+辐照时间依赖性的研究
夏元复, 蒋中英, 郁伟中
2005, 54 (7): 3434-3438. doi: 10.7498/aps.54.3434
摘要 +
利用正电子湮没寿命谱实验手段研究了22Na放射源的e+自辐射对三 嵌段共聚物SEBS的正电子湮没参数的影响,而后结合Eldrup的经典模型,研究了SEBS的自由体积孔尺寸和自由体积分数随着温度的变化关系,给出了自由体积分数在Tg以上和在Tg以下各自区域内分别与温度呈线性关系,最后结合Williams-Landel-Ferry(WLF)自由体积理论和Eldrup的经典模型讨论了热膨胀系数和自由体积分数中的A常数.
Spindt型与薄膜场致发射的数值模拟与特性比较
刘筠乔, 詹杰民
2005, 54 (7): 3439-3443. doi: 10.7498/aps.54.3439
摘要 +
采用质点网格法(particle-in-cell),利用MAGIC软件模拟了场致发射的物理过程.对两 种典型的场致发射模型(Spindt阴极发射体和金刚石薄膜发射体)分别进行了模拟.对Spind t阴极发射,研究了发射特性与尖端尺寸,尖端与栅极面的相对高度的关系.对金刚石薄膜发 射,比较了三极管和四极管的发射特性,以及薄膜面积对发射特性的影响,得出金刚石薄膜 发射体优于Spindt发射体的特性.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
快速凝固Co-Cu包晶合金的电学性能
徐锦锋, 魏炳波
2005, 54 (7): 3444-3450. doi: 10.7498/aps.54.3444
摘要 +
研究了Co-Cu包晶合金快速凝固过程中的相选择和组织形成特征, 探索了冷却速率、组织结构和晶体位向与合金电阻率之间的相关规律.实验发现, 快速凝固可使Co在(Cu)中的固溶度扩展至20%.Cu含量大于80%时, L+αCo→(Cu)包晶转变被抑制, (Cu)可从过冷熔体中直接形核析出.Cu含量在40%—70%范围时, Co-Cu合金的液相分离受到抑制, 凝固组织沿条带厚度方向分为两个晶区.细晶区中αCo和(Cu)相竞争形核并生长, αCo枝晶形态细密,细小的(Cu)等轴晶均匀分布于αCo的基体之中.粗晶区αCo相为领先相, 富Cu相分布于αCo枝晶的晶界处.随着冷速的增大, 合金组织显著细化, 晶界增多,对自由电子的散射作用增强, 合金电阻率显著增大.当晶界散射系数r=0996—0999时, 可采用M-S模型综合分析快速凝固Co-Cu合金的电阻率.
周期量级超短激光脉冲作用下导带电子的光吸收与碰撞电离
王晓峰, 贾天卿, 徐至展
2005, 54 (7): 3451-3456. doi: 10.7498/aps.54.3451
摘要 +
激光照射下光学材料的损伤过程中,导带电子的加热和碰撞电离是非常重要的过程,影响着导带电子的产生、晶格能量的沉积和破坏.分析了Drude模型的局限性,从经典力学出发求解了周期量级激光场中导带电子的运动方程,计算了导带电子的光吸收和碰撞电离,分析了激光强度、载波相位等对碰撞电离的影响.
两个非耦合Hindmarsh-Rose神经元同步的非线性特征研究
何岱海, 吴 王莹, 徐健学, 靳伍银
2005, 54 (7): 3457-3464. doi: 10.7498/aps.54.3457
摘要 +
利用Hindmarsh-Rose(HR)神经元输出的膜电压作为刺激调整两个具有不同初始条件的非耦合HR神经元的电流输入,通过分析神经元放电峰峰间期(ISI)的分布揭示了两个神经元同步过程轨道演化的机理.在周期信号刺激下,两个具有相同参数原处于混沌状态的神经元可以 实现完全同步,且可以同步到不同于刺激信号频率的周期响应上;两个具有不同参数的神经 元可以实现相位同步,参数差别较小的两个神经元可以相位同步到与刺激信号不同频率的周 期响应上,参数差别较大的两个神经元只可能相位同步到与刺激信号相同频率的周期响应上 .混沌信号刺激两个神经元只可能同步到产生混沌信号神经元的放电模式上,可见混沌刺激 更有利于神经元信息编码与解码.分析两个被调整神经元系统的最大条件Lyapunov 指数(Lmc )与刺激强度k的关系表明当k达到某一阈值时两个系统的Lmc均为负值是两个系统实现同 步的必要条件.平均发放率相同的混沌刺激和周期刺激相比较混沌刺激更容易使两个神经元 实现同步,表明混沌刺激产生的效应更强,该结论与实验结果相符合.
地球物理学、天文学和天体物理学
协调多时次差分格式及其稳定性
钱维宏, 高新全, 丑纪范, 张立新
2005, 54 (7): 3465-3472. doi: 10.7498/aps.54.3465
摘要 +
提出对求解常微分方程的各种数值算法,可以建立与之相协调的多时次差分格式.并从数学 上给出了一个其计算稳定性的充分条件,同时提出了一种改进的最小二乘法来拟合自忆系数 ,以期在实际计算过程中既可以改善计算效果,同时也可使其稳定性得以保障.