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Vol. 55, No. 2 (2006)

2006年01月20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
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
地球物理学、天文学和天体物理学
地球物理学、天文学和天体物理学
领域
总论
地-气耦合动力系统的近似解析解
莫嘉琪, 林万涛, 王 辉
2006, 55 (2): 485-489. doi: 10.7498/aps.55.485
摘要 +
本文研究了一类地-气耦合系统的非线性模式.利用同伦映射方法,将问题转化为线性问题求解.最后得到了原非线性问题的近似表示式.
超流费米气体相滑移时的密度分布
武宏宇, 尹 澜
2006, 55 (2): 490-493. doi: 10.7498/aps.55.490
摘要 +
当前在冷原子和玻色爱因斯坦凝聚(BEC)领域的一个重要问题是在Feshbach共振附近的冷费米气体如何从BEC态演变到BCS(Bardeen Schrieffer Cooper)态.本文进一步研究在Feshbach共振附近超流态的相滑移现象.通过具体的数值计算,给出了费米气体在相滑移时的粒子数密度的分布,并对不同温度下的相滑移的大小进行了分析.结果表明,相滑移现象可以作为实验上判断系统是否处于超流态的一个可行的判据.
超短超强脉冲激光产生的电离通道的存活性态分析
唐荣荣
2006, 55 (2): 494-498. doi: 10.7498/aps.55.494
摘要 +
用摄动理论对超短超强脉冲激光产生的电离通道进行了研究.得出了在复合、吸附、退吸附作用影响下,电离通道在不同演化时期,各种带电粒子密度的渐近表达式.揭示了各种作用对通道存活性态的影响.
非保守系统广义Raitzin正则方程的形式不变性与非Noether守恒量
赵淑红, 乔永芬
2006, 55 (2): 499-503. doi: 10.7498/aps.55.499
摘要 +
研究非保守系统广义Raitzin正则方程的形式不变性与非Noether守恒量.列出系统的Raitzin正则方程.提出在无限小变换下系统形式不变性的定义和判据.给出系统的形式不变性是Lie对称性的充要条件.建立Hojman守恒定理,并举例说明结果的应用.
单面非Chetaev型非完整约束系统的非Noether守恒量
张 毅
2006, 55 (2): 504-510. doi: 10.7498/aps.55.504
摘要 +
研究单面非Chetaev型非完整约束力学系统的对称性与非Noether守恒量.建立了系统的运动微分方程;给出了系统的Lie对称性和Mei对称性的定义和判据;对于单面非Chetaev型非完整系统,证明了在一定条件下,由系统的Lie对称性可直接导致一类新守恒量——Hojman守恒量,由系统的Mei对称性可直接导致一类新守恒量——Mei守恒量;研究了对称性和新守恒量之间的相互关系.文末,举例说明结果的应用.
扩展的形变映射方法和(2+1)维破裂孤子方程的新解
张解放, 何宝钢, 徐昌智
2006, 55 (2): 511-516. doi: 10.7498/aps.55.511
摘要 +
扩展的形变映射方法应用于非线性物理模型的研究, 获得了(2+1)维破裂孤子方程的新解, 合适地选择任意函数,可以获得该模型的丰富的局域和非局域的相干结构,这里仅揭示(2+1)维破裂孤子方程(1)和(2)的周期型新孤波结构.
二维声子晶体同质位错结缺陷态特性
赵 芳, 苑立波
2006, 55 (2): 517-520. doi: 10.7498/aps.55.517
摘要 +
利用平面波展开法结合超原胞的方法研究了二维声子晶体同质位错结的缺陷态.分别研究了横向位错和纵向位错两种情况,研究结果表明:横向位错效应与线缺陷相似,它可以使处于禁带频率范围内的声波沿位错通道进行传播,形成声波导;纵向位错效应则类似于点缺陷,位错线两边三个最接近的散射子形成腔,因而能够产生局域模.另外,横向位错距离和纵向位错距离的大小将影响缺陷带的位置和数量,因此,可以通过调节横向位错距离或纵向位错距离来人为的控制同质位错结中的缺陷带.
Manning-Rosen标量势与矢量势的Klein-Gordon方程和Dirac方程的束缚态
张民仓, 王振邦
2006, 55 (2): 521-524. doi: 10.7498/aps.55.521
摘要 +
给出了具有Manning-Rosen型标量势与矢量势的Klein-Gordon方程和Dirac方程的束缚态解,其解可用超几何函数表示.
第二类P?schl-Teller势场中相对论粒子的束缚态
张民仓, 王振邦
2006, 55 (2): 525-528. doi: 10.7498/aps.55.525
摘要 +
给出了具有第二类Pschl-Teller型标量势与矢量势的Klein-Gordon方程和Dirac方程的s波束缚态解,其解可用超几何函数表示.
噪声环境中两粒子纠缠态的纠缠消相干
向少华, 宋克慧
2006, 55 (2): 529-534. doi: 10.7498/aps.55.529
摘要 +
借助于共生纠缠度和输入输出保真度考察了初始处于纠缠态的两粒子在联合噪声环境中的消纠缠特性.结果表明:两粒子纠缠态可分为相干保持态和脆弱纠缠态.对于脆弱纠缠态分析了它们在低温条件欧姆型耗散下的纠缠消相干演化动力学.
多维耦合受迫量子谐振子的普遍解
徐秀玮, 任廷琦, 刘姝延, 董永绵, 赵继德
2006, 55 (2): 535-538. doi: 10.7498/aps.55.535
摘要 +
运用广义线性量子变换的普遍理论求解多维耦合受迫量子谐振子,给出了系统演化算符的矩阵元、波函数、力学量期望值和配分函数的严格表达式.
Reissner-Nordstr?m de Sitter黑洞的量子隧穿效应
李慧玲, 蒋青权, 杨树政
2006, 55 (2): 539-542. doi: 10.7498/aps.55.539
摘要 +
运用Parikh的量子隧穿模型,研究了Reissner-Nordstrm de Sitter黑洞的量子隧穿效应.结果表明,在能量守恒的条件下,黑洞外视界和宇宙视界处的粒子出射率与Bekenstein-Hawking熵有关,辐射谱不再是严格的纯热谱.
一类Fredholm型弱奇性核积分方程展开解
徐世烺, 王利民, 任传波, 赵熙强
2006, 55 (2): 543-546. doi: 10.7498/aps.55.543
摘要 +
对于自由项为三角函数的一类Fredholm型积分方程,积分核具有对数弱奇异性,本文展开三角函数为级数,推得了该类积分方程的精确解,并且对解在其定义域端点处的奇异性质进行了讨论分析.
非对称的玻色-爱因斯坦凝聚中的约瑟夫森结的动力学性质
肖宇飞, 王登龙, 王凤姣, 颜晓红
2006, 55 (2): 547-550. doi: 10.7498/aps.55.547
摘要 +
利用半经典量子理论,研究了玻色-爱因斯坦凝聚体处于非对称的约瑟夫森结的动力学行为.结果表明双势阱中不同势阱的基态能量差与其相互作用能量的比率χ=0时,凝聚体表现为约瑟夫森效应;当χ≠0时,凝聚体中既存在量子宏观隧穿效应,又存在量子宏观局域效应.
势阱中玻色-爱因斯坦凝聚气体的势场有效性和粒子数极限判据
余学才, 叶玉堂, 程 琳
2006, 55 (2): 551-554. doi: 10.7498/aps.55.551
摘要 +
基于最小动量态上的玻色-爱因斯坦凝聚(简称BEC),给出了指数吸引势场中超冷玻色原子气体的势场有效性和势阱中所装载的原子数目极限判据.此判据给出了当所装载的原子数确定时,所需要的势场强度;或势场给定时,所装载的原子数目的极限.
最小二乘支持向量域的混沌时间序列预测
任 韧, 徐 进, 朱世华
2006, 55 (2): 555-563. doi: 10.7498/aps.55.555
摘要 +
从支持向量域SVD(Support Vector Domain)出发,根据Takens延时相空间重构思想,利用支持向量机非线性映射,建立了混沌时间序列和混沌非线性相轨迹运动的SVD预测模型.采用数据集作为支持对象元素,机器自学习缩小模型泛化误差的上界,利用最小二乘支持向量域(SVD),预测了Henon/Lorenz/Rossler三种混沌时间序列.预测结果表明,三种预测模型将集合映射到一个更高维特征空间,通过嵌入维数,实现了序列预测,误差随嵌入维数变化趋于恒定,与支持向量机(SVM)相比,SVD所需支持向量少,收敛速度快,鲁棒性强,核函数选择容易灵活,且存在自适应方法.网格点数提高了10—20倍,序列预测在小样本、非线性、未知概率密度条件下,预测和实际值取得了一致.
基于时变耦合映像格子模型的信号初值估计
刘 英, 沈民奋, 陈和晏
2006, 55 (2): 564-571. doi: 10.7498/aps.55.564
摘要 +
从耦合映像格子中,恢复系统初始条件是耦合系统求逆问题,也是信号处理研究中的一个关键性问题.本文在符号动力学方法的基础上,对映像系数进行修正,针对耦合单峰Logistic映射,提出一种基于时变映像系数恢复信号初值的新方法.在映像过程无噪或受到高斯白噪声污染时,本文方法都能够较好地恢复信号初值的统计特性,而且具有较小的偏差和均方误差,并与原信号之间具有较强的相关性,从而能够更好和更加合理地刻画实际信号的物理过程,对系统初值做出更优的估计.
多变量时间序列最大李雅普诺夫指数的计算
卢 山, 王海燕
2006, 55 (2): 572-576. doi: 10.7498/aps.55.572
摘要 +
根据单变量时间序列计算最大Lyapunov指数的算法思想,本文提出了一种于多变量时间序列最大Lyapunov指数计算的方法.针对原有算法需要使用重构相空间的特点,推广算法给出了多变量时间序列相空间重构参数的选择方法,并采用多变量重构相空间进行最大Lyapunov指数计算.经耦合Rssler系统产生多变量时间序列的仿真计算,验证了该算法的有效性,推广算法的计算结果表明多变量时间序列的计算结果优于单变量的结果,且更加接近理论计算结果.
基于改进粒子群优化算法的混沌系统参数估计方法
高 飞, 童恒庆
2006, 55 (2): 577-582. doi: 10.7498/aps.55.577
摘要 +
估计混沌系统的未知参数是混沌控制与同步中必须解决的关键问题.利用群集智能的新进展粒子群优化算法(PSO)的全局搜索能力,从初始粒子群的产生、目标函数的处理的角度改进PSO,将改进的PSO引入混沌系统参数估计和在线估计.仿真试验表明,改进算法具有良好的适应性、较高的收敛可靠性及精度,对信号叠加噪声的情形也具有较高的鲁棒性,是混沌系统参数估计的一种成功算法.
Paul阱中一维两离子系统的能带结构
海文华, 蔡丽华, 邬云文
2006, 55 (2): 583-589. doi: 10.7498/aps.55.583
摘要 +
利用熟知的级数截断方法,设计数值程序计算了线形Paul阱中库仑关联的两离子系统Schrdinger方程的精确解,得到接近目前离子阱实验能够实现的阱频下系统分立的运动态波函数和能谱,它们对应于阱频值的一个无穷可数的点集.在该点集内两相邻点之间连续变化阱频,由量子微扰法得到以精确分立谱为基础的能带结构,包括较宽的能隙和较窄的带宽.能带结构的存在将影响以该系统为基础的量子逻辑操作和激光边带冷却等问题,应该在实验研究中加以考虑.
两个不相同系统的广义同步化
徐振源, 李 芳, 胡爱花
2006, 55 (2): 590-597. doi: 10.7498/aps.55.590
摘要 +
采用Temam无穷维动力系统的惯性流形理论,证明了两个不相同的系统能实现广义同步化.在两个系统具有吸收集和吸引子的基础上,通过定义在一个函数类上的压缩映射的不动点得到了广义同步化流形,该流形是Lipschitz光滑流形,而且具有不变性与指数吸引性.数值仿真证实了所建立理论的正确性.
一类新混沌系统的线性状态反馈控制
李瑞红, 徐 伟, 李 爽
2006, 55 (2): 598-604. doi: 10.7498/aps.55.598
摘要 +
研究了一类新混沌系统的控制问题.利用Routh-Hurwitz准则对受控系统进行了稳定性分析,结合线性状态反馈方法理论上严格证明了达到控制目标反馈系数的选择原则.数值研究证明了该方法能够有效地控制混沌系统到失稳的平衡点或周期解,同时控制效果在弱噪声干扰下具有很强的鲁棒性.
不确定Chen系统的参数辨识与自适应同步
王兴元, 武相军
2006, 55 (2): 605-609. doi: 10.7498/aps.55.605
摘要 +
研究了不确定Chen系统的自适应同步和参数辨识,设计了自适应控制器和参数更新规则,理论证明了该控制器可使得两个Chen系统——驱动系统和未知参数的响应系统渐进地达到同步,并且可以辨识出响应系统的未知参数.数值模拟结果证明了该控制器的有效性.
含有界随机参数的双势阱Duffing-van der Pol系统的倍周期分岔
孙晓娟, 徐 伟, 马少娟
2006, 55 (2): 610-616. doi: 10.7498/aps.55.610
摘要 +
讨论简谐激励作用下含有界随机参数的双势阱Duffing-van der Pol系统的倍周期分岔现象.首先用Chebyshev 多项式逼近法将随机Duffing-van der Pol系统化成与其等价的确定性系统,然后通过等价确定性系统来探索该系统的倍周期分岔现象.数值模拟显示随机Duffing-van der Pol 系统与均值参数系统有着类似的倍周期分岔行为,同时指出,随机参数系统的倍周期分岔有其自身独有的特点.文中的主要数值结果表明Chebyshev 多项式逼近法是研究非线性随机参数系统动力学问题的一种有效方法.
一类非自治时滞反馈系统的分岔控制
唐驾时, 钱长照
2006, 55 (2): 617-621. doi: 10.7498/aps.55.617
摘要 +
对含有两个时滞参数、受简谐激励作用下的van der Pol-Duffing方程进行了研究,着重研究了时滞参数对该类参数激励系统的主共振的分岔响应控制.首先采用摄动法从理论上推导出时滞动力系统的分岔响应方程,用奇异性理论得到了退化余维一分岔和余维二分岔的条件,以及Hopf分岔的存在性及发生该分岔的条件,最后用数值模拟的方法研究了时滞参数对系统分岔响应的影响.研究结果表明,适当选取时滞参数,不仅可以改变分岔响应曲线的拓扑形态, 还可以改变分岔点的位置.
Turbo译码算法的分岔与控制
张 维, 周淑华, 任 勇, 山秀明
2006, 55 (2): 622-627. doi: 10.7498/aps.55.622
摘要 +
Turbo码在信道编码中通过迭代译码的方式可以较好的逼近香农限.本文以其译码算法中的迭代次数作为时间轴,译码输出作为状态变量,信噪比SNR及信息比特数N作为系统参数建立动力学模型,研究Turbo译码输出与迭代次数之间的关系.通过大量计算机仿真和理论分析发现随着信噪比SNR由小到大,译码算法先后经历了不确定不动点、奇异区和清晰不动点三个阶段,其中在由不确定不动点过渡到奇异区时发生了分岔现象.通过改变信息比特数N的方法得到了离散时间动力学中的切分岔、倍周期分岔和Neimark-Sacker分岔 .在奇异区内观察到倍周期、准周期、周期三、混沌等不同的相空间轨迹.奇异区的出现给Turbo码在低信噪比下的应用带来了一定困难,本文通过延迟反馈控制的方法将相空间轨道稳定到不动点上,仿真结果表明,本算法可以使Turbo码在低信噪比奇异区内获得0.1—0.3 dB的增益.
圆杆波导中的一个非线性波动方程及准确周期解
刘志芳, 张善元
2006, 55 (2): 628-633. doi: 10.7498/aps.55.628
摘要 +
在小变形条件下,采用Cox的非线性应力应变关系,计及横向Possion效应,借助Hamilton变分原理导出了非线性弹性圆杆波导中的纵向波动方程. 利用Jacobi椭圆余弦函数展开法,对该方程与截断的非线性波动方程进行求解,得到了两类非线性波动方程的准确周期解,它们可以进一步退化为孤波解.
多速度差模型及稳定性分析
王 涛, 高自友, 赵小梅
2006, 55 (2): 634-640. doi: 10.7498/aps.55.634
摘要 +
在全速度差(Full Velocity Difference, FVD)模型的基础上,提出了一个扩展模型——多速度差(Multiple Velocity Difference, MVD)模型. 在MVD模型中,尝试利用多辆前车信息以提高交通流的稳定性,除了考虑前车与本车的速度差外,进一步利用了多辆前车间的速度差信息. 通过线性稳定性分析,对两个模型进行比较,发现在MVD模型中,自由流稳定的敏感系数临界值变小,稳定区域有明显增加. 数值仿真结果表明,MVD模型能有效地抑制交通流堵塞.
基于开关电流技术的小波变换的滤波器电路实现
胡沁春, 何怡刚, 李宏民, 郭迪新
2006, 55 (2): 641-647. doi: 10.7498/aps.55.641
摘要 +
提出基于开关电流技术的小波变换的滤波器电路实现方法. 小波变换的开关电流滤波器实现电路由冲激响应为高斯一阶导数及其膨胀函数的滤波器组构成. 开关电流滤波器的膨胀系数(尺度)通过控制宽长比(W/L)或时钟频率可得到精确地控制. Padé逼近是一种有效的有理逼近,小波函数经过Padé变换可以得到其有理分式逼近,十分利于其开关电流滤波器电路实现. 仿真结果证实了其可行性.
强磁场对Al-Si合金凝固组织中硅分布的影响
王春江, 王 强, 黄 剑, 赫冀成, 王亚勤
2006, 55 (2): 648-654. doi: 10.7498/aps.55.648
摘要 +
为了揭示强磁场对金属凝固组织的影响规律,本文研究了Al-14.98%Si(质量分数)和Al-9.2%Si(质量分数)合金在强磁场作用下凝固组织的变化趋势,分析了强磁场对合金凝固组织中Si分布的影响.研究发现,均恒磁场和梯度磁场分别通过洛伦兹力和磁化力的作用对合金的凝固组织产生影响,强磁场可以显著改变初晶硅在合金中的分布状况.在均恒磁场作用条件下初晶硅在合金中均匀分布;在梯度磁场条件下,由于磁化力和浮力的共同作用,初晶硅在试样的上部或下部聚集.同时,磁化力也改变了共晶体在合金中的组织形态,使试样上部和下部共晶体的层片间距明显不同.理论和实验分析表明,Al-Si合金在强磁场中凝固时,磁场能作用于凝固过程,使共晶体中的Al含量增大,共晶点向左偏移.
原子和分子物理学
内壳层电子激发(电离)诱发的电子波函数的弛豫及其对辐射跃迁概率的影响
李 杰, 颉录有, 董晨钟
2006, 55 (2): 655-660. doi: 10.7498/aps.55.655
摘要 +
利用多组态Dirac_Fock(MCDF)理论方法,通过对Ar原子在基组态3p6和激发组态1s-14s,2s-14s,2p-14s,3s-14s,3p-14s情况下电子波函数的计算,系统地研究了不同内壳层电子激发(或电离)引起的电子波函数的弛豫现象以及由此导致的kα和kβ线的跃迁波长和概率的变化情况,并与以往的理论结果进行了比较.
纳秒强激光中丙酮团簇增强的多价电离现象
侯可勇, 董 璨, 肖 雪, 罗晓琳, 牛冬梅, 温丽华, 邵士勇, 李海洋, 王 宾, 梁 峰
2006, 55 (2): 661-666. doi: 10.7498/aps.55.661
摘要 +
利用脉宽为25 ns的脉冲Nd: YAG 532 nm的激光,在1010—1011 W/cm2的强度下,用飞行时间质谱对丙酮团簇的激光电离过程进行了研究. 观察到了较强的Oq+(q=2—4)和Cq+(q=1—4)高价离子信号,这些高价离子 C4+,C3+,C2+,O4+,O3+,O2+的最大概然平动能分别为240 eV,70 eV,30 eV,90 eV,80 eV,40 eV. 高价离子的强度和平动能随激光强度的增大而增大. 我们提出一个多光子电离引发,逆韧致吸收加热-电子碰撞电离模型来解释高价离子的产生.
激光驻波场中钠原子沉积图样的理论研究
马 彬, 马 艳, 赵 敏, 马姗姗, 王占山
2006, 55 (2): 667-672. doi: 10.7498/aps.55.667
摘要 +
原子在近共振激光驻波场中受光的作用力汇聚沉积,形成以激光半波长为周期的光栅结构. 利用半经典模型对钠原子束在不饱和驻波场中的运动行为进行了理论研究,用数值方法模拟出在考虑横向温度、纵向速度和自由飞程后钠原子沉积的光栅结构,通过半高宽、对比度对最终沉积图样进行表征,分析了这些因素对沉积的影响,为正在开展的原子光刻实验提供了必要的理论依据.
高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)与Si(110)固体表面作用的电子发射研究
王铁山, 王释伟, 彭海波, 肖国青, 张小安, 王瑜玉, 赵永涛, 房 燕
2006, 55 (2): 673-676. doi: 10.7498/aps.55.673
摘要 +
报道了利用兰州重离子加速器国家实验室ECR源引出的高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)入射到Si(110)表面产生的电子发射的实验测量结果.结果表明,高电荷态离子与固体表面相互作用产生的电子发射产额Y与入射离子的电荷态q、入射角度ψ和入射能量E都有很强的关联.首次发现,电子发射产额Y与入射角度ψ间有接近1/tanψ的关系.理论分析认为,这些过程与基于经典过垒模型的势能电子发射过程密切相关.
唯象论的经典领域
二维排列共振吸收介质的光学特性研究
李治宇, 周建英
2006, 55 (2): 677-681. doi: 10.7498/aps.55.677
摘要 +
从理论上提出了一种二维排列的共振吸收介质阵列,计算了介质阵列的透射、反射与吸收光谱,发现存在着类似一维主动光子晶体中的共振光子带隙,并且这种结构的布里渊区边界点与二维阵列中原子之间的频率共振是产生这种共振带隙的必要条件. 本文还进一步分析了光子带隙与结构参数、二维阵列中原子共振中心以及吸收线宽之间的依赖关系.
冰水混合云对可见光的吸收和散射特性
韩一平, 孙贤明
2006, 55 (2): 682-687. doi: 10.7498/aps.55.682
摘要 +
根据Mie理论,分别计算了由纯水、纯冰和冰-水同心球形粒子构成的云层在可见光波段的单次散射特性. 根据辐射传输理论,利用叠加法数值计算了这三种不同构成的云层的反射函数,以及它们的平面反照率、透过率和吸收率. 结果表明,冰云和冰_水云的反射函数和平面反照率在大部分散射角下要略小于水云,而透过率却比水云的大. 通过具体的数值计算结果和理论分析,研究了水云的异常吸收现象.
全息制作不同晶面取向光子晶体模板
钟永春, 朱少安, 汪河洲, 曾兆华, 陈用烈
2006, 55 (2): 688-691. doi: 10.7498/aps.55.688
摘要 +
用单向光入射和单次曝光的激光全息技术制作了类金刚石结构, 此类金刚石结构有宽完全带隙和低介质折射率要求等优点. 在同一种光束配置下,引入恰当的匹配棱镜,用激光全息技术制作了大面积的类金刚石光学晶格不同晶面取向的亚微米周期结构. 满足如负折射效应等研究中所需的特殊晶面取向要求.
平方泵噪声驱动的单模激光立方模型及光强定态概率分布
许德胜, 曹 力, 吴大进
2006, 55 (2): 692-695. doi: 10.7498/aps.55.692
摘要 +
合理地引入了平方泵噪声到单模激光的立方模型中. 得到封闭的光强朗之万方程. 基于作者早期关于非线性外噪声的近似福克-普朗克方程(AFPE)的工作,得到了光强概率分布的AFPE,求出了该AFPE的归一化定态概率分布的精确解析表达式,并根据表达式对泵噪声实部和虚部之间的关联系数λ的对称性,得出了若干关于系统定态统计性质的普遍结论.
各向异性光子晶体中Λ型原子的自发辐射性质
黄仙山, 谢双媛, 羊亚平
2006, 55 (2): 696-703. doi: 10.7498/aps.55.696
摘要 +
讨论了各向异性光子晶体中Λ型三能级原子的辐射性质. 研究发现,原子上能级与光子晶体带边的相对位置和两低能级相对位置将直接影响原子的动力学性质及其周围辐射场的性质. 通过数值计算和理论分析,得到了光子晶体中原子周围辐射场在不同位置随时间演化的图像,并讨论了光子晶体对原子辐射谱的影响.
双光子过程中任意初态原子的信息熵压缩
周并举, 刘小娟, 方卯发, 周清平
2006, 55 (2): 704-711. doi: 10.7498/aps.55.704
摘要 +
运用量子信息熵理论研究了双光子过程中任意初态二能级原子与相干场相互作用的信息熵压缩,讨论了系统初态对原子信息熵压缩的影响. 并且比较了分别从基于信息熵不确定关系和海森伯不确定关系出发得出的结果. 结果表明通过选择适当初始的原子分布角,原子的混合度和相干场的位相角,可以分别控制原子信息熵压缩的偶极矩分量数、压缩频率、压缩幅度和压缩方向. 当原子反转为零时,基于海森堡不确定关系的方差压缩定义不再有效,而信息熵压缩实现了对原子压缩效应的高灵敏量度.
复宗量厄米-高斯光束的相干模表示
张 彬, 但有全
2006, 55 (2): 712-716. doi: 10.7498/aps.55.712
摘要 +
基于激光的相干模分解理论,讨论了复宗量厄米_高斯(EHG)光束的模相关和相干模表示,推导出EHG光束的模相关系数的解析表达式,并给出了一种只包含有限个模式的相干模表示. 在此基础上,根据EHG光束的模结构,分析了EHG光束和常规厄米_高斯(SHG)光束M2因子的差异.
反常色散平坦光纤产生平坦宽带超连续谱的数值研究
陈泳竹, 李玉忠, 屈 圭, 徐文成
2006, 55 (2): 717-722. doi: 10.7498/aps.55.717
摘要 +
通过数值计算,对反常色散平坦光纤中高阶孤子压缩效应产生超连续谱进行了系统、深入的研究. 结果表明,反常色散平坦光纤的色散参量二阶微分常量、峰值色散参量及抽运脉冲的脉宽、孤子阶数对该种光纤中平坦超连续谱的形成及所需光纤长度的选取都有着非常重要的影响;进一步研究表明,超连续谱的展宽机理主要来自脉冲的自相位调制效应和群速度色散的共同作用,高阶非线性效应对超连续谱的产生不起决定性作用,在计算中完全可以忽略.
几种香豆素衍生物分子的二阶非线性光学性质的从头算研究
梁小蕊, 赵 波, 周志华
2006, 55 (2): 723-728. doi: 10.7498/aps.55.723
摘要 +
采用从头算ab initio Hartree_Fock/6_31G方法,对以3_苯基香豆素为母体的香豆素系列衍生物分子进行了几何优化,计算了它们的分子二阶非线性光学系数β值,分析了其分子结构、取代基类型和取代位置对β值的影响,并对计算结果所反映的规律性进行了探讨.
一类粗锐复合结构光子晶体的完全带隙研究
潘杰勇, 梁冠全, 毛卫东, 汪河洲
2006, 55 (2): 729-732. doi: 10.7498/aps.55.729
摘要 +
通过研究发现粗锐组合的二维复式结构光子晶体的完全带隙宽度和带隙结构随结构粗锐尺寸灵敏地改变. 而其粗锐复合结构的复合错位对带隙宽度影响不大. 对二维复式正方格子和二维复式三角格子的研究结果表明:二维复式正方格子的粗锐尺寸选择恰当时其完全带隙的带宽可大于18%. 二维复式三角格子中的粗锐尺寸选取可导致出现单、双完全带隙两种情况. 本文给出了反映其变化规律的关系曲线.
毛细管中柱对称类面心结构胶体晶体的光谱特性
韦中超, 戴峭峰, 汪河洲
2006, 55 (2): 733-736. doi: 10.7498/aps.55.733
摘要 +
用体积浓度为30% 的低分散二氧化硅小球悬浮液注入毛细管中自组织生长成胶体晶体. 实验测量了这种胶体晶体的透射谱. 测量结果显示这种胶体晶体的透射谱的柱对称性. 在垂直毛细管轴向的平面内,谱带结构不随光的入射角度变化,测得光谱在径向转360°保持不变. 在含毛细管轴的平面内,在与毛细管轴向夹角越小的方向,谱带越紫移;在垂直毛细管轴方向有最红的带隙. 测量得的光谱结果表明这种毛细管内的胶体晶体结构是柱对称的, 胶体晶体中密排面平行于毛细管的管壁. 另外,此柱对称的胶体晶体比低浓度制作的体心胶体晶体稳定. 这种轴向对称性的光子带隙特性将带来许多潜在的应用.
载波-包络相位对于基频光与其自身倍频光脉冲合成的影响
邓玉强, 王清月, 吴祖斌, 张志刚
2006, 55 (2): 737-742. doi: 10.7498/aps.55.737
摘要 +
将基频光与其自身的倍频光合成,是一种得到超过一个倍频程的超宽光谱的简单方法,而载波_包络相位(CEP)对合成超宽光谱产生的超短脉冲有重要的影响. 本文从光频梳的角度,根据钛宝石激光器中产生的超短脉冲光谱,计算载波_包络相位对该脉冲与其自身的倍频脉冲合成产生的超短脉冲的影响,说明了调整载波_包络相位对于脉冲合成的重要性.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
十次对称准晶的光电导率
邱圣德, 胡承正, 王爱军, 周 详
2006, 55 (2): 743-747. doi: 10.7498/aps.55.743
摘要 +
讨论了十次对称准晶的光电导率,推导了十次对称准晶在周期方向和准周期平面不同的光电导率的计算公式,并以此计算了十次对称准晶Al65Co17Cu18的光电导率,得到了与实验值相当符合的结果.
溶胶凝胶旋转涂敷技术制备ZnO:In薄膜的结构特性
兰 伟, 刘雪芹, 黄春明, 杨 扬, 王印月, 唐国梅
2006, 55 (2): 748-752. doi: 10.7498/aps.55.748
摘要 +
采用溶胶凝胶法,结合旋转涂敷技术在石英衬底上制备了210—240nm厚度的ZnO∶In薄膜.使用掠角入射X射线衍射(GI_XRD)、常规X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、光致发光谱以及不同入射角GI_XRD谱(α=1,2,3和5°)等手段,对不同掺杂浓度的ZnO∶In薄膜进行了结构分析.发现ZnO∶In薄膜内部是由大尺寸(002)晶向的无应力ZnO晶粒堆积而成,而薄膜表面主要是小尺寸的(002)和(103)晶粒,并且适量的In掺杂能有效改善ZnO薄膜内部的晶体结构特性.
生物大分子杂化处理的CdSe/ZnS核/壳量子点多层膜的超快三阶非线性研究
丁 沙, 王取泉, 王小慧, 杜予民
2006, 55 (2): 753-757. doi: 10.7498/aps.55.753
摘要 +
利用静电自组装技术,以生物大分子材料壳聚糖杂化处理具有稳定结构的CdSe/ZnS核/壳量子点,形成复合多层薄膜. 与薄膜的吸收谱线比较,在375nm飞秒激光激发下测量的量子点的光致发光谱存在Stokes位移. 采用Z扫描技术,利用790nm飞秒激光研究了其三阶非线性吸收和折射特性,发现饱和吸收信号来自CdSe/ZnS量子点,而自聚焦的折射信号则部分来自壳聚糖. 测出多层膜的三阶非线性系数分别是β=6.5×10-6cm/W,n2=1.5×10-10cm2/W.
表面热透镜薄膜吸收测量灵敏度提高方法
贺洪波, 邵建达, 范正修, 范树海, 赵元安
2006, 55 (2): 758-763. doi: 10.7498/aps.55.758
摘要 +
为提高表面热透镜薄膜吸收测量仪的灵敏度,在表面热透镜衍射理论基础上,通过数值模拟给出了探测激光腰斑半径、探测激光腰斑到样品表面距离、样品到探测光纤端面距离等仪器参数的优化方法. 经优化调整后该仪器能达到优于0.1ppm量级的薄膜吸收率测量灵敏度.
多体相互作用对高压固氦状态方程的影响
刘福生, 蔡灵仓, 田春玲, 经福谦
2006, 55 (2): 764-769. doi: 10.7498/aps.55.764
摘要 +
采用量子化学自洽场方法及原子团簇理论对固氦晶格原子势能进行多体展开,定量确定了最近邻原子间距R在0.26—0.175nm之间,短程的两体到五体相互作用对晶体结合能及压缩特性的贡献,并对不同间距下多体展开式的截断位置进行了讨论. 结果表明:当最近邻原子间距R在0.26—0.175 nm之间取值,在具有hcp相结构的晶格中,氦原子势能的多体展开式是一收敛的交错型级数,该级数中两体项、四体项为正值,而三体项、五体项为负值. 当R在0.26—0.23 nm之间取值时, 仅保留级数中两体和三体项就能很好地描述晶格原子势能;当R在0.23—0.20 nm之间取值,多体展式需要展开到四体相互作用项;当R在0.20—0.175 nm之间取值必须再加入五体项贡献. 考虑到五体相互作用后,理论计算已能圆满地解释目前固氦等温压缩数据,其最大压力达 60GPa.
TiN/Al2O3纳米多层膜的共格外延生长及超硬效应
孔 明, 魏 仑, 董云杉, 李戈扬
2006, 55 (2): 770-775. doi: 10.7498/aps.55.770
摘要 +
采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同Al2O3调制层厚度的TiN/Al2O3纳米多层膜. 利用X射线能量色散谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的成分、微结构和力学性能. 研究结果表明,在TiN/Al2O3纳米多层膜中,单层膜时以非晶态存在的Al2O3层在厚度小于1.5 nm时因TiN晶体层的模板效应而晶化,并与TiN层形成共格外延生长,相应地,多层膜产生硬度明显升高的超硬效应,最高硬度可达37.9 GPa. 进一步增加多层膜中Al2O3调制层的层厚度,Al2O3层逐渐形成非晶结构并破坏了多层膜的共格外延生长,使得多层膜的硬度逐步降低.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
ZA27合金晶界处铁、稀土元素的有序化与交互作用
刘贵立, 李荣德
2006, 55 (2): 776-779. doi: 10.7498/aps.55.776
摘要 +
为从理论上揭示铁、稀土元素在锌铝合金晶界处的行为本质,建立了ZA27合金中α相大角度重位点阵晶界模型,利用递归法(Recursion)计算了晶界的电子结构(状态密度、费米能级、结构能).用晶界结构能定义合金的团簇能(有序能),并计算了偏聚铁及稀土晶界的团簇能.计算结果表明:铁、稀土元素在锌铝合金晶界处团簇能为正值,不能形成团簇,具有有序化倾向,趋于形成稳定的金属间化合物.铁与稀土元素在晶界形成负电中心,降低晶界的费米能级.
等温凝固多晶粒生长相场法模拟
路 阳, 王 帆, 朱昌盛, 王智平
2006, 55 (2): 780-785. doi: 10.7498/aps.55.780
摘要 +
采用Kim模型,利用耦合溶质场的相场模型对Al-2-mole-Cu合金等温凝固过程中多晶粒相互影响下枝晶的生长过程进行数值模拟,为了提高计算效率,采用差分去实现宏微观场之间的耦合.研究了不同过冷度对多晶粒枝晶形貌和溶质分布的影响,结果表明:成分过冷对枝晶生长速度和溶质分配有着重大的影响,溶质元素Cu在固液界面前沿重新分布,结果导致实际热过冷减小,进而影响枝晶的生长和溶质向外层的扩散,致使相互接触的枝晶产生萎缩而其余没有受到抑制的枝晶生长方向产生择优现象.

编辑推荐

窄禁带稀磁半导体二维电子气的拍频振荡
张福甲, 朱 博, 桂永胜, 仇志军, 周文政, 姚 炜, 郭少令, 褚君浩
2006, 55 (2): 786-790. doi: 10.7498/aps.55.786
摘要 +
通过对调制掺杂的n型Hg0.82Cd0.16Mn0.02Te/Hg0.3Cd0.7Te第一类量子阱中磁性二维电子气磁阻拍频振荡的研究,发现温度、栅压的变化都会引起磁阻拍频节点位置的变化.从对拍频的分析中,可以将依赖于栅压的Rashba自旋-轨道分裂和依赖于温度的巨大塞曼分裂区分开来.
CdS/HgS/CdS球状纳米系统斯塔克线度效应(已撤稿)
郑瑞伦, 文国知
2006, 55 (2): 791-796. doi: 10.7498/aps.55.791
摘要 +
求出均匀外电场作用下三层球状纳米系统电子的能量和波函数,讨论了外电场和样品线度对斯塔克能级移动的影响.
纳米碳管阵列场增强因子的计算
李振华, 王 淼, 尚学府, 王新庆, 徐亚伯
2006, 55 (2): 797-802. doi: 10.7498/aps.55.797
摘要 +
采用悬浮球模型,结合对称的镜像电荷层方法,对静电场中纳米碳管阵列的场增强因子进行了计算,并在考虑极板间距的情况下,对其计算结果做了修正.结果表明:纳米碳管阵列的间距对纳米碳管阵列的场发射性能影响很大.当纳米碳管阵列中碳管间距小于碳管高度时,场增强因子随间距的减小而急剧减小;而当碳管间距显著大于碳管高度时,场增强因子几乎不变.但当考虑阴阳极之间单位面积通过的场发射电流时,可论证当管间距与管高度相若时,能使场发射电流密度最佳(最大).另外,极板间距对场增强因子的影响很小,但是可以通过减小极板间距,来降低纳米碳管作为场发射体的场发射的开启电压,优化纳米碳管的场发射性能.
聚丙烯孔洞驻极体膜的化学表面处理及电荷稳定性
安振连, 汤敏敏, 夏钟福, 盛晓晨, 张晓青
2006, 55 (2): 803-810. doi: 10.7498/aps.55.803
摘要 +
利用热刺激放电(Thermally Stimulated Discharge, TSD)电流谱、在线电荷TSD、电荷等温衰减测量和衰减全反射(Attenuated Total Reflection, ATR)红外光谱分析,本文系统地研究了经化学表面处理(萃取、氧化及氢氟酸)的聚丙烯(PP)孔洞驻极体膜的电荷储存稳定性及电荷稳定性提高的原因.结果表明:经适当地氧化和氢氟酸室温处理试样的TSD电流谱中在温位约为184℃处出现原膜所没有的非常强的新峰,电荷热稳定性得到显著的提高,这一电荷热稳定性通过高温充电工艺得到进一步地改善;适当延长室温下氢氟酸处理的时间或延长氧化时间,都会使处理膜的电荷稳定性得到提高.理论分析表明在线电荷TSD测量法可给出线性升温过程中电荷重心及驻极体电荷量变化的综合信息,结合TSD电流谱和初始电荷重心位置的测量,可精确地考察线性升温过程中电荷重心的在线变化.
TbDyFe薄膜对三明治膜巨磁阻抗效应的影响
邵明辉, 陈庆永, 郑 鹉
2006, 55 (2): 811-815. doi: 10.7498/aps.55.811
摘要 +
将600℃退火后的超磁致伸缩材料(Tb0.27Dy0.73)0.3Fe0.7薄膜作为Ni80.2Fe14.1Si0.2Mn0.4Mo5.1三明治膜的基底,制备出四层膜.结果表明:附加的磁致伸缩并没有减小材料的巨磁阻抗(GMI)效应,而由于磁场下磁致伸缩材料的应力效应影响了三明治膜中的各向异性场,使三明治膜的GMI效应增大了4倍.再将制备态的四层膜在280℃下真空退火,退火态四层膜也增大了三明治膜的GMI效应,但可能由于磁致伸缩向磁性层中的扩散,其GMI效应相对于制备态四层膜则有所降低.
耗散介观电容耦合电路的量子效应
邱深玉, 蔡绍洪
2006, 55 (2): 816-819. doi: 10.7498/aps.55.816
摘要 +
对介观耗散电容耦合电路作阻尼谐振子处理,将其量子化,在此基础上研究电荷和电流在能量本征态下的量子涨落,并对其进行讨论.结果表明,每个回路的电荷、电流都存在量子涨落,且两回路的量子噪声是相互关联的.
超深亚微米PMOS器件的NBTI退化机理
李忠贺, 刘红侠, 郝 跃
2006, 55 (2): 820-824. doi: 10.7498/aps.55.820
摘要 +
对超深亚微米PMOS器件的负栅压温度不稳定性(NBTI)退化机理进行了研究.主要集中在对器件施加NBT和随后的PBT应力后器件阈值电压的漂移上.实验证明反型沟道中空穴在栅氧中的俘获以及氢分子在栅氧中的扩散是引起NBTI退化的主要原因.当应力条件变为PBT时,陷落的空穴可以快速退陷,但只有部分氢分子可以扩散回栅氧与衬底界面钝化硅悬挂键,这就导致了PBT条件下阈值电压只能部分恢复.
化学源金属诱导多晶硅研究
赵淑云, 吴春亚, 李 娟, 刘建平, 张晓丹, 张丽珠, 孟志国, 熊绍珍
2006, 55 (2): 825-829. doi: 10.7498/aps.55.825
摘要 +
以硝酸镍溶液为化学源,对于用不同方法沉积得到的非晶硅膜作晶化前驱物,都能予以不同程度的晶化.用VHF-PECVD方法获得的非晶硅膜作前驱物,易于去氢并更容易晶化.当化学源浓度不同时,晶化效果会存在一定差别,在一定的范围内,溶液浓度越高,晶化后形成的晶粒越大.退火气氛对晶化结果产生某些影响,可以发现,在N2气氛下退火,比在大气下有更好的晶化效果.最后对物理源与化学源作诱导金属的晶化结果进行了比较,结果表明,对诱导金属源而言,化学源显示出更为有效的晶化趋势.
超导环电流的研究
李汉明, 李英骏, 梁芳营
2006, 55 (2): 830-833. doi: 10.7498/aps.55.830
摘要 +
以修正的含时金兹堡-朗道理论去研究超导环的超流特性;计算了涡旋运动方程,理论上得到超导环电流是超流量子的整数倍,并且具有多涡旋跳跃;从理论上得到超导环的磁场是量子化的.一定条件下,超流的符号可以发生反转,并且理论上得到了它的表达式.认为超导环是具有对势的对称.
正常金属/自旋三重态p波超导体结隧道谱的奇异性
李晓薇, 刘淑静
2006, 55 (2): 834-838. doi: 10.7498/aps.55.834
摘要 +
利用Blonder,Tinkham和Klapwijk理论计算了正常金属/绝缘层/正常金属/自旋三重态的p波超导体结的隧道谱和平均电流.计算结果表明:在自旋三重态p波超导结的隧道谱中存在零偏压电导峰、零偏压电导凹陷和双凹陷结构,并有微分电导随偏压震荡的现象出现,在I-V曲线上出现电流台阶.这些结果在理论上支持Sr2RuO4的超导态是自旋三重态p波超导态.
无序超导体磁通运动的两次退钉扎效应和重新进入超导相
何国良, 贺延文, 赵志刚, 刘 楣
2006, 55 (2): 839-843. doi: 10.7498/aps.55.839
摘要 +
考虑平面内和不同平面磁通之间的相互作用力,计算了无序各向异性超导体中磁通运动的平均速度、微分电阻随驱动力Fl的变化规律,用层间关联函数Cz的值来判断2D塑性流动和3D关联流动的运动图像.观察到随着外驱动力的增大微分电阻出现两个尖峰,它对应着磁通运动存在两次退钉扎现象.在一定层间耦合条件下,在微分电阻双峰之间,可观察到重新进入微分电阻为零的钉扎相.这与最近实验上新发现的无序弱钉扎超导体有重新进入超导相的巨大峰值效应相吻合.同时,也可发现随着驱动电流的增大,磁通运动出现由2D塑性流动到3D弹性流动的相变,这一维度的变化对应着微分电阻dV/dI曲线中的二次峰位置. 并证明当层间耦合(即代表磁场的大小)在一定范围时,3D-2D相变对应的临界电流随磁场的增大而增大, 反映了第二磁化峰附近的磁通格子软硬度改变的微观图像.
关于YBCO薄膜过热现象的研究
蔡衍卿, 姚 忻, 李 刚
2006, 55 (2): 844-848. doi: 10.7498/aps.55.844
摘要 +
在用YBa2Cu3Oz(YBCO)种膜液相外延生长Nd1+xBa2-xCuOz(NdBCO)厚膜的过程中,YBCO晶体在高于熔点的温度下保持不熔化并且起到了外延种子的作用.采用高温金相显微镜,我们实时观察YBCO薄膜的熔化过程,发现了超导氧化物薄膜的过热现象,并且结合XRD极图的分析和Ba-Cu-O熔体的不润湿性现象合理解释了YBCO形成过热的机制.另外,通过对具有不同微观结构的YBCO薄膜熔化行为的横向比较,研究YBCO薄膜品质对于其过热度的影响,并用半共格界面能理论很好地解释了AFM和XRD分析及实时观察熔化过程的实验结果.
Fe位Al掺杂对Sr2FeMoO6磁结构和磁输运性质的影响
王先杰, 隋 郁, 千正男, 刘志国, 苗继鹏, 黄喜强, 吕 喆, 朱瑞滨, 程金光, 苏文辉
2006, 55 (2): 849-853. doi: 10.7498/aps.55.849
摘要 +
研究了Sr2Fe1-xAlxMoO6(0≤x≤0.30) 系列多晶样品的磁学和输运性质.室温X射线衍射谱图的精修结果显示Al3+掺杂没有改变样品的晶格结构,但提高了Sr2FeMoO6晶格的阳离子有序度.5K时样品的磁化曲线说明平均单位分子饱和磁矩随着Al含量的增加而下降,但平均单位Fe离子磁矩却逐渐提高.磁化曲线的拟合结果显示样品内反铁磁相互作用对饱和磁矩的贡献随着Al含量的增加而下降,说明一定量的Fe离子被Al替代后,抑制了样品内Fe—O—Fe反相边界的形成,从而提高了Sr2FeMoO6晶格的阳离子有序度和平均单位Fe离子磁矩.对饱和磁矩的分析表明非磁性Al3+离子掺杂会形成无磁相互作用的Mo—O—Al—O—Mo区,可以将原来较大的Mo—O—Fe亚铁磁区分割成许多小的区域,并且使这些亚铁磁区间的磁耦合作用变弱,从而提高了低场磁电阻效应.阳离子有序度的提高使来源于自旋相关电子在反相边界处散射的高场磁电阻明显降低,导致了样品的磁电阻在x=0.15时达到了最大值.
纳米多晶La0.7Sr0.3MnO3-δ的输运性质和磁电阻效应研究
席 力, 杨啸林, 李成贤, 葛世慧
2006, 55 (2): 854-859. doi: 10.7498/aps.55.854
摘要 +
利用溶胶-凝胶法制备了纳米多晶La0.7Sr0.3MnO3-δ(LSM)块体样品.详细研究了在不同烧结温度下的LSM样品电阻率随测量温度的变化关系和磁电阻效应.随着测量温度从室温降低,电阻率ρ都在250K附近存在最大值,低于该温度后,样品表现为金属导电特性,随后在50K左右存在一极小值.即随着温度从50K左右降低到4.2K,ρ反而逐渐升高,表现为绝缘体性的导电特性.研究表明,在低温下(1/2)符合得很好,表明这种现象是由于传导电子在通过邻近LSM晶粒间表面/界面层时的隧道效应所致.而在50—250K的温度范围内,其电阻率与T2成正比,表现为LSM本征的金属导电特性.因此这种低温下电阻率的极小值现象来源于隧穿效应和LSM晶粒本征的金属导电特性的相互竞争.本文还详细研究了相应的隧道磁电阻效应.
磁随机存储器中垂直电流驱动的磁性隧道结自由层的磁化翻转
彭子龙, 韩秀峰, 赵素芬, 魏红祥, 杜关祥, 詹文山
2006, 55 (2): 860-864. doi: 10.7498/aps.55.860
摘要 +
在基于磁性隧道结(Magnetic Tunneling Junction,MTJ)的磁随机存储器(Magnetoresistantive Random Access Memory,MRAM)中利用通过MTJ的垂直电流,实现信息写入的新方法,同时给出了基于此新方法的一种新的MRAM结构和驱动原理图,并分析了它的读和写操作的可行性具体过程.
Mn位W掺杂对La0.3Ca0.7MnO3体系磁结构的影响
郭焕银, 蔡之让, 刘 宁, 张裕恒
2006, 55 (2): 865-872. doi: 10.7498/aps.55.865
摘要 +
通过对La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3(x=0.00,0.04,0.08,0.12,0.15)多晶样品M-T曲线、M-H曲线及ESR谱的测量,研究了Mn位W掺杂对电荷有序体系La0.3Ca0.7MnO3磁结构的影响.结果表明,当掺杂量为0.00≤x≤0.08时,体系存在电荷有序(CO)相,AFM/CO态共存于相变温度以下,电荷有序温度TCO随着W掺杂量的增加而增加;x=0.04时,样品在低温下为FM相与AFM/CO相共存,在CO相建立前、后均有FM从PM中分离出来;当x≥0.12时,CO态融化,在极低温度下存在顺磁-铁磁(PM-FM)相变.
TM掺杂的Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体电磁性质的第一原理计算
曾永志, 朱梓忠, 林秋宝, 李仁全
2006, 55 (2): 873-878. doi: 10.7498/aps.55.873
摘要 +
使用基于自旋局域密度泛函理论的第一性原理方法对3d过渡金属(TM=V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni)掺杂的Ⅲ-Ⅴ族半导体(GaAs和GaP)的电磁性质进行了计算.结果发现:用V,Cr和Mn掺杂时体系将出现铁磁状态,而Fe掺杂时将出现反铁磁状态,Co和Ni掺杂时,其磁性则不稳定.其中,Cr掺杂的GaAs和GaP将可能是具有较高居里温度的稀磁半导体(DMS).在这些DMS系统中,V离子的磁矩大于理论期待值,Fe,Co和Ni离子的磁矩小于理论期待值,Cr和Mn离子的磁矩与期待值的差距取决于晶体的对称性以及磁性离子的能带分布.此外,使用Si和Mn共同对Ⅲ-Ⅴ族半导体进行掺杂,将有利于DMS表现为铁磁状态,并可以使体系的TC进一步提高.
Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95合金的结构、自旋重取向和穆斯堡尔谱
范多旺, 郑小平, 张佩峰, 郝 远, 李发伸
2006, 55 (2): 879-883. doi: 10.7498/aps.55.879
摘要 +
系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95(过渡金属元素T=Mn,Fe,Co,B,Al,Ga)合金中ⅢA族金属和过渡金属元素T替代Fe对结构、自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响.结果发现,不同金属T替代Fe,Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95,合金具有相同的MgCu2型立方Laves相结构;Al,Ga替代使Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95合金的易磁化方向在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向,B,Mn,Co替代未使易磁化轴发生明显转动;Al,Ga元素替代使超精细场Hhf略有下降,B,Mn替代对超精细场Hhf的影响不大,而Co元素替代使超精细场Hhf有较大增加;所有元素替代使同质异能移IS有所增加;B,Al,Ga和Mn替代使四极劈裂Qs增加,而Co替代使四极劈裂Qs下降.
Bloch方程的精细时程积分及其在射频脉冲设计中的应用
刘婉秋, 钟万勰, 陈杰夫
2006, 55 (2): 884-890. doi: 10.7498/aps.55.884
摘要 +
射频脉冲的频率选择性直接影响磁共振成像的质量,而射频脉冲的优化设计又归结为对Bloch方程的求解.尽管在某些情况下Bloch方程存在解析解,但由于其缺乏通用性而且形式上过于复杂而难于得到实用.本文提出一种Bloch方程的精细时程积分算法,并结合全局优化算法给出一个完整的射频脉冲设计方案.精细积分算法具有高效、高精度的特点,对于射频脉冲的设计很有裨益.数值算例表明,设计所得的射频脉冲具有较好的频率选择性.
Ni纳米线阵列的铁磁共振研究
周仕明, 鹿 牧, 袁淑娟
2006, 55 (2): 891-896. doi: 10.7498/aps.55.891
摘要 +
通过改变氧化电压和酸性溶液制备了孔径、孔隙率不同的阳极氧化铝模板,用电沉积方法在模板中制备了Ni有序纳米线阵列,并用铁磁共振技术和振动样品磁强计对其进行了研究.研究表明Ni纳米线阵列存在着较强的偶极相互作用,偶极相互作用与纳米线的形状各向异性之间的竞争决定了纳米线的易磁化方向.随着纳米线阵列密度的增加,线间的偶极相互作用增加,使得纳米线易磁化方向从平行于纳米线方向渐趋向于垂直于纳米线的平面内.
外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统的铁磁共振性质
潘 靖, 马 梅, 周 岚, 胡经国
2006, 55 (2): 897-903. doi: 10.7498/aps.55.897
摘要 +
从系统能量出发,采用Smith和Beljers理论方法研究了铁磁/反铁磁双层膜系统在外应力场下的铁磁共振现象.本模型中铁磁薄层具有单轴磁晶各向异性和立方磁晶各向异性,而反铁磁层非常薄因而其能量可忽略.推导出了该系统的铁磁共振频率和频谱宽度的解析式.结果表明:外应力场仅在低磁场下对具有立方磁晶各向异性系统的铁磁共振有影响,且区分弱磁场和强磁场的临界场依赖于外应力场的方向.
充电参数对聚丙烯蜂窝膜驻极体压电性的影响
张鹏锋, 夏钟福, 邱勋林, 王飞鹏, 吴贤勇
2006, 55 (2): 904-909. doi: 10.7498/aps.55.904
摘要 +
通过接触法充电、恒压电晕充电,以及开路热刺激放电技术,对充电参数(例如充电电压,充电时间和充电温度等)对聚丙烯蜂窝膜(PP cellular)驻极体的压电性及其热稳定性的影响的研究,并从孔洞型薄膜压电体的材料结构和理论模型出发,讨论了这些参数对其影响的原因,分析了与压电活性密切相关的空间电荷的动态特性.结果表明,合理地优化充电参数,能使这类呈闭合孔洞的聚合物蜂窝膜驻极体的压电性及其稳定性得以改善,为拓宽这类新型压电功能膜应用领域,推动其产业化进程提供了一定的理论和技术依据.
波状膜层全角度偏振分束特性的分析
厉以宇, 顾培夫, 李明宇, 刘 旭, 杨 彗
2006, 55 (2): 910-913. doi: 10.7498/aps.55.910
摘要 +
从能带结构和等频面两方面完整阐述了利用光子晶体实现全角度偏振分束的条件,分析等频面目的在于确保波矢的切向分量保持连续,采用时域有限差分(FDTD)方法模拟了高斯光束在波状膜层中的传播过程,通过对比TE模与TM模在0°—89°不同入射角情况下的振幅透射系数,理论上验证了波状膜层的全角度偏振分束效应.
六方相InGaN外延膜的显微Raman散射
王瑞敏, 陈光德, 竹有章
2006, 55 (2): 914-919. doi: 10.7498/aps.55.914
摘要 +
用X射线衍射(XRD)技术和显微Raman散射方法对金属有机化学气相沉积(MOCVD)法生长的六方相InxGa1-xN薄膜样品进行了研究,观察到了相分离现象和LO声子-等离子耦合模(LPP+),讨论了InxGa1-xN的A1(LO)模被屏蔽的主要物理机制.同时,对Raman谱中E2和A1(TO)声子模进行了分析和讨论.在InxGa1-xN样品的低温Raman谱中还观察到单电子跃迁产生的Raman散射信号.
纳米ZnO粉末中随机激光现象
陈 雷, 楼祺洪, 王之江, 董景星, 魏运荣
2006, 55 (2): 920-922. doi: 10.7498/aps.55.920
摘要 +
实验采用三倍频Nd:YAG(波长355 nm,脉宽8ns,频率30Hz) 脉冲激光器作为抽运光源,在ZnO纳米粉末(直径~100 nm)中发现了类似激光现象.并用环形腔理论模拟了ZnO的颗粒密度对平均自由程的影响,从理论上证明在纳秒级激光器的抽运下,ZnO纳米粉末也可以发射激光.
Ce3+对Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃发光性能的影响
李家成, 薛天锋, 范有余, 李顺光, 胡和方
2006, 55 (2): 923-928. doi: 10.7498/aps.55.923
摘要 +
在Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃中引入Ce3+,研究了Ce3+对Er3+1.5μm发射性能及其上转换发光性能的影响。结果表明,随Ce3+浓度的增加Er3+1.5μm波段的荧光强度先增强后降低,优化的Ce3+掺杂浓度在2.07×1020/cm3左右;1.5μm波段的荧光寿命则随Ce3+浓度的增加有轻微降低,从3.4ms降到3.0ms,但Ce3+浓度的增加对1.5μm波段的荧光半高宽基本无影响;Er3+/Ce3+间的交叉弛豫Er3+(4I11/2)+Ce3+(2F5/2)→Er3+(4I13/2)+Ce3+(2F7/2)使玻璃的上转换发光强度大大降低,但在过高的Ce3+浓度下,Er3+/Ce3+间的另一交叉弛豫Er3+(4I13/2)+Ce3+(2F5/2)→Er3+(4I15/2)+Ce3+(2F7/2)则使Er3+4I13/2能级粒子数减少,导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低.
掺杂二氧化钛纳米管对有机电致发光性能的影响
钱 磊, 滕 枫, 权善玉, 刘德昂, 王元敏, 王永生, 徐叙瑢, 徐 征
2006, 55 (2): 929-934. doi: 10.7498/aps.55.929
摘要 +
在聚合物电致发光器件中,通过在不同功能层中掺杂二氧化钛纳米管来改善器件的性能.由于二氧化钛纳米管具有p型传导特性,可以显著增大空穴传输层中载流子的迁移率.由于二氧化钛纳米管在发光层中可以增大发光材料分子的刚性,从而减少无辐射跃迁.当把二氧化钛纳米管掺杂到空穴缓冲层中时,由于其与有机分子的强相互作用,一方面降低了空穴的传导性,同时也减少了界面淬灭发光的缺陷态的产生.
用传输矩阵法研究微波波段准一维同轴光子晶体能隙结构
赫 丽, 童元伟, 张冶文, 李宏强, 陈 鸿
2006, 55 (2): 935-940. doi: 10.7498/aps.55.935
摘要 +
用SMA型同轴标准接头组成具有准一维晶格结构的光子晶体,测试结果表明具有明显的光子带隙结构.利用传输线等效模型和布洛赫周期性边界条件模拟分析也表明同轴准一维光子晶体具有能隙结构,理论计算结果与实验结果能很好吻合.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
等离子体增强热丝CVD生长碳纳米尖端的研究
王必本, 张 兵, 徐幸梓
2006, 55 (2): 941-946. doi: 10.7498/aps.55.941
摘要 +
用CH4,NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在不同偏压电流的条件下制备了碳纳米尖端,并用扫描电子显微镜和显微Raman光谱仪对碳纳米尖端进行了研究.结果表明碳纳米尖端是石墨结构,随着偏压电流的增大,碳纳米尖端的顶角减小,生长速率增大.结合有关等离子体和溅射的理论,分析讨论了碳纳米尖端的形成和碳纳米尖端的生长随偏压电流的变化.
相变域硅薄膜材料的光稳定性
王 岩, 任慧志, 侯国付, 郭群超, 朱 锋, 张德坤, 孙 建, 薛俊明, 赵 颖, 耿新华, 韩晓艳
2006, 55 (2): 947-951. doi: 10.7498/aps.55.947
摘要 +
采用RF-PECVD技术,通过改变反应气体的硅烷浓度制备了一系列不同晶化率不掺杂的硅薄膜材料,研究了工艺变化对材料结构的影响及材料光电特性同微结构的关系.随后进行了光衰退试验,在分析光照前后光电特性变化规律的基础上,认为材料中的非晶成分是导致材料光电特性衰退的主要原因.在靠近过渡区非晶一侧的硅材料比普通非晶硅稳定,衰退率较少;高晶化率微晶硅材料性能稳定,基本不存在光衰退;在靠近过渡区微晶一侧的硅材料虽然不是完全不衰退,但相比高晶化率硅材料来说更适合制备高效微晶硅电池.
位置涨落对DNA分子电子结构的影响
傅 雪, 宋 骏, 刘德胜, 解士杰, 高绪团
2006, 55 (2): 952-956. doi: 10.7498/aps.55.952
摘要 +
在紧束缚模型基础上,研究了位置涨落对碱基对周期排列的有序DNA分子的能带结构和电子态的影响,并分析了DNA分子的导电性.计算发现:随涨落的增强,带隙变小,同时,电子态倾向于局域化.室温下DNA分子的导带底电子态将呈现出较强的局域行为,因此,即使对有序排列的DNA分子,带输运理论在室温下也可能不再适用.
地球物理学、天文学和天体物理学
基于小波的雷暴强放电前地面电场的多重分形分析
张义军, 董万胜, 苟学强
2006, 55 (2): 957-961. doi: 10.7498/aps.55.957
摘要 +
根据远离平衡的复杂系统演化的雪崩性和自相似倍增串级性,强调了多重分形工具的重要;利用青藏高原中部地区雷暴放电的地面电场仪资料,基于多重分形谱的小波估计方法,对强放电前雷电活动的多重分形特征进行了分析,发现多重分形谱可用推广的多重分形二项倍增串级模式描述,强放电前放电过程具有强烈的奇异性和明显的多重分形性,谱宽度Δα>1.6,最小标度指数αmin<-0.3;随着放电的活跃,Δα表现出明显的增加,而强的放电则发生在随后Δα的高值区或下降区,并对相关的原因进行了讨论.
基于条件熵长江三角洲温度的非线性动力学特征分析
封国林, 侯 威, 董文杰
2006, 55 (2): 962-968. doi: 10.7498/aps.55.962
摘要 +
通过粗粒化方法得到符号序列,如果两个符号序列的条件熵在相对位移为零时达到最小值,那么这两个时间序列可能属于同一个动力学系统.进一步可以判断两个时间序列之间的耦合强度并提取出两个动力学耦合信号之间的内在滞后关系.本文用条件熵算法分析了长江三角洲地区上海、南通、常州、南京和杭州的逐日气温资料,判断这些地区的温度是否属于同一个动力学系统以及它们之间的动力学耦合关系,并提取出它们之间的滞后信息.
Lorenz系统的可预报性
董文杰, 封国林, 何文平, 李建平
2006, 55 (2): 969-977. doi: 10.7498/aps.55.969
摘要 +
定义一个动态窗口,以Lorenz模型为预报方程,通过对落入动态窗口中的粒子数和平均预报X分量随积分时间演化规律的分析,从另一个角度初步研究了Lorenz系统的可预报性问题,并讨论了高斯白噪声对系统可预报性的影响.结果表明,落入动态窗口中的粒子数在一定程度上反映了系统的可预报性,处于不同区域的初值集合预报时限各不相同,且不同区域内的初值对于小扰动的敏感程度不一样;对于不同区域内的初值集合,高斯白噪声对系统的可预报时限的影响各不相同.
部分相干双曲余弦高斯光束通过湍流大气的光束扩展
吕百达, 季小玲, 黄太星
2006, 55 (2): 978-982. doi: 10.7498/aps.55.978
摘要 +
基于广义惠更斯-菲涅尔原理,并采用将部分相干双曲余弦高斯光束用厄米-高斯光束的非相干叠加表示的方法,研究了部分相干双曲余弦高斯光束通过湍流大气的光束扩展问题,推导出了部分相干双曲余弦高斯光束通过湍流大气均方根束宽的解析表达式.研究表明,部分相干双曲余弦高斯光束的扩展随着湍流大气的折射率结构常数C2n和光束离心参数δ的增大而加剧.但是,随着δ的增大,部分相干双曲余弦高斯光束受到湍流的影响减小.
探测大气中CO2的Raman激光雷达
张寅超, 邵石生, 谭 锟, 胡欢陵, 洪光烈, 赵曰峰
2006, 55 (2): 983-987. doi: 10.7498/aps.55.983
摘要 +
基于大气激光后向散射光谱,研究和设计了探测大气CO2浓度的Raman激光雷达,其发射机采用Nd∶YAG激光的三倍频354.7nm作为工作波长,发射的单脉冲能量350mJ,重复频率20Hz;接收机采用了光电倍增管(量子效率25%)和光子计数器(计数速率200MHz),探测CO2的Raman散射371.66nm(频移1285cm-1)信号,(1小时累加)近地面2.5km以内信噪比不小于8.采用组合滤光片来抑制强的354.7nm Mie-Rayleigh后向散射和氧气375.4nm Raman后向散射对信号的严重干扰. 比较分别来自大气CO2和参考气体N2的Raman后向散射回波,可反演出大气中CO2的相对浓度.
用离散相关函数方法分析Blazar天体的γ射线和射电辐射的相关性
程 勇, 张 雄, 伍 林, 毛慰明, 尤莉莎
2006, 55 (2): 988-994. doi: 10.7498/aps.55.988
摘要 +
收集了119颗有γ射线噪的Blazar天体样品(97个平谱射电类星体和22个BL Lac天体),用离散相关函数(DCF)方法分析了1GeV γ射线辐射流量(最大值、最小值和平均值)与8.4GHz射电辐射流量之间的相关性.获得的主要结果为:在119个Blazar天体和97个平谱射电类星体中,γ射线辐射流量的最大值以及平均值和射电辐射流量之间有相关性;而γ射线辐射流量的最小值和射电辐射流量之间没有相关性.本文结果表明,γ射线和射电辐射都来自喷流,γ射线很可能产生于同步自康普顿(SSC)过程.
Anti-de Sitter时空内柱黑洞的量子熵
李固强
2006, 55 (2): 995-998. doi: 10.7498/aps.55.995
摘要 +
利用brick-wall方法计算了Anti-de Sitter时空内起源于Dirac场的柱黑洞的量子熵.结果表明,忽略远离围绕系统的真空的贡献时,量子熵包含了线性发散项和对数发散项,整个表达式的形式与标量场的不一样.无论整个对数项还是与自旋联系的子对数项都总是正的.