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Vol. 55, No. 4 (2006)

2006年02月20日
总论
总论
基本粒子物理学与场
基本粒子物理学与场
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
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
尘埃粒子的时空结构及其性质
陈 光
2006, 55 (4): 1539-1542. doi: 10.7498/aps.55.1539
摘要 +
讨论了尘埃粒子解的时空结构及其性质,导出了尘埃粒子的内空间的离散结构.证明了尘埃粒子内部的物质球是一个无坐标的平直球,因而具有最小的体积和整体的关联性.导出了在尘埃粒子的内外时空中的径向测地线并说明其连续性.阐述了由这个解所揭示的物质、引力与时空之间的内在联系.
变质量完整力学系统的高阶运动微分方程
张相武
2006, 55 (4): 1543-1547. doi: 10.7498/aps.55.1543
摘要 +
从Мещерский方程出发,建立变质量力学系统的高阶D'Alembert-Lagrange原理,导出变质量完整力学系统的各类高阶运动微分方程.结果表明,它们扩充和优化了完整力学的相关理论.
(2+1)维修正Veselov-Novikov系统的新型折叠子及其弹性碰撞
沈守枫, 张 隽
2006, 55 (4): 1548-1554. doi: 10.7498/aps.55.1548
摘要 +
借助Mathematica软件,在Bcklund变换的基础上采用多线性变量分离(MLVS)方法,得到了(2+1)维修正Veselov-Novikov系统的一个含低维任意函数的新的精确解.选取合适的多值函数,构造出新型的折叠子,对其进行了分类并且研究了各种类型的二折叠子之间的完全弹性碰撞.另外还给出了折叠子与隐形折叠子的相互作用.最后把MLVS方法推广到一个新的(1+1)维非线性系统.
同伦分析法在求解非线性演化方程中的应用
许新建, 吴枝喜, 汪映海, 石玉仁, 杨红娟, 段文山, 吕克璞
2006, 55 (4): 1555-1560. doi: 10.7498/aps.55.1555
摘要 +
利用同伦分析法求解了(2+1)维改进的 Zakharov-Kuznetsov方程, 得到了它的近似周期解,该解与精确解符合很好. 结果表明,同伦分析法在求解高维非线性演化方程时, 仍然是一种行之有效的方法. 同时,还对该方法进行了一定的扩展, 经过扩展后的方法能够更方便地求解更多非线性演化方程的高精度近似解析解.
一类非线性方程激波解的Sinc-Galerkin方法
吴钦宽
2006, 55 (4): 1561-1564. doi: 10.7498/aps.55.1561
摘要 +
研究了一类非线性奇摄动方程的激波问题.利用Sinc-Galerkin方法,构造出边值问题的激波解,并由Newton法得到其近似解.
非线性演化方程椭圆函数解的一种简单求法及其应用
张鸿庆, 李德生
2006, 55 (4): 1565-1570. doi: 10.7498/aps.55.1565
摘要 +
非线性演化方程的许多行波解可以写成满足投影Riccati方程的两个基本函数的多项式形式.利用这一性质,通过建立一般的椭圆方程与投影Riccati方程解之间的关系,导出了一个构造这些解的新方法.该方法对类型Ⅰ的方程和类型Ⅱ的方程均有效,同时也回答了如何求出非线性演化方程分式形式椭圆函数解的问题.
精确的量子化条件和不变量
许伯威, 马中骐
2006, 55 (4): 1571-1579. doi: 10.7498/aps.55.1571
摘要 +
提出并证明了一维量子系统和三维球对称量子系统的一个精确的量子化条件.在此精确量子化条件中, 除了通常的Nπ项外, 还有一积分项, 称为修正项. 发现该修正项正是在超对称量子力学中所谓的有形状不变势的量子系统的一个不变量,它不依赖于波函数的节点数.对这些系统, 可用基态能级和波函数确定此不变量的值, 从而由精确的量子化条件容易算出全部束缚态的能级. 计算得到能级的正确性又反过来验证了在有形状不变势的量子系统中此修正项确实是不变量.计算的有形状不变势的量子系统, 包括一维的有限方势阱、Morse势及其变形、R
电荷量子比特与量子化光场之间的纠缠
李照鑫, 邹 健, 蔡金芳, 邵 彬
2006, 55 (4): 1580-1584. doi: 10.7498/aps.55.1580
摘要 +
研究了初态为混合态的电荷量子比特与量子化光场之间的纠缠.通过求解系统的concurrence下限, 研究初态的混合度λ和失谐量Δ对系统纠缠随时间演化的影响. 在弱场中, 电荷量子比特初始是激发态的系统, 其纠缠度远远大于电荷量子比特初始是基态的系统, 并且Δ对系统的纠缠有明显的抑制作用. 在强场中, 电荷量子比特初始分别为激发态和基态时系统的纠缠演化接近一致, 初态混合度最高时系统的纠缠度最小, 并且Δ对系统纠缠的影响变弱.
Tavis-Cummings模型中两纠缠原子纠缠的演化特性
单传家, 夏云杰
2006, 55 (4): 1585-1590. doi: 10.7498/aps.55.1585
摘要 +
研究了两个纠缠的两能级原子与单模粒子数场进行相互作用系统中两原子的纠缠演化.结果表明:两个原子之间的纠缠呈现出周期性的演化特性,初始两原子的状态、原子之间的偶极相互作用和粒子数场对腔中两个原子的纠缠有着显著的影响.发现适当选择原子的初态,两原子会永远处于最大纠缠态.
由各向异性海森伯自旋环链组成的量子位及其通用量子逻辑门
严晓波, 王顺金
2006, 55 (4): 1591-1595. doi: 10.7498/aps.55.1591
摘要 +
研究了各向异性耦合的三粒子海森伯自旋环链团簇在随时间变化的磁场中的运动.该系统的哈密顿量具有SU(2)代数结构.用代数动力学方法对此系统进行求解,得到了严格的解析解.基于严格解, 可以构造一位量子逻辑门.通过调节磁场强度和频率, 就可以控制该量子逻辑门, 实现一位量子逻辑门的任何操作.
交流源作用下介观RLC电路系统量子态随时间的演化
邹 丹, 嵇英华, 刘 清
2006, 55 (4): 1596-1601. doi: 10.7498/aps.55.1596
摘要 +
根据量子不变量理论,同时考虑介观电容器极板间电子波函数的耦合作用和电路的耗散,研究介观RLC电路系统在交流电流源作用下动力学的演化过程,并且得到描述系统量子态随时间的演化算符.进一步的分析结果表明,介观RLC电路系统的波函数将由任意的初态演化到一般的压缩态.
具有广义协变的包含重力场贡献的重力场方程
娄太平
2006, 55 (4): 1602-1606. doi: 10.7498/aps.55.1602
摘要 +
利用半度规λ(α)μ表象的数学工具定义一个对广义坐标具有协变形式的重力场矢势函数ω(α)μ≡-cλ(α)μ,给出一个具有广义协变的包含重力场贡献的重力场方程Rμν-gμνR/2+Λgμν=8πG(T(Ⅰ)μν+T(Ⅱ)μν)
Gibbons-Maeda dilaton 黑洞的纠缠熵
赵 峥, 刘成周
2006, 55 (4): 1607-1615. doi: 10.7498/aps.55.1607
摘要 +
按纠缠熵方法,计算了Gibbons-Maeda(G-M)dilaton黑洞视界外部与黑洞内量子态纠缠的一薄层内量子场的统计熵,得到了G-M dilaton黑洞的Bekenstein-Hawking熵.用广义不确定原理对量子态密度进行修正,克服了brick-wall模型中视界附近态密度的发散困难,该薄层可以紧贴在事件视界上.对brick-wall外部量子场中与黑洞内自由度有关联的自由度统计熵进行了计算,并把结果与brick-wall内量子场的熵进行比较分析,显示两结果具有与视界面积成正比的一致性,但后者能更
简单体系温度涨落的发散问题
王 鑫, 黄 姗, 林建军, 万承兰, 刘全慧, 侯吉旋
2006, 55 (4): 1616-1621. doi: 10.7498/aps.55.1616
摘要 +
平衡体系热力学推导涨落的前提是涨落必须很小,如果得到一个发散的结果说明这一涨落是不可靠的.对一些体系温度涨落的热力学结果,在温度趋于绝对零度时是发散的,这时必须用统计物理来处理.对这些体系进行统计物理处理的结果表明,涨落在温度趋于绝对零度时是趋于零的.
弱磁场中弱相互作用费米气体的热力学性质
门福殿
2006, 55 (4): 1622-1627. doi: 10.7498/aps.55.1622
摘要 +
根据赝势法和系综理论导出弱磁场中弱相互作用费米气体的内能、化学势和热容量的小参数r的解析式.在此基础上给出高温和低温两种情况下弱磁场中弱相互作用费米气体的热力学性质,探讨磁场及粒子间相互作用对热力学性质的影响,分析磁场与三维谐振势两种约束对系统性质影响的不同及其原因.
刚性多原子分子的正则系综分子动力学算法
余大启, 陈 民
2006, 55 (4): 1628-1633. doi: 10.7498/aps.55.1628
摘要 +
通过将Nose所定义的扩展系统哈密顿量推广到刚性多原子分子系统中,严格地推导了刚性多原子分子在正则系综下的运动方程.在此基础上,证明了依靠所给出的运动方程能得到平衡态的正则分布,并给出了该方程所对应的可逆而守恒的积分格式.
相互作用对玻色气体热力学性质及稳定性的影响
袁都奇
2006, 55 (4): 1634-1638. doi: 10.7498/aps.55.1634
摘要 +
根据由赝势法得到的非理想玻色气体的自由能和状态方程,研究了相互作用对凝聚温度的影响.从热力学角度揭示了存在引力作用时定压热容量、等温压缩系数、定压膨胀系数的反常热力学特性.研究了引力作用下玻色气体系统的不稳定性,给出了不稳定性的温度判据和粒子数密度判据.
色噪声驱动的双奇异随机系统的熵流与熵产生
蔡 力, 谢文贤, 徐 伟
2006, 55 (4): 1639-1643. doi: 10.7498/aps.55.1639
摘要 +
讨论一类 (非平衡约束下) 高斯色噪声驱动的双奇异随机系统对应的Fokker-Planck方程,结合Shannon信息熵定义给出此类系统的熵流、熵产生随时间演化的精确表达式.分析(非平衡约束下)所引入的奇异性强度参数、噪声相关时间与耗散参数的相互作用以及对熵流、熵产生的显著影响.
基于粒子群优化的混沌系统比例-积分-微分控制
王东风, 韩 璞
2006, 55 (4): 1644-1650. doi: 10.7498/aps.55.1644
摘要 +
基于比例-积分-微分(PID)控制算法的简单性和实用性,但对于复杂非线性系统控制时参数的难以确定问题,运用集群智能中的改进粒子群算法进行PID控制器的优化,并应用于若干混沌系统的控制.对Hénon混沌、Duffing混沌、六辊UC 轧机混沌、Nagumo-sato神经元混沌、Chen氏混沌以及永磁同步电动机混沌的控制进行了仿真研究.研究结果表明: 用PID进行混沌系统的输出反馈控制是有效的,从而拓宽了PID控制的应用范围; 用简单方法控制复杂混沌系统是完全可能的,对混沌系统的控制具有较好的参考价值; 粒子
基于无源化的细胞神经网络超混沌系统同步
吴忠强, 谭拂晓, 王绍仙
2006, 55 (4): 1651-1658. doi: 10.7498/aps.55.1651
摘要 +
根据细胞神经网络超混沌系统的特点,求得混沌驱动系统与响应系统之间的误差系统.基于该误差系统,提出了混沌系统的同步条件:使同步误差大范围渐近稳定,然后采用非线性系统的无源化方法设计了使误差系统大范围渐近稳定的反馈镇定器.四阶细胞神经网络超混沌系统的计算机仿真验证了该方法的有效性.
基于在线小波支持向量回归的混沌时间序列预测
于振华, 蔡远利
2006, 55 (4): 1659-1665. doi: 10.7498/aps.55.1659
摘要 +
混沌时间序列预测是非线性动力学研究中一个十分重要的问题,支持向量回归方法为其提供了一种有效的解决思路.通过分析新样本加入训练集后支持向量集的变化情况,建立了一种混沌时间序列预测的支持向量回归算法,具备了在线学习的特点.同时,针对混沌信号提出了一种满足小波框架的小波核函数,它不但能以较高的精度逼近任意函数,而且适合于混沌信号的局部分析,提高了支持向量回归的泛化能力.最后就Mackey-Glass混沌时间序列在线预测问题进行了大量仿真.结果表明,本文算法与现有的算法相比具有训练时间短、预测精度高等特点,有一定
混沌时间序列多步自适应预测方法
张 强, 孟庆芳, 牟文英
2006, 55 (4): 1666-1671. doi: 10.7498/aps.55.1666
摘要 +
针对混沌时间序列局域自适应预测方法在多步预测中预测器系数无法调节的问题,根据混沌时间序列的短期可预测性及自适应算法的自适应跟踪混沌运动轨迹的特点,提出了混沌时间序列多步自适应预测方法.仿真结果表明,此方法的多步预测性能明显好于局域自适应预测方法的多步预测性能.
用一类特定的双耦合Duffing振子系统检测强色噪声背景中的周期信号
杨宝俊, 赵雪平, 李 月, 路 鹏
2006, 55 (4): 1672-1677. doi: 10.7498/aps.55.1672
摘要 +
通过分析耦合参数作用、系统所呈现大尺度周期相态的复杂性以及与系统在无噪声条件下状态的比较,得出耦合振子系统的动力学行为比同类单振子系统的复杂,周期相态更稳定、抗噪能力更强.用构造的一类含特定恢复力项双中强度耦合Duffing振子系统检测色噪声背景中的谐波、方波信号,信噪比分别达到-111.0和-108.45dB.
谐和激励与有界噪声作用下具有同宿和异宿轨道的Duffing振子的混沌运动
徐 伟, 孙中奎, 杨晓丽
2006, 55 (4): 1678-1686. doi: 10.7498/aps.55.1678
摘要 +
研究了具有同宿轨道、异宿轨道的双势阱Duffing振子在谐和激励与有界噪声摄动下的混沌运动.基于同宿分叉和异宿分叉,由Melnikov理论推导了系统出现混沌运动的必要条件及出现分形边界的充分条件.结果表明:当Wiener过程的强度参数大于某一临界值时,噪声增大了诱发混沌运动的有界噪声的临界幅值,相应地缩小了参数空间的混沌域,且产生混沌运动的临界幅值随着噪声强度的增大而增大.同时数值计算了最大Lyapunov指数,由最大Lyapunov指数为零从另一角度得到了系统出现混沌运动的有界噪声的临界幅值,发现在Wi
激光混沌串联同步以及混沌中继器系统理论研究
汪胜前, 颜森林
2006, 55 (4): 1687-1695. doi: 10.7498/aps.55.1687
摘要 +
提出混沌通信中继器设想,建立半导体激光器激光混沌全光中继器物理模型,理论证明了激光混沌中继器系统的同步.数值实现了发射系统、中继器系统、接收系统的混沌同步,分析了系统反馈系数和同步误差以及同步时间的关系.模拟了中继器系统在激光混沌保密通信中的应用,分别给出了具有正弦信号调制频率0.2GHz和数字信号0.2Gb/s速率的混沌通信以及同步误差分析,表明混沌中继器系统确能改善和提高激光混沌通信的解码质量.分析了中继器系统的带宽和20Gb/s高速率数字信号混沌通信以及同步误差,给出了具有正弦信号调制频率0.1—2
短路过渡电弧焊电流信号的近似熵分析
曹 彪, 吕小青, 曾 敏, 王振民, 黄石生
2006, 55 (4): 1696-1705. doi: 10.7498/aps.55.1696
摘要 +
依据近似熵的理论和算法,从非线性角度对纯CO2保护气体条件下短路过渡电弧焊的电流信号进行了近似熵分析.通过对不同的送丝速度、给定电压及气体流量下电流信号的近似熵计算和比较,表明近似熵可以作为短路过渡稳定性的评判标准.近似熵越大,波动越小,焊接过程就越稳定.
准移动闭塞系统的元胞自动机模型及列车延迟传播规律的研究
周华亮, 高自友, 李克平
2006, 55 (4): 1706-1710. doi: 10.7498/aps.55.1706
摘要 +
在NaSch模型的基础上,针对铁路交通的特点提出一种用于模拟准移动闭塞系统的元胞自动机模型.应用该模型模拟了准移动闭塞系统列车延迟传播的交通现象,分析了准移动闭塞系统中的轨道定位单元长度、发车时间间隔、初始延迟时间等因素对列车延迟传播的影响.
基于元胞自动机模型的高架路交织区交通流的研究
雷 丽, 董力耘, 宋 涛, 戴世强
2006, 55 (4): 1711-1717. doi: 10.7498/aps.55.1711
摘要 +
高架道路上的交织区时常成为交通瓶颈.以Nagel和Schreckenberg提出的NS元胞自动机交通流模型为基础,考虑到换道因素,对高架路主线为单车道时的交织区路段进行了数值模拟和分析.结果表明:当交通流稀疏时,车流的交织行为对系统影响不大,即使加大交织区长度,整个系统的交通流参数也变化不大;当交通流拥挤时,交织行为会对系统产生不良影响,此时加大交织区长度,可以改善整个系统的交通流状况.模拟结果显示,交织区长度并非越大越好,工程设计中选取一个适宜的中间值,整个系统就可以获得很好的运行效果.
基本粒子物理学与场
具有突变结构开放腔的矩阵分析
刘迎辉, 李宏福, 李 浩, 王峨锋, 徐 勇, 王 晖, 王 丽
2006, 55 (4): 1718-1723. doi: 10.7498/aps.55.1718
摘要 +
利用模式展开与场匹配原理,建立了突变波导的散射矩阵(S参数矩阵),在此基础上分析研究了具有突变结构的波导开放式谐振腔,并由矩阵级联建立了开放腔总的S参数矩阵.通过Matlab编制计算程序对具有多级突变结构的开放式输出腔进行了数值计算和分析,并通过与实验数据和软件模拟的结果比较对该方法得到的数据结果进行了验证.
核物理学
先进燃料聚变反应性增强的新机制
陈 志, 邓柏权, 冯开明
2006, 55 (4): 1724-1730. doi: 10.7498/aps.55.1724
摘要 +
采用电子回旋波加热D-3He先进燃料聚变等离子体,使它处在高的电子温度下,一些新的物理过程(如聚变产物之间核-核弹性散射、核力与库仑相干散射及核反应的传播)变得相对重要,而高能聚变产物离子与电子的库仑相互作用相对变弱.部分本底燃料离子被高能的聚变反应产物核击出而提升到分布函数尾部成为“超热”燃料离子,从而可能提高D-3He聚变的反应性.还计算了这些机制的能量传递.
永磁扭摆磁铁的同步辐射特性和结构分析
辛洪兵, 郭小云, 石才土, 张久昶
2006, 55 (4): 1731-1735. doi: 10.7498/aps.55.1731
摘要 +
简要分析了永磁扭摆磁铁所产生的同步辐射光的基本特性,并得出永磁扭摆磁铁所产生的同步辐射光的辐射功率角分布和总功率.介绍了永磁扭摆磁铁的基本结构,并对起主要承载力的C型框架和整体结构进行了有限元分析,从而得到磁铁结构在不同情况下的变形.应用理论公式对C型框架的变形位移量进行了验证,为永磁扭摆磁铁的结构设计和进一步改进提供了理论依据.
原子和分子物理学
S3解离中的非绝热过程
于俊华, 闫 冰, 潘守甫, 王志刚
2006, 55 (4): 1736-1739. doi: 10.7498/aps.55.1736
摘要 +
采用量子力学从头计算方法研究了硫的三聚物S3低激发态解离过程.构造了S3分子的解离极限.对态态间跃迁极矩的计算表明,在势能曲面的交叉区域态态间存在相互转换的非绝热过程,从而确定了在S3解离为S2的复杂过程中,非绝热预解离是重要的解离通道.
实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱
印建平, 陆俊发, 纪宪明
2006, 55 (4): 1740-1750. doi: 10.7498/aps.55.1740
摘要 +
提出了一种利用单光束照明二元π相位板与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱新方案.计算了四阱的光强分布,讨论了从光学四阱到双阱或到单阱的演化过程,并导出了四阱和双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学透镜系统参数间的解析关系.研究表明,通过相对移动二元π相位板可实现光学四阱到双阱或到单阱的连续双向演化,获得了四阱或双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案在超冷原子物理、冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学,甚至量子计算及信息处理等领域中有着广阔的应用前景.
唯象论的经典领域
磁各向异性色散介质散射的Padé时域有限差分方法分析
杨利霞, 葛德彪
2006, 55 (4): 1751-1758. doi: 10.7498/aps.55.1751
摘要 +
根据矩阵Padé逼近理论,把磁化色散介质的相对磁导率张量表示成以jω为自变量的矩阵函数形式,用/t代替jω后过渡到时域,再引入离散时域移位算子代替时间微分算子.进而导出磁化色散介质中的磁感应强度B和磁场强度H在离散时域的色散关系,并将其具体应用于旋磁介质,得到了这种磁化色散介质的Padé时域有限差分方法的递推表达式.作为验证,用这种方法计算了磁化铁氧体球的后向雷达散射截面,所得结果与文献结果一致.理论推导及算例表明,该方法是正确和有效的.
光致变色多阶游程光存储研究
胡 恒, 潘龙法, 齐国生, 胡 华, 徐端颐
2006, 55 (4): 1759-1763. doi: 10.7498/aps.55.1759
摘要 +
多阶游程存储是一种不改变光学系统而显著提高光存储容量和数据传输率的新方法.介绍了光致变色多阶游程存储原理和实验系统.提出了基于光致变色原理的多阶游程存储数学模型,该模型反映了记录符反射率与曝光功率、曝光时间之间的非线性关系,并在此基础上确定了光致变色多阶游程存储的写策略.基于650nm光致变色材料进行了4阶游程存储的动态实验.结果表明,实验中采用的650nm光致变色材料可用于多阶游程存储,采用的写策略能够有效地使记录信道线性化,利于采用适合线性系统的信号处理方法.
光场与纠缠双原子相互作用过程中的熵演化特性
黄春佳, 贺慧勇, 周 明, 方家元, 黄祖洪
2006, 55 (4): 1764-1768. doi: 10.7498/aps.55.1764
摘要 +
研究了单模光场与纠缠双原子相互作用过程中熵的演化特性,讨论了双原子纠缠度与初始光场强度对场熵演化特性的影响.研究结果表明,双原子纠缠度影响场熵的平均值,而初始光场的强度则影响场熵演化的振荡特性.
声子辅助的电磁感应透明和超慢光效应的研究
姚 鸣, 朱卡的, 袁晓忠, 蒋逸文, 吴卓杰
2006, 55 (4): 1769-1773. doi: 10.7498/aps.55.1769
摘要 +
在对激子不作任何近似的条件下,对强耦合激子-声子系统中光的线性极化率进行了理论计算,证明了当信号光场频率与激子频率的失谐量等于光学声子的频率时,会出现电磁感应透明现象和超慢光效应.并且与对激子作Dyson-Maleev变换近似和玻色近似的结果进行比较,发现对激子无论是否作近似对产生电磁感应透明现象和超慢光效应都没有实质的影响.
有限维Hilbert空间Roy型奇偶非线性相干态的振幅平方压缩
孟祥国, 王继锁
2006, 55 (4): 1774-1780. doi: 10.7498/aps.55.1774
摘要 +
构造出了有限维Hilbert空间Roy型奇偶非线性相干态, 讨论了它们的正交归一完备性和振幅平方压缩效应. 研究表明, 在此空间中Roy型奇偶非线性相干态是归一完备的, 但不具有正交性; 当复参数相位角θ满足一定条件时它们存在振幅平方压缩效应, 同时导出了压缩条件与参数s,r以及函数f(n)之间的关系. 最后借助于数值计算, 发现对于5维(或7维)Hilbert空间中Roy型偶(或奇)非线性相干态, 当参数θ和Lamb-Dike参数η取某一给定值时, 在参数r变化的不同取值范围内, 它们均可以呈现振幅平方
脉冲激发三能级体系半导体量子点的单光子发射效率
程木田, 周慧君, 刘绍鼎, 王取泉, 李耀义, 薛其坤
2006, 55 (4): 1781-1786. doi: 10.7498/aps.55.1781
摘要 +
研究了脉冲激发下单个半导体量子点中单光子发射的统计特性.在旋转波近似条件下,由系统粒子数演化主方程并结合量子回归理论推导了二阶相关函数的运动方程,利用此方程讨论了二阶相关函数随输入脉冲面积的关系.在窄脉冲宽度的脉冲激发下,单光子的发射概率p和效率η都随着强度的增强而产生振荡.研究表明,采用窄脉冲宽度,当输入脉冲面积在π附近时可以得到较高的单光子发射效率.
激光二极管端面抽运室温Tm,Ho:YLF连续固体激光器
王月珠, 史洪峰, 张新陆
2006, 55 (4): 1787-1792. doi: 10.7498/aps.55.1787
摘要 +
报道了激光二极管端面抽运Tm,Ho:YLF固体激光器的输出特性.室温下,选用不同透过率的输出耦合镜进行了实验研究,确定了最佳输出耦合镜透过率为2%. 利用小孔扫描的方法,得到了激光远场的光强分布,证明激光为基横模输出,并且给出了热焦距随抽运功率的变化关系.通过在激光谐振腔内插入两个固体Fabry-Perot标准具的方法,获得了2μm激光的单频输出,阈值功率为250mW,在抽运功率为2.8W时,单频输出功率为118mW.此单频激光器可用作激光振荡器和激光放大器的种子源.
碱土金属原子激光的共振辐射俘获效应
毛邦宁, 潘佰良, 陈 钢, 夏婷婷
2006, 55 (4): 1793-1797. doi: 10.7498/aps.55.1793
摘要 +
根据Holstein理论研究了碱土金属原子激光中的共振辐射俘获效应,分别计算了Ca,Sr和Ba蒸气激光在不同半径时产生共振辐射俘获效应的阈值温度、基态粒子数密度和共振能级的有效寿命.发现计算得到的阈值温度与实验报道的开始产生激光的工作温度一致,表明共振辐射俘获效应是这类激光形成粒子数反转的一个重要机制.
用拉盖尔-高斯激光对真空中电子直接加速
赵志国, 吕百达
2006, 55 (4): 1798-1802. doi: 10.7498/aps.55.1798
摘要 +
对用拉盖尔-高斯(LG)光束加速电子作了研究.结果表明,仅模指数为p和l=1的LG光束的纵向电场可用于加速电子.模指数为p和l=1的线偏振和圆偏振LG光束都对电子有加速效果.对轴上光场的相速度和群速度以及电子能量增益等物理特征作了讨论.给出了轴上光场的相速度和群速度、加速电位及电子能量增益等的解析表达式,并作了数值计算和分析.
级联三能级模型下超短脉冲激光与分子相互作用的动力学研究
刘纪彩, 赵 珂, 宋玉志, 王传奎
2006, 55 (4): 1803-1808. doi: 10.7498/aps.55.1803
摘要 +
通过求解麦克斯韦-布洛赫方程,研究了超短脉冲激光和一维对称π共轭分子材料(4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子)的相互作用.该分子材料具有较强的非线性光学性质,其分子的电子结构和电偶极矩是在密度泛函理论水平上利用从头计算方法得到的.研究结果表明,慢变幅近似和旋波近似不能很好地描述超短脉冲在该分子介质中的传播.在单光子共振情况下,保持入射脉冲的脉冲宽度不变,当小面积脉冲在该分子介质中传播时,二能级模型可以较好地描述脉冲激光与该分子体系的相互作用过程.但对于大面积脉冲激光,由于较明显地产生了分子的二次激发,此时分子
高非线性光子晶体光纤中飞秒脉冲的传输特性和超连续谱产生机制的实验研究及模拟分析
闫培光, 吕可诚, 贾亚青, 张铁群, 朱晓农
2006, 55 (4): 1809-1814. doi: 10.7498/aps.55.1809
摘要 +
用实验和数值模拟两种方法研究了高非线性光子晶体光纤中飞秒激光脉冲的传输特性和超连续谱的产生机理,给出了抽运脉冲在三种不同中心波长情况下输出光谱展宽并形成超连续谱的实际测量及理论模拟结果.研究表明:在零色散波长抽运时,光谱展宽以自相位调制为主,同时三阶色散的影响明显,传输脉冲在时域内出现振荡次峰.而在反常色散区抽运时,光谱展宽的初期以自相位调制为主,随后根据抽运功率的不同孤子自频移、高阶光孤子的裂变和四波混频效应会逐渐增强,进而成为光谱展宽的主要原因.与此相应,在时域中能明显看到孤子的形成和红移,飞秒传输脉
初始啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中超连续谱产生的影响
李永放, 彭钦军, 许祖彦, 王屹山, 刘红军, 段作梁, 赵 卫, 刘卫华
2006, 55 (4): 1815-1820. doi: 10.7498/aps.55.1815
摘要 +
采用分步傅里叶方法模拟了初始啁啾对光子晶体光纤中超连续谱产生的影响.根据光纤长度,将光子晶体光纤中脉冲的演化分成初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段.通过讨论啁啾脉冲和无初始啁啾脉冲在各阶段演化的区别,发现啁啾只在初始展宽和剧烈展宽阶段对光谱有影响,当β2C2C>0时则刚好相反,在饱和展宽阶段啁啾不再对光谱产生影响.要想利用啁啾脉冲来获得较宽的光谱,必须选择合适的光纤长度,使输出的脉冲处于剧烈展宽阶段.这为利用啁啾脉冲在光子晶体光
负啁啾高强度飞秒脉冲在正常色散材料中传输特性研究
刘 军, 陈晓伟, 刘建胜, 冷雨欣, 朱 毅, 戴 君, 李儒新, 徐至展
2006, 55 (4): 1821-1826. doi: 10.7498/aps.55.1821
摘要 +
利用块状正常色散材料作非线性介质,实验研究了负啁啾强激光飞秒脉冲在正常色散材料的传输过程中,脉冲波形及频谱随入射脉冲能量的变化特性.实验发现,负啁啾脉冲经过材料后激光光谱在被整形和压缩的同时,脉冲宽度也被压缩.实验获得的压缩脉冲宽度短于相等光谱宽度下的双曲正割转换极限脉冲宽度.数值模拟结果显示,在实验条件下模拟结果具有同样的变化特性.
有机分子第一超极化率色散效应和双光子共振增强理论研究
李海鹏, 韩 奎, 逯振平, 沈晓鹏, 黄志敏, 张文涛, 白 磊
2006, 55 (4): 1827-1831. doi: 10.7498/aps.55.1827
摘要 +
采用含时Hartree-Fock和多态求和方法计算了半花菁衍生物生色团的第一超极化率色散效应. 采用二能级模型研究了第一超极化率的双光子共振增强特征. 研究发现,第一激发态对半花菁非线性光学性质起决定性作用,随着入射光波长向短波方向移动,二次谐波产生β(-2ω;ω,ω)不断增大并且在950nm附近出现双光子共振效应,理论结果与实验结果较好相符. 此外,共振条件下的二能级模型需要考虑激发态弛豫效应. 研究结果为实验测量和实际应用提供了理论参考.
基于强非局域空间光孤子特性的光子开关和光子逻辑门
郭 旗, 张霞萍, 胡 巍, 寿 倩
2006, 55 (4): 1832-1839. doi: 10.7498/aps.55.1832
摘要 +
利用(1+1)维Snyder-Mitchell模型讨论了由强非局域介质构成的平面介质波导中同频率和同极化的双光束和三光束同向共同传输的相互作用过程,得到了任意斜入射双光束和三光束相互作用的精确解析解.强非局域空间光孤子的相互作用过程是其特殊情况.基于强非局域空间光孤子的相互作用原理, 提出了实现光子开关、光子“同”(XNOR)和“或非”(NOR)逻辑的新理论方案,并讨论这些基本光子信息处理器件的优化设计问题.
一维光学格子孤子的传输特性及控制研究
吴锦花, 傅喜泉, 文双春
2006, 55 (4): 1840-1845. doi: 10.7498/aps.55.1840
摘要 +
利用解析和数值方法研究了在具有横向折射率周期性调制的克尔型非线性介质中光学格子孤子的传输,得到了孤子参数的演化方程以及格子孤子的形成和稳定传输的条件.结果表明:当光束的入射角小于某临界角度时,光束可被类似波导形式的路径俘获而稳定传输,该临界角随折射率调制周期、调制深度的增加而增大,且光束越窄临界值越大.此外,线性空间啁啾虽然对光束传输的中心位置没有任何影响,但会导致光束发散从而破坏格子孤子的形成和稳定传输,对此提出了采用特定功率取值来补偿啁啾作用从而形成格子孤子的方案.
左手材料薄板波导中模式之间的正交关系
张高明, 彭景翠, 翦知渐, 黄小益
2006, 55 (4): 1846-1850. doi: 10.7498/aps.55.1846
摘要 +
基于电磁场理论,采用直接计算的方法证明了左手材料薄板波导中各个模式是相互正交的,即不同传播模之间、传播模与辐射模以及不同辐射模之间是相互正交的.这为研究左手材料薄板波导中的模式耦合奠定了基础.
三平行光子晶体单模波导的耦合特性及其应用
王明华, 江晓清, 杨建义, 于天宝
2006, 55 (4): 1851-1856. doi: 10.7498/aps.55.1851
摘要 +
将三光子晶体单模波导的相互耦合看成一个多模干涉系统.本征模的色散曲线相交或近于相交并出现简并模,简并模之间存在强烈耦合并导致模式的分布方式发生转变.多模干涉系统中,不同波长的光波能量在传输过程中由于相干而具有不同的空间输出行为,在近简并点处多模之间的相干解除,能流限制在原输入方向,不发生转移.三光子晶体单模光波导的这种特性可用来制作波分复用或解复用器件.
二维光子晶体波导与单模平面介质波导间的喇叭波导接头
张 波
2006, 55 (4): 1857-1861. doi: 10.7498/aps.55.1857
摘要 +
提出并优化了用于二维介质柱光子晶体波导与单模平面介质波导对接的基于分布布拉格反射波导的喇叭波导接头,提高了这两种波导之间的传输效率.二维时域有限差分仿真结果表明,在大部分光子晶体波导导模的频谱范围内,传输效率高于98%.传输效率最高可以达到99.85%.
二维非正交坐标斜方格金属光子带隙结构
唐昌建, 郝保良, 刘濮鲲
2006, 55 (4): 1862-1867. doi: 10.7498/aps.55.1862
摘要 +
金属光子带隙结构在高能加速器、微波真空电子器件和太赫兹波源等方面具有重要的应用前景.基于实空间传输矩阵理论,详细研究了非正交坐标系下二维斜方格金属光子带隙结构,给出了计算横电模、横磁模完全带隙结构的一般公式,并分析了填充系数、任意斜角及金属柱横截面对带隙结构的影响.计算结果在退化为正方格情况下时,与其他方法的计算结果取得很好的一致.
光折变法制备的As2S8条形波导的光阻断效应
矶 守, 浜中广见, 邹林儿, 陈抱雪, 陈 林, 袁一方
2006, 55 (4): 1868-1872. doi: 10.7498/aps.55.1868
摘要 +
实验研究了As2S8薄膜光折变现象.提出并采用紫外光激励的方法试制了As2S8条形波导,导模激励显示该波导具有良好的导波特性.在此基础上,考察了As2S8条波导的光阻断效应,实现了光-光效应的开关功能.
分布式光纤拉曼放大器在长距离光传输系统中的优化设计
童 治, 魏 淮, 简水生
2006, 55 (4): 1873-1882. doi: 10.7498/aps.55.1873
摘要 +
同时考虑接收光信噪比(OSNR)及非线性失真影响,对分布式光纤拉曼放大器在长距离光传输系统中的最优抽运方式进行了研究.利用变分法原理获得了在不记双瑞利背散射(DRB)影响时的最优信号功率分布函数——均匀分布,但考虑双瑞利散射影响时则不存在解析的最优分布函数.在分别考虑长、短光纤跨距的情况下,比较了三种具有代表性的分布式光纤拉曼放大方式,即双向二阶拉曼抽运、双向一阶拉曼抽运和拉曼+掺铒光纤放大器混合放大方式的性能.指出通过优化一阶抽运波长以及一阶到二阶抽运功率比,对称结构的双向二阶抽运在绝大部分情况下可以在
两种光谱相位相干电场重构法对复杂脉冲测量的准确度比较
文锦辉, 雷 亮, 焦中兴, 赖天树, 林位株
2006, 55 (4): 1883-1888. doi: 10.7498/aps.55.1883
摘要 +
借助数值模拟的方法,比较了传统的光谱相位相干直接电场重构(SPIDER)法和延时受控无条纹光谱相位相干电场重构(DCFF-SPIDER)法对复杂脉冲测量准确度的差异,并分析其内在的原因.理论计算表明,传统SPIDER方法在测量光谱和相位结构存在突变的复杂脉冲时,通常会出现一定程度的偏差,而DCFF-SPIDER方法能够保持很高的准确度.
基于激光器激射特性的新型应变传感系统
杨秀峰, 吕 超, 罗绍均, 郭文刚, 吕福云
2006, 55 (4): 1889-1893. doi: 10.7498/aps.55.1889
摘要 +
报道了一种基于掺铒光纤激光器瞬态特性的新型应变传感系统.用光纤环反射镜和光纤Bragg光栅(FBG)构成Fabry-Perot线型腔.腔内插入一个长周期光纤光栅(LPG),其透射谱的中心波长为1574.4nm.FBG的带宽为0.23nm,不受力时其反射波长为1557.98nm,位于LPG的透射谱左沿;当FBG受力时激射波长向长波方向移动,激光通过LPG时透射损耗增大,腔损耗的增加将使激光激射延迟时间增加.因此,应变的大小可以通过激光产生的延迟时间来测量.这种新型应变传感器的分辨率和灵敏度由抽运光脉冲的高、
流体、等离子体和放电
近相对论强度激光与薄膜靶相互作用中靶厚度对超热电子发射方向的影响
郑志远, 李玉同, 徐妙华, 梁文锡, 于全芝, 张 翼, 王兆华, 魏志义, 张 杰, 远晓辉
2006, 55 (4): 1894-1899. doi: 10.7498/aps.55.1894
摘要 +
研究了近相对论强度的激光脉冲与薄膜靶相互作用中,靶厚度对超热电子发射方向的影响.实验发现,随着靶厚度的增加,靶后超热电子的发射方向向靶的法线方向移动,同时电子束的发散角变大.结果分析表明,靶背面电荷分离场强度的变化是影响电子发射方向的主要原因.
氩气Z箍缩内爆动力学过程实验研究
黄显宾, 杨礼兵, 顾元朝, 邓建军, 周荣国, 邹 杰, 周少彤, 张思群, 陈光华, 畅里华, 李丰平, 欧阳凯, 李 军, 杨 亮, 王 雄, 张朝辉
2006, 55 (4): 1900-1906. doi: 10.7498/aps.55.1900
摘要 +
在太瓦级脉冲功率装置“阳”加速器上开展了一系列氩气Z箍缩内爆实验研究.利用了高时空分辨的X射线纳秒分幅相机、可见光高速扫描相机、激光剪切差分干涉系统、X射线针孔相机和软X射线功率谱仪对内爆动力学过程进行了诊断.观测到了内爆中的“拉链”效应、“颈缩”效应、腊肠不稳定性等现象,获得了等离子体温度变化和内爆速度变化等典型结果,并分析了电流上升时间等因素对等离子体内爆过程的影响,给出了相关结论.
斜磁场作用下的射频等离子体平板鞘层结构
邹 秀
2006, 55 (4): 1907-1913. doi: 10.7498/aps.55.1907
摘要 +
建立一个一维坐标空间、三维速度空间的斜磁场作用下的射频等离子体平板鞘层模型,讨论了磁场对射频鞘层结构及其参数特性的影响.研究结果表明:磁场对鞘层结构有不可忽略的影响,特别是能够使鞘层边界附近的离子速度分布和密度分布产生明显的变化.此外,虽然磁场不能改变离子总的能量密度分布,却能改变离子的运动状态,并同时影响着基板上离子在各个方向上的能量分布和入射偏移角度.
相分离Nd0.5Ca0.5MnO3体系的再入型自旋玻璃行为和电荷有序
俞 坚, 张金仓, 曹桂新, 王仕鹏, 敬 超, 曹世勋
2006, 55 (4): 1914-1920. doi: 10.7498/aps.55.1914
摘要 +
研究了Nd0.5Ca0.5MnO3体系的结构和输运特性. 结构 分析表明,在300K下,体系表现为O′型正交结构并存在典型的Jahn-Teller畸变.在8 T磁场 下,体系出现顺磁绝缘-铁磁金属的转变,庞磁电阻效应发生. 磁测量发现,样品的奈尔温 度TN和电荷有序转变温度TCO分别在150和240K左右,在41K左右出 现典型再入型自旋玻璃行为,同时观察到了负的磁化率异常. 结果表明,Nd
凝聚物质:结构、热学和力学性质
Cd1-xZnxTe晶体的In气氛扩散热处理研究
李万万, 孙 康
2006, 55 (4): 1921-1929. doi: 10.7498/aps.55.1921
摘要 +
为了满足辐射探测器件的需要,将生长得到的Cd1-xZnxTe晶体在In 气氛下进行退火处理能有效提高晶体的电阻率等性能. 退火处理过程的实质是一个扩散过程 ,因此研究扩散系数与Cd1-xZnxTe晶体的性能特别是电阻率变化之 间的关系具有重要的意义. 建立了退火处理过程中Cd1-xZnxTe晶体 材料电阻率及导电类型变化与杂质的扩散系数之间关系的模型.结合实验数据,获得了10
Zr-Cu-Ni-Al-Nb大块非晶合金的晶化行为、力学性能及电化学腐蚀行为的研究
柳 林, 孙 民, 谌 祺, 刘 兵, 邱春雷
2006, 55 (4): 1930-1935. doi: 10.7498/aps.55.1930
摘要 +
利用水冷铜模铸造法成功制备了Zr65-xCu17.5Al7.5Ni 10Nbx (x=0,2,5)大块非晶合金. X射线衍射、热分析研究结果表 明,Nb的添加显著改变了非晶合金的晶化行为,促进了二十面体准晶相的形成. 各合金的准 静态压缩实验表明,Nb的适量添加有利于提高大块非晶合金的强度和塑性. 其中x=5的大块 非晶合金的抗压强度σb和塑性应变量εp
氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征及其能带结构分析
于 威, 张 立, 王保柱, 路万兵, 王利伟, 傅广生
2006, 55 (4): 1936-1941. doi: 10.7498/aps.55.1936
摘要 +
对氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征和薄膜能带结构之间的关系进行了研究.所用样品采用螺 旋波等离子体化学气相沉积技术制备,利用Raman散射、红外吸收和光学吸收技术对薄膜的 微观结构、氢的键合特征以及能带结构特性进行了分析.Raman结果显示不同衬底温度下所生 长薄膜的微观结构存在显著差异,从非晶硅到纳米晶硅转化的衬底温度阈值为200℃.薄膜中 氢的键合特征与薄膜的能带结构密切相关.氢化非晶硅薄膜具有较高的氢含量,因键合氢引 起的价带化学位移和低衬底温度决定的结构无序性,使薄膜呈现较大的光学带隙和带尾宽度 .升
形状和原子数对纳米晶表面能的影响
陶 冶, 郑瑞伦
2006, 55 (4): 1942-1946. doi: 10.7498/aps.55.1942
摘要 +
确定了德拜温度与原子相互作用势的相互关系以及直角形纳米晶原子的平均配位数与形状和 原子数的关系.应用统计物理理论得到直角形纳米晶的表面能随温度、原子数和形状的变化 规律.以Ar纳米晶为例,讨论了形状和原子数对纳米晶表面能的影响.
F, Y双掺钨酸铅晶体的发光性能和微观缺陷
曹顿华, 叶崇志, 廖晶莹, 杨培志, 谢建军, 罗 澜
2006, 55 (4): 1947-1952. doi: 10.7498/aps.55.1947
摘要 +
通过透射光谱、光产额(LY)和光致发光等发光性能测试,研究了F,Y双掺钨酸铅(PbWO4 ,简称PWO)晶体的发光性能,并利用热释光曲线和正电子湮没寿命谱对F,Y双掺PWO晶 体中的缺陷种类和变化进行了分析. 结果表明:与未掺杂晶体相比,双掺样品在350nm附近 的透过率大大提高,吸收边向短波方向移动约30nm,光致发光谱中出现位于350nm的发光峰 ,双掺样品的LY(100ns内)为未掺杂PWO的2.7倍左右.晶体中主要存在的缺陷为(WO3)-
大块非晶临界冷却速率的非等温转变计算模型
王珍玉, 杨院生, 童文辉, 李会强, 胡壮麒
2006, 55 (4): 1953-1958. doi: 10.7498/aps.55.1953
摘要 +
在非等温转变理论以及非稳态形核理论基础上提出了计算大块非晶合金连续冷却转变曲线和 临界冷却速率的新模型,以用于评估合金的非晶形成能力. 依据此模型对Zr基和Pd基8种合金 进行了计算,计算结果与实验值符合较好. 计算结果表明,影响临界冷却速率的主要因素为 黏度、临界形核功和临界结晶分数. 随着黏度增大,临界冷却速率降低;随临界形核功增大 ,临界冷却速率急剧降低;随临界结晶分数增大,临界冷却速率起初降低较快,达到一定程 度后下降速率趋于缓慢.
钽掺杂对钛酸钡导热性能影响的研究
周忠祥, 王培吉, 苏 燕, 荣振宇, 赵 朋, 张奉军
2006, 55 (4): 1959-1964. doi: 10.7498/aps.55.1959
摘要 +
利用光热检测技术测量了钛酸钡材料的导热性能,得到了不同成型压力、烧结温度以及不同 掺杂量下的钛酸钡材料的热扩散率.研究了钽掺杂对钛酸钡材料导热性能的影响,发现了钽 元素掺杂量小于1.5mol%时,钛酸钡材料的热扩散率随掺杂量的增加而增大,当钽元素掺杂 量大于1.5mol%时,热扩散率随掺杂量的增加而减少.对钛酸钡材料的导热性能做了进一步的 分析.
磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学研究
刘志文, 谷建峰, 孙成伟, 张庆瑜
2006, 55 (4): 1965-1973. doi: 10.7498/aps.55.1965
摘要 +
利用原子力显微镜分析了ZnO薄膜在具有本征氧化层的Si(100)和Si(111)基片上的表面形貌 随沉积时间的演化. 通过对薄膜生长形貌的动力学标度表征,研究了射频反应磁控溅射条件 下,ZnO薄膜的成核过程及生长动力学行为. 研究发现,ZnO在基片表面的成核过程可分为初 期成核阶段、低速率成核阶段和二次成核阶段. 对于Si(100)基片,三个成核阶段的生长指 数分别为β1=1.04,β2=0.25±0.01,β3=0.74;对 于Si(11
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
六元杂环分子电学特性的理论研究
罗 毅, 马 勇, 邹 斌, 李宗良, 王传奎
2006, 55 (4): 1974-1978. doi: 10.7498/aps.55.1974
摘要 +
在第一性原理基础上,利用弹性散射格林函数方法,研究了六元杂环分子结2,5-哒嗪二硫酚 、2,5-吡嗪二硫酚和2,5-嘧啶二硫酚的电子输运特性,分析了终端原子的选取对杂环分子吡 啶电学特性的影响. 利用分子前线轨道理论和微扰方法定量地确定了分子与金属的相互作用 能参数. 计算结果表明,2,5-哒嗪二硫酚具有较好的电学特性,而2,5-嘧啶二硫酚在外加电 压较低时电导值比较小. 对于吡啶分子,选取硒原子作为终端原子时,其导电特性优于分别 以氧原子和硫原子作为终端原子的情况.
闪锌矿结构的PtN:一种不稳定的过渡金属氮化物
王松有, 邱建红, 陈良尧, 段国玉, 贾 瑜
2006, 55 (4): 1979-1982. doi: 10.7498/aps.55.1979
摘要 +
基于密度泛函理论的第一性原理的赝势方法,采用局域密度近似和广义梯度近似,研究了闪 锌矿结构的PtN晶体的电子结构和力学稳定性.结果表明具有闪锌矿结构的PtN是一种力学不 稳定的金属氮化物,岩盐矿结构PtN的聚合能略大于闪锌矿结构PtN的聚合能,在适当压力条 件下可以发生从闪锌矿到岩盐矿的相变.
钛金属应力腐蚀机理电子理论研究
刘贵立
2006, 55 (4): 1983-1986. doi: 10.7498/aps.55.1983
摘要 +
为从理论上揭示钛金属应力腐蚀行为的本质,建立了α钛晶粒及位错塞积形成的微裂纹原子 集团模型,利用递归法(recursion)计算了裂纹及晶粒内的电子结构参量(费米能级、结构能 、表面能、团簇能、环境敏感镶嵌能). 计算结果表明:氢在裂纹处的环境敏感镶嵌能较低 ,易于偏聚在裂纹处,且氢在钛金属裂纹处团簇能为正值不能形成团簇,具有有序化倾向, 趋于形成氢化物. 氢在裂纹处偏聚降低裂纹的表面能,使裂纹容易扩展. 裂纹尖端处费米能 级高于裂纹其他区域,使电子从裂纹尖端流向裂纹其他区域造成电位差,在电解质作用下裂
负离子元素杂质破坏模型
邵建达, 范正修, 吴师岗
2006, 55 (4): 1987-1990. doi: 10.7498/aps.55.1987
摘要 +
探讨了HfO2薄膜中负离子元素杂质破坏模型,并得出薄膜中的杂质主要来源于 镀膜材料. 用电子束蒸发方法沉积两种不同Cl元素含量的HfO2薄膜,测定薄膜 弱吸收和损伤阈值来验证负离子元素破坏模型. 结果表明,随着Cl元素含量的增加薄膜的弱 吸收增加损伤阈值减小. 这主要是因为负离子元素在蒸发过程中形成挥发性的气源中心而产 生缺陷,缺陷在激光辐照过程中又形成吸收中心. 因此负离子元素的存在将加速薄膜的破坏 .
掺入Ni元素的LiCoO2晶体光谱结构及电子顺磁共振g因子
杨 柳, 殷春浩, 焦 扬, 张 雷, 宋 宁, 茹瑞鹏
2006, 55 (4): 1991-1996. doi: 10.7498/aps.55.1991
摘要 +
在弱场图像下,利用Racah不可约张量算符方法得到了三角对称3d4/3d6电子组态的210阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵、最近邻点电荷模型晶体结构常量公 式和电子顺磁共振g因子公式.研究了LiCoO2晶体和掺入Ni的LiCoO2 :Ni晶体中Co3+的基态能级、晶体结构和电子顺磁共振g因子.考虑了LiCoO 2晶体和LiCoO2:Ni晶体中自旋单重态和
蒙特卡罗方法模拟薄膜电致发光器件中碰撞离化的作用
和青芳, 徐 征, 刘德昂, 徐叙瑢
2006, 55 (4): 1997-2002. doi: 10.7498/aps.55.1997
摘要 +
基于经验赝势法得到的能带结构数据,采用分段多项式拟合获得ZnS能带结构的解析表达式 ,建立解析能带模型.使用建立的模型计算得到各能谷的态密度和总的散射速率,并与文献 的计算结果进行了对比,验证该解析能带模型既具有非抛物型多能谷能带模型运算速度快、 使用方便的优势,又具有与采用全导带模型相近的计算精度.进一步利用该模型进行蒙特卡罗 模拟,得到第一导带和第二导带中电子数随电场强度的变化、不同电场中能量分布函数以及 包含与不包含碰撞离化情况下电子能量随时间变化的曲线.讨论在外加电场下,电子在导带 内各个能谷间和
Ti1-x(Hf0.919Zr0.081)xNiSn的制备及热电性能
刘海强, 唐新峰, 王 焜, 宋 晨, 张清杰
2006, 55 (4): 2003-2007. doi: 10.7498/aps.55.2003
摘要 +
采用固相反应法合成了单相的Ti1-x(Hf0.919Zr0.081) xNiSn (x=0.00—0.15),并用放电等离子烧结方法制备出密实块体材料. 研究 了Hf和Zr同时在Ti位上的等电子合金化对Ti基半Heusler化合物热电性能的影响规律. 结果 表明:少量的Hf和微量的Zr在Ti位上的等电子合金化,显著地降低了体系的热导率κ,同时 显著地提高了体系的Seebeck系数α. 组成为Ti0.85
新型苯乙烯衍生物掺杂的蓝色及白色有机电致发光器件
委福祥, 曹 进, 张晓波, 刘 向, 蒋雪茵, 张志林, 朱文清, 许少鸿
2006, 55 (4): 2008-2013. doi: 10.7498/aps.55.2008
摘要 +
研究了新型高效蓝色掺杂剂EBDP的电致发光性能. 分别以EBDP为掺杂剂制备了结构为氧化铟 锡(ITO)/酞菁铜(CuPc)/N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺(NPB)/2- 叔丁基-9,10-二-(2-萘基)蒽(TBADN):EBDP/8-羟基喹啉铝(Alq3)/LiF/Al 与ITO /CuPc/NPB/TBADN:EBDP: 4-二氰亚甲基-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久咯呢定基-9-烯基)- 4H-吡喃/Alq3
复合结构丝中的电流密度分布和巨磁阻抗效应
刘龙平, 赵振杰, 黄灿星, 吴志明, 杨燮龙
2006, 55 (4): 2014-2020. doi: 10.7498/aps.55.2014
摘要 +
提出了由中间为高电导率的非铁磁性金属丝外面包裹一层铁磁材料组成的复合结构丝的电流 密度分布和巨磁阻抗(GMI)效应模型,并对Cu/FeCoNi复合丝进行了数值模拟. 结果表明:在 相同的磁性材料几何尺寸和磁特性时,Cu/FeCoNi复合丝铁磁层内的电流随频率的升高比匀 质FeCoNi铁磁丝内的电流更趋于表面分布,而且开始出现趋肤效应时对应的频率明显降低. 当在比较低的频率下就可以观察到明显的MI变化时,复合结构丝中的电阻和电抗变化主要是 由趋肤效应引起,趋肤效应仍然是引起复合结构材料(包括多层薄膜结构)
分子束外延PbTe单晶薄膜的反常拉曼光谱研究
陈 静, 沈文忠, 曹春芳, 吴惠桢, 斯剑霄, 徐天宁
2006, 55 (4): 2021-2026. doi: 10.7498/aps.55.2021
摘要 +
采用分子束外延(MBE)方法在BaF2(111)衬底上生长了高质量的PbTe单晶薄膜, 拉曼光谱测量观察到了表面氧化物的振动模、布里渊区中心(q≈0)纵光学(LO)声子振动模以 及声子-等离子激元耦合模振动.随着显微拉曼光谱仪激光光斑聚焦深度的改变,各拉曼散射 峰的峰位、积分强度、半高宽等都表现出不同的变化趋势. 随着激光光斑聚焦位置从样品表 面上方3μm处变化到表面下方3μm处,PbTe外延薄膜的LO声子频率从119cm-1移 动到124cm-1
量子点环的电子输运研究
颜晓红, 邓宇翔, 唐娜斯
2006, 55 (4): 2027-2032. doi: 10.7498/aps.55.2027
摘要 +
利用非平衡格林函数方法,研究了量子点环的相干输运性质. 结果表明:与一维量子点阵列 相比,量子点环中的电子出现更多新的准束缚能级. 量子点间耦合的增强会使微分电导振荡 出现退相干现象.
利用多层膜生长技术制备纳米印章模板
孟祥东, 杨景海, 华 中, 张永军, 李 卫, 李 伟, 徐 骏, 黄信凡, 陈坤基
2006, 55 (4): 2033-2037. doi: 10.7498/aps.55.2033
摘要 +
在纳米印章技术中,为克服电子束刻蚀制备50nm以下线条的技术难点,利用等离子增强化学 气相沉积技术制备了a-Si/SiNx多层膜,再利用选择性湿法腐蚀或干法腐蚀在横 截面上制备出浮雕型一维纳米级模板. 多层膜子层之间界面清晰陡峭,可以在纳米量级对子 层厚度进行控制,得到了侧壁在纳米尺度上平滑的模板. 通过控制多层膜子层的生长时间, 制备出线条宽度和槽状宽度均为20nm的等间距模板,品质优于电子束刻蚀技术制备的模板.
光照和偏压对微晶硅薄膜室温电导的影响
余云鹏, 林璇英, 林舜辉, 黄 锐
2006, 55 (4): 2038-2043. doi: 10.7498/aps.55.2038
摘要 +
报道了SiCl4/H2等离子体化学气相沉积方法制备的未掺杂微晶硅薄 膜,在短时间光照或加上直流偏压后其室温暗电导随时间缓慢变化的行为. Raman散射谱结 果表明,薄膜的晶态体积比大于70%. 暗电阻的实验结果显示: 材料具有弱的持久光电导效 应;薄膜的暗电导在外加直流电场的作用下缓慢上升,电场反向后出现暗电导的恢复过程, 而且暗电导变化速度与偏压大小和温度有关. 根据异质结势垒模型,指出外加条件下载流子 的空间分离和重新分布以及材料非均匀性造成的势垒是引起电导
单边掺杂InAlAs/InGaAs单量子阱中二维电子气的磁输运特性
崔利杰, 姚 炜, 朱 博, 仇志军, 郭少令, 林 铁, 桂永胜, 褚君浩, 周文政
2006, 55 (4): 2044-2048. doi: 10.7498/aps.55.2044
摘要 +
研究了双子带占据的In0.52Al0.48As/In0.53Ga0 .47As单量子阱中磁电阻的Shubnikov-de Haas(SdH)振荡效应和霍耳效应,获得了不 同子带电子的浓度、迁移率、有效质量和能级位置.低磁感应强度(B<1.5T)下由迁移率谱和 多载流子拟合相结合的方法得到的各子带电子浓度与通过SdH振荡得到的结果一致.在d 2ρ/dB2-1/B的快速傅里叶变换
层状铜氧化物超导体的有限温Landau理论
吴建宝
2006, 55 (4): 2049-2056. doi: 10.7498/aps.55.2049
摘要 +
采用有限温的Landau理论来描述层状铜氧化物超导体中的竞争序和层间Josephson隧道效应 .通过讨论单层和双层铜氧面结构的超导体中序参量的相图,并与实验相比较来确定理论中 唯象参数的合理范围,同时也解释了在最佳掺杂区附近赝能隙的转变温度远高于与之对应的 能量尺度这个颇具疑惑的实验事实.再将理论应用到多层的超导体系,计算了超导转变温度 Tc随体系层数N的变化,在合理的参数空间里,最佳掺杂区附近的计算结果与现 有的实验相一致,而在极度欠掺杂区和极度过掺杂区的单调性上升可作为理论预言
Ising自旋体系的非平衡动态相变
邵元智, 钟伟荣, 卢华权, 雷石付
2006, 55 (4): 2057-2063. doi: 10.7498/aps.55.2057
摘要 +
在平均场理论架构下, 以含时金兹堡-朗道和Glauber动力学这两类动态模型为基础,研究 了受外场和温度共同驱动的Ising自旋体系的非平衡动态相变.确定了界定动态无序(动态顺 磁相P)和动态有序(动态铁磁相F)转变的动态相界.并根据动态序参量Q和Binder参数U随系统 温度t(r0)、驱动外场频率ω和振幅h0的变化规律,就上述两类模 型的动态相界上是否存在区分连续动态转变和非连续动态转变的三临界点这一引发争议的问 题做出了进一步分析说明.
具有垂直各向异性(Pt/Co)n/FeMn多层膜的交换偏置
滕 蛟, 王立锦, 于广华, 朱逢吾, 李宝河, 翟中海
2006, 55 (4): 2064-2068. doi: 10.7498/aps.55.2064
摘要 +
采用磁控溅射方法制备了以Pt为缓冲层和保护层的具有垂直各向异性(Pt/Co)n/ FeMn多层膜.研究结果表明,多层膜的垂直交换偏置场Hex和反铁磁层厚度的关 系与其具有平面各向异性的交换偏置场随反铁磁层厚度变化趋势相近.随着铁磁层调制周期 数的增加,垂直交换偏置场Hex相应减小,并且与铁磁层的调制周期数近似成反 比关系.(Pt/Co)3/FeMn的垂直交换偏置场Hex已经达到22.3kA/m.为
溶胶-凝胶法制备MgO/(Ba0.8Sr0.2)TiO3多层薄膜及其介电和漏电特性研究
贾建峰, 黄 凯, 潘清涛, 李世国, 贺德衍
2006, 55 (4): 2069-2072. doi: 10.7498/aps.55.2069
摘要 +
采用改进的溶胶-凝胶方法在LaNiO3/Si(100)衬底上制备了MgO/(Ba0.8Sr0.2)TiO3多层薄膜.实验结果表明,MgO层的引入改变了(Ba0.8Sr0.2)TiO3的介电特性和漏电流行为,使薄膜的漏电 流降低了3个数量级,但介电常数也有相应降低.漏电流的显著降低是由MgO子层的高阻特性 以及微量Mg向(Ba0.8
基于离子注入技术的ZnMnO半导体材料的制备及光谱表征
钟红梅, 陈效双, 王金斌, 夏长生, 王少伟, 李志锋, 徐文兰, 陆 卫
2006, 55 (4): 2073-2077. doi: 10.7498/aps.55.2073
摘要 +
通过离子注入技术制备了ZnMnO半导体材料,研究离子注入剂量与退火对材料光谱性质的影 响.Raman光谱研究发现,575cm-1处声子模展宽是由高剂量Mn注入引起的缺陷所 致,退火样品528cm-1振动模来自Mn相关的杂质振动.室温光致发光谱表明,退 火对高剂量注入样品的可见发光带有增强作用.
Au/SiO2纳米复合薄膜的微结构及光吸收特性研究
张波萍, 焦力实, 张 芸, 李向阳
2006, 55 (4): 2078-2083. doi: 10.7498/aps.55.2078
摘要 +
用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO2纳米多层薄膜.利用透射电子显微镜以及吸 收光谱对Au/SiO2复合薄膜的微观结构、表面形貌及光学性能进行了表征和测试 .研究结果表明:单层Au/SiO2薄膜中Au沉积时间小于10s时,分散在SiO2中的Au颗粒随Au的沉积时间的延长而增大;当沉积时间超过10s后,Au颗粒的尺寸几乎 不随沉积时间变化,但Au颗粒的形状由网络状结构变为薄膜状结构.[Au(t1
物理学交叉学科及有关科学技术领域
ZnSe/SiO2复合薄膜光学常数与荧光光谱的研究
姜海青, 姚 熹, 车 俊, 汪敏强
2006, 55 (4): 2084-2091. doi: 10.7498/aps.55.2084
摘要 +
采用溶胶-凝胶工艺与原位生长技术,制备了ZnSe/SiO2复合薄膜.X射线衍射分 析表明薄膜中ZnSe晶体呈立方闪锌矿结构.X射线荧光分析结果显示薄膜中Zn与Se摩尔比为1 ∶1.01—1∶1.19.利用场发射扫描电子显微镜观察了复合薄膜的表面形貌,结果表明复合薄 膜表面既存在尺寸约为400nm的ZnSe晶粒,也存在尺寸小于100nm的ZnSe晶粒.利用椭偏仪测 量了薄膜椭偏角Ψ,Δ与波长λ的关系,采用Maxwell-Garnett有效介质理论对薄膜的光学 常数、厚度、气孔率、ZnS
制备高质量聚苯乙烯微球胶粒晶体的蒸发自组装法
王晓冬, 董 鹏, 仪桂云
2006, 55 (4): 2092-2098. doi: 10.7498/aps.55.2092
摘要 +
建立了一种组装亚微米级聚苯乙烯微球的方法,称作蒸发自组装法.该方法是在一定温度下 ,聚苯乙烯微球随着分散介质的蒸发在悬浮液的气-液相界面处进行高效组装的过程.扫描电 子显微镜显示组装体为规则排列的密堆积面心立方结构.研究发现,气-液界面处生成的组装 体强烈地阻碍着分散介质的蒸发,单位时间内消耗的颗粒总数量随组装面积的增大而增加. 通过调整悬浮液的蒸发温度和组装面积,可以有效地控制悬浮液相浓度的变化,从而实现在 相浓度基本不变的情况下组装出高质量的聚苯乙烯胶粒晶体.
地球物理学、天文学和天体物理学
协调多时次差分格式的数值试验
张立新, 李建平, 高新全
2006, 55 (4): 2099-2108. doi: 10.7498/aps.55.2099
摘要 +
在一个简化气候模式的混沌态上,针对影响实际预报准确度的多种因素,将协调多时次差分 格式与提为时间演变的变分同化进行了全面的比较.结果发现协调多时次差分格式可以有效 地纠正模式误差,尤为独特之处在于其还可以有效地纠正微分方程本身不完善所造成的误差 ,而这一点正是变分同化所不及的.