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Vol. 58, No. 11 (2009)

2009年06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
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
2+1维广义Calogero-Bogoyavlenskii-Schiff方程的无穷多对称及其约化
张焕萍, 陈勇, 李彪
2009, 58 (11): 7393-7396. doi: 10.7498/aps.58.7393
摘要 +
通过潘勒卫检验,得到了2+1维广义Calogero-Bogoyavlenskii-Schiff方程可积的条件.在这个基础上,得到了GCBS方程的双线性形式,从而根据形式级数展开法得到了无穷多对称.根据这个对称可以得到GCBS方程的约化.
一类强非线性发展方程孤波变分迭代解法
莫嘉琪, 张伟江, 陈贤峰
2009, 58 (11): 7397-7401. doi: 10.7498/aps.58.7397
摘要 +
研究了一类强非线性发展方程. 利用变分迭代方法,首先构造了相应的变分;其次选取了适当的初始近似;再用迭代方法得到了孤波的任意次精度的近似解.
(G′/G)展开法在高维非线性物理方程中的新应用
马玉兰, 李帮庆, 孙践知
2009, 58 (11): 7402-7409. doi: 10.7498/aps.58.7402
摘要 +
将(G′/G)展开首次法扩展到构造高维非线性物理方程的精确非行波通解、研究解的特殊孤子结构和混沌行为. 作为(G′/G)展开法的新应用, 获到了(3+1)维非线性Burgers系统的新非行波通解, 对通解中的任意函数进行适当的设置, 探讨了特殊孤子结构的激发和演化、解的混沌行为和演化.
二氧化硅分子配分函数的研究
万慧军, 谢安东, 伍冬兰, 程新路, 杨向东
2009, 58 (11): 7410-7413. doi: 10.7498/aps.58.7410
摘要 +
在低温20K到高温6000K温度范围内,计算了16O28Si16O分子稳定结构的的总配分函数.其中,转动配分函数考虑了离心扭曲修正,振动配分函数采用谐振子近似.把20—6000K的温度范围划分为五区间段,计算的总配分函数在这五个温度区间分别被拟合到一个温度T的四阶多项式,从而在每个区间均得到五个拟合系数.由这些拟合系数就可以快速、准确地获得分子在所研究温度范围内任意温度的总的配分函数.
选择模型的理论扩展分析
尉伟峰
2009, 58 (11): 7414-7420. doi: 10.7498/aps.58.7414
摘要 +
选择模型为解释指数律、幂律的成因提供了基于偏好的概率分析方法.通过对选择试验的研究,在视野规律和选项分布之间导出了一对变换,称其为偏序变换.对偏序变换连续化,导出了对应的连续变换.仿照离散分布,定义了连续分布的比较函数,并沟通了离散和连续分布的伴随关系.通过选择模型,对幂律访问现象进行了仿真.选择理论对于复杂巨系统和社会行为的研究具有较重要的借鉴作用,可扩展统计物理学和概率论的理论基础.
相空间中离散完整系统的Noether对称性和Mei对称性
王鹏, 路凯, 方建会, 张明江
2009, 58 (11): 7421-7425. doi: 10.7498/aps.58.7421
摘要 +
研究相空间中离散完整系统的Noether对称性、Mei对称性及其导致的守恒量.利用差分离散变分方法,给出相空间中离散完整系统的差分离散变分原理,建立系统的离散正则方程和能量演化方程;给出系统Noether对称性和Mei对称性的判定条件,得到系统离散形式的Noether守恒量和Mei守恒量及其存在的条件.举例说明结果的应用.
超细长弹性杆的Mei对称性及其Noether守恒量
崔建新, 高海波, 洪文学
2009, 58 (11): 7426-7430. doi: 10.7498/aps.58.7426
摘要 +
基于Kirchhoff的动力学比拟,用动力学的概念和方法研究圆截面弹性杆的Hamilton函数和方程,并给出弹性杆的Mei对称性定义和定理以及定理的证明,最后给出弹性杆动力学系统的Mei对称性导致Noether守恒量的条件及定理,并给出算例.
规范变换对Birkhoff系统对称性的影响
丁光涛
2009, 58 (11): 7431-7435. doi: 10.7498/aps.58.7431
摘要 +
研究Birkhoff系统规范变换对其Noether对称性、Lie对称性和Mei对称性的影响.在一定条件下,Noether对称性和守恒量不改变.Lie对称性和Hojaman守恒量仍保持不变.Mei对称性和新型守恒量可能变化,得到了Mei对称性和新型守恒量保持不变的条件.举例说明结果的应用.
广义Birkhoff系统的Birkhoff对称性与守恒量
张毅
2009, 58 (11): 7436-7439. doi: 10.7498/aps.58.7436
摘要 +
研究广义Birkhoff系统的Birkhoff对称性问题,并给出此情形下相应的守恒量.将力学系统的等效Lagrange函数的一个定理推广到广义Birkhoff系统,证明了在一定条件下与两组动力学函数B,Rμ,Λμ和B,Rμ,Λμ分别给出的广义Birkhoff方程相关联的矩阵Λ
非完整力学系统Mei对称性的摄动及其导致的一类新型Mei绝热不变量
丁宁, 方建会
2009, 58 (11): 7440-7446. doi: 10.7498/aps.58.7440
摘要 +
研究非完整力学系统Mei对称性的摄动及其导致的新型Mei绝热不变量. 给出了系统Mei对称性的判据方程和结构方程在受微扰后变化的形式, 得到了系统Mei对称性的摄动导致的新型Mei绝热不变量的形式和条件.
非Chetaev型非完整系统的Lagrange对称性与守恒量
葛伟宽, 张毅
2009, 58 (11): 7447-7451. doi: 10.7498/aps.58.7447
摘要 +
研究非Chetaev型非完整非保守力学系统的Lagrange对称性.给出了系统的Lagrange对称性的定义和判据,得到了非Chetaev型非完整非保守力学系统的Lagrange对称性导致守恒量(第一积分)的条件及其形式.举例说明结果的应用.
非线性波方程尖峰孤子解的一种简便求法及其应用
刘煜
2009, 58 (11): 7452-7457. doi: 10.7498/aps.58.7452
摘要 +
根据尖峰孤子解的特点,提出了一种待定系数法求非线性波方程尖峰孤子解的思路和方法,并利用该方法求解了5个非线性波方程,即CH(Camassa-Holm)方程、五阶KdV-like 方程、广义Ostrovsky方程、组合KdV-mKdV方程和Klein-Gordon方程,比较简便地得到了这些方程的尖峰孤子解.文献中关于CH方程的结果成为本文结果的特例.通过数值模拟给出了部分解的图像.简要说明了非线性波方程存在尖峰孤子解所须满足的特定条件.该方法也适用于求其他非线性波方程的尖峰孤子解.
阈下激励与噪声联合作用下肝细胞系统的内钙时空随机共振问题
陆启韶, 吕淑娟, 王宝华
2009, 58 (11): 7458-7465. doi: 10.7498/aps.58.7458
摘要 +
研究阈下周期信号激励对耦合肝细胞系统内钙离子浓度([Ca2+])的时空随机共振性质的影响.当阈下激励的频率等于确定性系统在Hopf分岔点附近的频率时,它就会极大地提高随机耦合系统内发生[Ca2+]喷发的细胞的比例,通过对喷发比的自相关函数计算得知阈下激励增强了系统在高斯白噪声作用下[Ca2+]的时间共振性.通过数值模拟得知,对于不同耦合强度,都存在最优噪声强度使得随机系统内[Ca2+]时间共振达到最佳,并且随着细胞间耦
类经典态——谐振子和无限深方势阱
李兴华, 杨亚天, 徐躬耦
2009, 58 (11): 7466-7472. doi: 10.7498/aps.58.7466
摘要 +
把坐标平均值随时间的变化和在宏观条件下与经典解相同的量子态定义为类经典态,并求解了一维谐振子和无限深方势阱的类经典态,有助于从波动力学角度理解量子到经典过度的问题.
量子等离子体中波的色散关系以及朗道阻尼
季沛勇, 鲁楠, 祝俊
2009, 58 (11): 7473-7478. doi: 10.7498/aps.58.7473
摘要 +
利用动理学理论研究量子等离子体中波的色散关系和电子朗道阻尼.从电子的量子流体动力学方程和动理学描述下的光子运动方程出发,研究量子效应对光子朗道阻尼的修正.研究发现量子效应只对纵波模式,即电子等离子体波的色散关系有修正,对横向电磁波的色散关系没有影响.量子效应减小了朗道阻尼,起着朗道增长的作用.
具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的三量子比特海森伯模型中的对纠缠
王彦辉, 夏云杰
2009, 58 (11): 7479-7485. doi: 10.7498/aps.58.7479
摘要 +
研究了一维三量子比特海森伯模型中的对纠缠的提高和控制问题,在该系统中引入了Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用,通过求解共生来计算两量子比特之间的热纠缠,结果表明:对于XXX模型,引入DM相互作用D,可以诱导铁磁和反铁磁自旋链产生热纠缠,尽管它们产生热纠缠所需的D值大小不同.对于XXZ模型,引入DM相互作用后,可以使原本不存在热纠缠的反铁磁自旋链产生纠缠,而且对于铁磁和反铁磁这两种XXZ自旋链,DM相互作用和各向异
静态球对称黑洞的热质点模型及辐射功率
孟庆苗, 蒋继建, 王帅
2009, 58 (11): 7486-7490. doi: 10.7498/aps.58.7486
摘要 +
利用静态球对称黑洞的热质点模型,研究了黑洞的热辐射规律,得到了当η取固有厚度时,对所有Schwarzschild黑洞,其辐射功率都相同,其视界处的辐射能通量与黑洞的质量的平方成反比,而距黑洞遥远的观察者所接收到的辐射能通量与观测者到黑洞的距离的平方成反比; Reissner-Nordstrm黑洞视界处的辐射能通量和辐射功率不仅与黑洞的质量有关,还与黑洞的电荷有关,而距黑洞遥远的观察者所接收到的辐射能通量,当截断的固有厚度η、黑洞的质量m和电荷Q取定后与观测者到黑洞之间的距离的
静态 dilaton 黑洞中带电磁荷粒子的隧穿效应
张昌平, 王忠林, 刘成周
2009, 58 (11): 7491-7496. doi: 10.7498/aps.58.7491
摘要 +
利用Parikh 和 Wilczek的隧穿模型,在Gibbons-Maeda dilaton 黑洞时空中,通过计算带有电荷和磁荷的粒子在事件视界上的隧穿概率,研究了该黑洞的Hawking辐射.在粒子的隧穿过程中,强调了时空的能量守恒和电磁荷守恒,考虑了隧穿粒子对背景时空的反作用.计算表明,在Gibbons-Maeda dilaton 黑洞时空中,带电磁荷的粒子通过事件视界的隧穿概率取决于粒子出射前后黑洞熵的变化.这表示,黑洞辐射过程中可以满足信息守恒和量子理论的幺正性.
事故地点对交通波的影响研究
赵寿根
2009, 58 (11): 7497-7501. doi: 10.7498/aps.58.7497
摘要 +
利用唐等人提出的考虑事故概率的交通流模型[Tang T Q, Huang H J, Xu G 2008 Physica A 387 6845]研究事故发生地点对冲击波和稀疏波的影响,其数值计算结果表明,该模型可以如实地刻画事故对这两种交通波的影响,但这种影响与事故发生地点密切相关.
带电粒子系统在双外场中的高温弱简并效应
孙彦清, 黄朝军, 龙姝明, 刘亚锋, 尹继武
2009, 58 (11): 7502-7506. doi: 10.7498/aps.58.7502
摘要 +
用Thomas-Fermi半经典统计理论和方法,研究处于匀强电场加谐振场约束的带电粒子系统的热力学性质.首先导出外场约束下带电粒子系统的量子状态数密度,进而给出高温弱简并情况下带电粒子系统的化学势、内能和热容量的解析式,并分析电场和谐振场对系统化学势、内能和热容量的具体影响. 研究结果表明,带电粒子系统在双外场约束下具有高温弱简并效应.
互联网流量控制的朗之万模型及相变分析
樊华, 李理, 袁坚, 山秀明
2009, 58 (11): 7507-7513. doi: 10.7498/aps.58.7507
摘要 +
为互联网中的流量控制协议构建恰当模型,从而阐明具体协议算法与网络宏观性能间的关系,一直是互联网研究者面临的重大挑战.本文通过逻辑演绎,建立了互联网传输控制协议下流量的朗之万方程.在此基础上,细致分析了主动队列管理算法的有效性,在理论上证明了此类算法存在从畅通态到拥塞态到瘫痪态的相变过程,并给出了相变临界点与系统参数的显式关系.本建模与分析方法虽以具体的主动队列管理算法为例,但其方法可以应用于一般的网络流量控制问题.
推广恒Lyapunov指数谱混沌系统及其演变研究
李春彪, 王翰康
2009, 58 (11): 7514-7524. doi: 10.7498/aps.58.7514
摘要 +
基于恒Lyapunov指数谱改进系统,通过在系统方程中添加线性项与常数项,实现了恒Lyapunov指数谱混沌系统的推广.首先结合Lyapunov指数谱、分岔图和状态变量幅值演变的数值仿真,揭示了该系统的动力学行为;接着通过组合不同的线性项,从推广系统演变得到一族性质类似而又相轨不同的子系统,并分析了各个子系统的平衡点、特征值与Lyapunov指数等动力学特征;最后,指出该系统在混沌雷达、保密通信和其他信息处理系统中具有广阔的应用前景.
一个分段Sprott系统及其混沌机理分析
陈建军, 禹思敏
2009, 58 (11): 7525-7531. doi: 10.7498/aps.58.7525
摘要 +
提出了一个分段Sprott系统,对其混沌机理进行了分析.根据Shilnikov定理,在满足异宿轨道基本特性、Shilnikov不等式和特征方程条件下,通过寻找该系统中由不稳定流形、异宿点和稳定流形三个几何不变集上所形成的一条异宿轨道,在分段Sprott系统中导出了存在异宿轨道时该系统中各个参数应符合的条件, 并找到了一组对应的实参数,由此证明了异宿轨道的存在性.最后,根据这组对应的实参数,进行了电路设计与实验验证.
混沌系统自适应追踪控制新方法
李华青, 陈秋华, 罗小华
2009, 58 (11): 7532-7538. doi: 10.7498/aps.58.7532
摘要 +
提出一种混沌系统自适应追踪控制任意参考信号的新方法.该方法是通过预先设计出补偿控制器将混沌系统状态变量对参考信号的追踪控制问题转化为同结构混沌系统状态变量的自适应同步问题,再通过设计出自适应控制器,使同结构混沌系统全局渐近达到同步,追踪控制器为补偿控制器和自适应控制器的代数和.基于Lyapunov稳定性原理,理论上严格证明了利用本方法所设计追踪控制器的正确性.最后,以超混沌Chen系统为控制对象,利用本方法设计出追踪控制器完成了对不动点,正、余弦信号,同结构混沌系统状态变量,异结构混沌系统状态变量的追踪控
非线性耦合完全网络的时空混沌同步
吕翎, 敬晓丹
2009, 58 (11): 7539-7543. doi: 10.7498/aps.58.7539
摘要 +
利用N个Fitzhugh-Nagumo模型作为网络节点,通过非线性耦合构成完全网络,研究了这种网络的时空混沌同步问题.首先给出了复杂网络中连接节点之间的非线性耦合函数的一般性选取原则.进一步基于Lyapunov稳定性定理,理论分析了实现网络同步的条件以及控制增益的取值范围.最后,通过仿真模拟检验了以Fitzhugh-Nagumo模型作为网络节点所构成的完全网络的时空混沌同步效果.仿真结果表明,这种完全网络不但同步快速有效,而且网络规模的大小对网络同步稳定性的影响不敏感.
倾斜油水两相流流型混沌吸引子形态周界测度分析
宗艳波, 金宁德, 王振亚, 王振华
2009, 58 (11): 7544-7551. doi: 10.7498/aps.58.7544
摘要 +
在两维相空间中定义了吸引子形态周界特征量(吸引子面积、长轴、短轴),考察了吸引子周界特征量随时间延迟的变化规律.发现在吸引子展开过程的第一区域内,其吸引子周界特征量变化率具有不变性.通过对正弦信号、噪声信号和混沌信号进行仿真分析,发现采用吸引子周界特征量可以对这些不同信号进行有效分类.在采集倾斜油水两相流电导波动信号基础上,对水为连续相的倾斜油水两相流流型进行了吸引子形态周界测度分析,发现吸引子面积增长率是描述吸引子形态的不变特征量,该特征量对水为连续相的拟段塞水包油(D O/W PS)和局部逆流水包油(
直驱式永磁同步风力发电机中混沌运动的滑模变结构控制
杨国良, 李惠光
2009, 58 (11): 7552-7557. doi: 10.7498/aps.58.7552
摘要 +
以直驱式永磁同步风力发电机(D-PMSG)作为研究对象,推导了其数学模型,论证了在某些参数及工作条件下会出现混沌运动,提出了D-PMSG混沌运动的滑模变结构控制方法,通过控制桨距角β来实现.针对风力机系统的非线性,参数变化等特性,根据风力机机理,基于一定假设得到风力机在某一工况点线性模型,进而提出滑模变结构控制方案,充分利用变结构控制对被控对象的模型误差、对象参数的变化以及外部干扰有极佳的不敏感性的优点.仿真结果表明所提出控制方案的有效性,控制响应速度快,控制鲁棒性好,能适用于系统具有不确定
窄带随机噪声作用下单自由度非线性干摩擦系统的响应
戎海武, 王向东, 徐伟, 方同
2009, 58 (11): 7558-7564. doi: 10.7498/aps.58.7558
摘要 +
研究了单自由度非线性干摩擦系统在窄带随机噪声参数激励下的主共振响应问题.用Krylov-Bogoliubov平均法得到了关于慢变量的随机微分方程.在没有随机扰动情形,得到了系统响应幅值满足的代数方程.在有随机扰动情形,用线性化方法和矩方法给出了系统响应稳态矩计算的近似计算公式.讨论了系统阻尼项、非线性项、随机扰动项和干摩擦项等参数对于系统响应的影响.理论计算和数值模拟表明,当非线性强度增大时系统的响应显著变小,系统分岔点滞后;随着激励频率的增大系统响应变大,而当激励频率小于一定的值时,系统响应为零;增加干
多输入多输出不确定非线性系统的输出反馈自适应机动控制
臧强, 周颖
2009, 58 (11): 7565-7572. doi: 10.7498/aps.58.7565
摘要 +
输出机动控制问题通常由几何任务和动态任务两部分组成.对具有参数不确定性的多输入多输出非线性系统,研究了其基于输出反馈的自适应机动控制问题.通过引入滤波器和观测器来实现对不可量测系统状态的虚拟估计.利用向量形式的Backstepping反推方法,构造出了输出反馈自适应控制器,并给出了三种路径变量自适应律设计方案.所提出的控制方案保证了闭环系统的全局渐近稳定性,使得系统同时完成几何任务和动态任务.最后的仿真结果验证了本方法的有效性.
振荡介质中平面波的反射
吕耀平, 顾国锋, 陆华春, 戴瑜, 唐国宁
2009, 58 (11): 7573-7578. doi: 10.7498/aps.58.7573
摘要 +
在复金慈堡-朗道方程描述的振荡介质中研究了平面波的反射.从理论上给出了产生反射的条件,导出了反射波和入射波这两个区域的分界线与两种介质分界线的夹角.发现两类反射,一类为回折射产生的反射,对于这类反射,理论上给出了反射角;另一类为纯反射,它与折射无关.理论分析与数值模拟结果均表明:只有当入射角大于临界入射角才会发生反射,而且反射角等于临界入射角;对于纯反射,反射角随波频率增大而增大.
完全非弹性蹦球倍周期运动的分形特征
姜泽辉, 赵海发, 郑瑞华
2009, 58 (11): 7579-7583. doi: 10.7498/aps.58.7579
摘要 +
一个落在振动台面上的完全非弹性球的运动是倍周期的.倍周期分岔过程受约化振动加速度的控制,倍周期分岔图由疏密相间的区域构成.在密集区内,倍周期分岔过程敏感地依赖于控制参数,呈现出复杂的几何结构.分析了密集区的分形特性,并计算了各密集区的分维数.结果表明密集区的分维数是依次增大的,逐渐趋于一个约为1.8的常数.
公交车停靠诱发交通瓶颈的元胞自动机模拟
李庆定, 董力耘, 戴世强
2009, 58 (11): 7584-7590. doi: 10.7498/aps.58.7584
摘要 +
利用双车道元胞自动机模型,研究公交车停靠对道路混合交通流的影响.针对港湾式和非港湾式两种不同公交车站设置,在开放边界下模拟了公交车停靠所产生的交通瓶颈问题,给出了车辆入流概率-公交车比例相平面上的相图,区分了自由流相和拥挤相,研究了相图各区中公交车站附近的平均密度和速度分布图,比较了两种公交车站情况下的道路交通流的动力学特征.研究发现,当公交车比例较小时,与非港湾式车站相比,港湾式车站可以显著改善车站处的交通状况.
一种考虑速度随机慢化概率动态演化的交通流元胞自动机模型
唐铁桥, 丁建勋, 黄海军
2009, 58 (11): 7591-7595. doi: 10.7498/aps.58.7591
摘要 +
在NS模型的基础上,利用司机的记忆效应和当前交通环境动态地调整随机慢化概率,从而得到一个改进的交通流元胞自动机模型.数值实验表明,该模型可以很好地刻画司机记忆效应对交通流的影响,记忆效应的引入可以提高平均速度和流量.
可膨胀过热水系统多气核演化过程与临界过热度分析
厉思杰, 白博峰
2009, 58 (11): 7596-7602. doi: 10.7498/aps.58.7596
摘要 +
使用分子动力学方法,研究过热水系统均质沸腾核化过程.采用Langevin 动力学方法控制体积可变系统的温度与压力,更好地模拟了沸腾实际物理过程.得到了液相系统体积连续膨胀、分子间距逐渐增大,最终稳定在汽相的现象学规律.当过热温度较高时,亚稳态液相系统可能在局部形成不同大小的近球形区域:气核,这些气核是不稳定的,处于不断演化之中.通过分析分子所受引力与斥力的共同作用,得到了气核形成与消亡以及多个气核融合的机理.比较了模拟结果与经典沸腾理论的差异,提出了气核生长是比气泡生长更为微观过程的认识.通过研究不同过热
开关变换器多级脉冲序列控制研究
秦明, 许建平
2009, 58 (11): 7603-7612. doi: 10.7498/aps.58.7603
摘要 +
提出一种新的开关变换器控制方法,多级脉冲序列(multilevel pulse train, MPT)控制方法.MPT控制器可根据开关变换器的工作状态,将多个强弱等级不同的控制脉冲组成脉冲序列对变换器进行控制.MPT控制方法易于实现,控制系统具有良好的瞬态特性和鲁棒性,可以应用于各种拓扑结构的开关变换器.介绍了MPT控制方法的原理和实现方式,详细阐述了MPT控制Buck变换器的工作特性、控制规律和小信号模型,并进行了分析对比、仿真和实验研究.研究结果表明,MPT控制变换器比传统PWM控制变换器瞬态性能更好
锥形镀膜光纤探针中飞秒激光脉冲的传输
滕树云, 程传福, 刘桂媛, 宋洪胜, 刘曼
2009, 58 (11): 7613-7620. doi: 10.7498/aps.58.7613
摘要 +
采用三维时域有限差分法对飞秒激光脉冲照明下锥形镀膜光纤探针内的光场进行了计算,研究了飞秒脉冲在探针中传输时的时域、频谱和相位特性,并分析了不同锥角和不同长度的探针对这些特性的影响.研究结果发现飞秒脉冲在探针中传输时出现了脉冲展宽、幅值振荡以及频谱分裂等现象,并且利用频谱和相位的变化特性初步解释了脉冲的展宽和脉冲振幅随时间周期性变化等现象.
原子和分子物理学
钠原子nd高Rydberg系列能级精细结构的计算研究
马怡培, 贺黎明, 张孟, 朱云霞
2009, 58 (11): 7621-7626. doi: 10.7498/aps.58.7621
摘要 +
采用一种新的数值计算方法求解原子体系的相对论Hartree-Fock(RHF)方程.给出了Breit作用中迟滞项的非常清晰、简洁的表示形式.利用建立起来的理论方法和计算程序,计算了Na原子nd(n=17—31)系列能级的精细结构.有别于其他理论计算中多采用微扰论方法,用RHF方法通过自洽迭代直接求解精细结构的能级分裂值,得到了与实验值基本一致的精细结构倒置的计算结果.结果表明相对论架构下原子实电子与价电子的交换作用是导致精细结构反转的主要原因.用微扰方法计算了精细结构分裂中的Breit效应,
元素周期表中元素单晶基于局域密度理论的正电子寿命计算
陈祥磊, 孔伟, 杜淮江, 叶邦角
2009, 58 (11): 7627-7632. doi: 10.7498/aps.58.7627
摘要 +
在局域密度近似理论(LDA)的基础上用中性原子叠加模型和有限插分方法(SNA-FD)计算了元素周期表中各种元素单晶的正电子体寿命和单空位寿命.分析了不同结构的单晶中自由正电子的分布信息和湮没信息.元素单晶的正电子寿命计算值与文献中的实验测量值相符合,表明LDA基础上的SNA-FD方法可以作为单晶中正电子湮没理论计算的有效研究手段.
强激光场中模型氢原子的势函数对产生高次谐波强度的影响
李鹏程, 周效信, 李会山
2009, 58 (11): 7633-7639. doi: 10.7498/aps.58.7633
摘要 +
在保证一维模型氢原子基态能量不变的前提下,通过构造一个可调参数的势函数,研究了在单个周期和多个周期激光作用下,取不同参数势函数一维模型氢原子产生的高次谐波谱规律.结果表明,在过垒电离区域,一维模型氢原子的高次谐波强度与势函数势阱的深度有关,与势函数是否存在库仑奇点没有直接关系.
苏氨酸的太赫兹及拉曼光谱研究
王卫宁
2009, 58 (11): 7640-7645. doi: 10.7498/aps.58.7640
摘要 +
采用太赫兹时域光谱和拉曼光谱法对L-苏氨酸多晶粉末进行测试研究,获得了样品在0.2—2.8 THz(6.7—93.2 cm-1)波段的特征吸收和10—4000 cm-1波段的拉曼散射谱;分别在6.7—93.2 cm-1和400—4000 cm-1两个波段进行了吸收光谱与拉曼散射光谱的对比,根据晶胞分子所属的空间群,对隶属于分子的极性和非极性振动模式(A, B1,
基态S和D原子的低能弹性碰撞及SD(X2Π)自由基的准确相互作用势与分子常数
施德恒, 孙金锋, 刘玉芳, 朱遵略, 张金平
2009, 58 (11): 7646-7653. doi: 10.7498/aps.58.7646
摘要 +
使用Gaussian03程序包提供的CCSD(T)理论及Duning等的相关一致基cc-pVnZ和aug-cc-pVnZ (n=2, 3, 4, 5), 对SD(X2Π)自由基的平衡核间距、谐振频率及相互作用势进行了计算, 并拟合出了相应的光谱常数. 在CCSD(T)/aug-cc-pV5Z理论水平下, 光谱常数D0, De, R
唯象论的经典领域
参考光干涉提取复振幅的散斑统计函数的实验研究
张宁玉, 程传福, 滕树云, 宋洪胜, 刘桂媛, 刘曼
2009, 58 (11): 7654-7661. doi: 10.7498/aps.58.7654
摘要 +
由散斑场和参考光的干涉图样提取散斑场复振幅、相位和强度的数值分布,并对其统计特性进行实验研究,消除了散斑场强度统计函数特别是概率密度函数的传统测量方法中噪声引起的偏差,并实现了散斑场复振幅和相位统计特性的实验研究.通过对不同散射角处散斑场的研究发现随着散射角度的增大散斑颗粒逐渐呈现出横向展宽的现象,且其平均宽度表现为各向异性,但是其概率密度函数并没有发生变化,与小角度情况一样属于圆形高斯散斑场.
飞秒激光烧蚀铝靶产生喷射物的超快脉冲数字全息诊断
胡浩丰, 王晓雷, 李智磊, 张楠, 翟宏琛
2009, 58 (11): 7662-7667. doi: 10.7498/aps.58.7662
摘要 +
采用脉冲数字显微全息技术,对50 fs单脉冲激光烧蚀铝靶过程中的物质喷射以及等离子体演化的动态过程进行了实验研究,获得了高时空分辨的动态数字全息图.由全息图观察到了热弹力波引起的二次喷射现象,并且报道了大延迟下喷射物质对400 nm探测光所引起的干涉条纹的反常移动现象.通过对全息图进行数字再现,得到了不同延迟下探测光穿过等离子体后的二维相位分布,并运用逆Abel变换算法获得了等离子体折射率以及等效电子密度的时空演化动态过程.根据实验以及计算所得到的有关于喷射物的光学性质,对喷射物的结构和成分进行了分析.
零知识证明的量子身份认证协议
王郁武, 詹佑邦
2009, 58 (11): 7668-7671. doi: 10.7498/aps.58.7668
摘要 +
零知识证明的量子身份认证是由一个绝对公正的第三方CA主持的协议.协议的实现是基于远程态制备,量子辅助克隆的量子操控手段.在认证过程中,只有CA知道量子身份证的信息,认证参与方Alice和Bob在不知道量子身份证的信息的基础上可完成认证工作.提出了如何提高认证成功概率的方法.协议由量子力学原理保证,有绝对的安全性.
环中环结构谐振腔中的耦合谐振透明特性研究
王楠, 掌蕴东, 王金芳, 田赫, 王号, 张学楠, 张敬, 袁萍
2009, 58 (11): 7672-7679. doi: 10.7498/aps.58.7672
摘要 +
在考虑耦合器插入损耗的情况下,理论分析了环中环结构谐振腔的耦合谐振透明效应.利用迭代法推导了整个结构的透过系数和有效相移,从而得到考虑了插入损耗的该结构的色散.研究表明,整个结构的有效相移,群速度和带宽,可通过耦合器的插入损耗、环中环结构中环与环周长之间的倍数以及环的个数来控制,这在旋转传感、光学时延线、光缓存、滤波等方面的应用有重要意义.
相干长度可连续调谐的半导体激光器
孔令琴, 樊林林, 王安帮, 王云才
2009, 58 (11): 7680-7685. doi: 10.7498/aps.58.7680
摘要 +
实验利用光反馈的方法获得了相干长度连续可调的半导体激光光源.通过调节反馈强度及抽运电流,有效控制了光反馈半导体激光器的相干长度.其相干长度可由无反馈时的几米连续调至100 μm.同时,利用光反馈半导体激光器速率方程,数值模拟了反馈强度及抽运电流对半导体激光器相干长度的影响.实验及数值模拟均表明:通过调节反馈强度的大小可以有效控制半导体激光器的相干长度,光反馈半导体激光器的相干长度随反馈强度的增大而减小,而偏置电流对相干长度无明显影响.模拟结果与实验结果符合.
LD抽运的Nd:YAG陶瓷/KTP绿光激光器
刘宏, 王正平, 张怀金, 王继扬, 于浩海, 吕耀辉, 桑元华, 许心光, 兰瑞君, 任诠
2009, 58 (11): 7686-7689. doi: 10.7498/aps.58.7686
摘要 +
报道了一种LD端面抽运Nd:YAG陶瓷、KTP腔内倍频的全固态连续波绿光激光器.当抽运功率为21.6 W时,1064 nm基频输出达到11.3 W,光—光转换效率为52.3%.采用Ⅱ类切割的KTP晶体作为腔内倍频介质,在直腔结构下获得了最大功率为1.86 W的532 nm绿光输出,光—光转换效率为7%.输出光斑具有高斯型强度分布,1 W输出时的M2因子约为1.7.
钕玻璃啁啾脉冲放大器产生百焦耳亚皮秒脉冲
谢旭东, 朱启华, 曾小明, 王逍, 黄小军, 左言磊, 张颖, 周凯南, 黄征
2009, 58 (11): 7690-7694. doi: 10.7498/aps.58.7690
摘要 +
以钕玻璃为增益介质研制了高能啁啾脉冲激光放大器系统,实验演示输出啁啾脉冲能量在百焦耳量级时,光谱宽度保持在4—6 nm.最大能量168 J,相应谱宽5.5 nm,中心波长1054 nm.压缩脉冲宽度最短710 fs.
基于高双折射Sagnac环的可调环形腔掺铒光纤激光器理论与实验研究
王静, 郑凯, 李坚, 刘利松, 陈根祥, 简水生
2009, 58 (11): 7695-7701. doi: 10.7498/aps.58.7695
摘要 +
报道了一种利用偏振控制器(PC)和保偏光纤(PMF)组成的高双折射Sagnac干涉环实现选频和调谐的环形腔掺铒光纤激光器.理论模拟了PMF和PC对波长的控制作用.实验中调节PC得到了单波长、双波长和多波长激光;并验证了滤波间隔随PMF长度的变化规律.实验中得到了斜率效率20%,3 dB线宽0.016 nm,30 dB线宽0.097 nm,边模抑制比(SMSR)40 dB左右的稳定激光输出.
二维空气环型光子晶体的负折射成像特性
孔令凯, 郑志强, 冯卓宏, 姜翠华, 李小燕, 明海
2009, 58 (11): 7702-7707. doi: 10.7498/aps.58.7702
摘要 +
采用平面波展开法和时域有限差分法研究了由空气环组成的二维三角晶格光子晶体平板的负折射成像特性.研究结果表明对于外半径为 0.4 a,内半径 0—0.13a的空气环型光子晶体,第二能带中归一化频率为 0.3 的电磁波可以实现有效折射率为-1的负折射成像.通过光子晶体有效折射率的计算,得到了有效折射率为-1的电磁波频率随空气环内径由0—0.2 a变化的规律,并由对应等频曲线的变化解释了结构参数对光子晶体平板成像的影响.
双芯高双折射光子晶体光纤耦合特性研究
付博, 李曙光, 姚艳艳, 张磊, 张美艳, 刘司英
2009, 58 (11): 7708-7715. doi: 10.7498/aps.58.7708
摘要 +
设计了一种双芯高双折射光子晶体光纤,采用多极法(multipole method)和光纤的模式耦合理论研究了光纤的双折射、耦合长度以及色散特性.数值研究发现,对于空气孔节距 Λ=1.2 μm,空气孔直径d=1.0 μm的光纤,在1.55 μm处双折射度为1.24×10-2;对应x偏振模的耦合长度为21.6 μm,对应y偏振模的耦合长度为24.3 μm. 这种具有高保偏度和极短耦合长度的双芯光子晶体光纤对于微型光子器件的研制具有重
有丢失物缺陷的铜互连线中位寿命的定量研究
周文, 刘红侠
2009, 58 (11): 7716-7721. doi: 10.7498/aps.58.7716
摘要 +
本文研究了六层互连线上的丢失物缺陷对互连电迁移中位寿命的影响,提出了各层互连线缺陷处的温度模型和缺陷在不同互连层的中位寿命模型,能够定量地计算缺陷对互连电迁移中位寿命的影响,给出了提高互连线中位寿命的方法.研究结果表明:互连线宽度与缺陷处互连线有效宽度的比值越大,互连线寿命越短;缺陷处的温度越高,互连线寿命越短.在互连线参数变化明显的层与层之间,互连线寿命受比值和温度的双重影响,寿命急剧下降.根据该物理模型可以准确计算出互连线具体的温度和寿命数据,可以直接指导集成电路的设计和工艺制造.
基于表面等离子体激元共振的飞秒抽运探测技术研究
龙拥兵, 张剑, 汪国平
2009, 58 (11): 7722-7726. doi: 10.7498/aps.58.7722
摘要 +
对基于表面等离子体激元共振(SPR)的飞秒抽运探测技术进行了系统地数字分析.计算结果表明,利用SPR技术可将飞秒抽运探测信号强度ΔR/R提高2—3个数量级,其提高的比例依赖于金属膜的厚度和探测光的入射角,其中R和ΔR分别为探测光反射率的总量和变化量.特别地,对于金属-吸收介质体系,金属膜的介电常数变化对ΔR的影响仅为吸收介质影响的2%,所以ΔR/R主要反应吸收介质中的动力学过程,因此该技术对研究表面和界面的超
自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器
张驰, 胡明列, 宋有建, 张鑫, 柴路, 王清月
2009, 58 (11): 7727-7734. doi: 10.7498/aps.58.7727
摘要 +
对一种基于高增益掺Yb3+大模场面积光子晶体光纤(PCF)的锁模激光器进行了简化线型腔结构的实验和理论研究.实验中直接使用塌陷打磨为0°角的光纤端面作为一端腔镜,利用其端面反馈获得了激光振荡,并进一步利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)和光栅对的滤波作用实现了稳定的锁模运转.通过调节滤波程度,使激光器实现了从宽带滤波锁模到窄带滤波锁模的连续可调谐.在宽带滤波锁模的条件下,得到了最大平均输出功率2.2 W,单脉冲能量29.3 nJ,脉冲宽度367 fs的锁模脉冲输出;在窄带滤波锁模的条
弹性波通过一维复合材料系统的透射性质
曹永军, 杨旭, 姜自磊
2009, 58 (11): 7735-7740. doi: 10.7498/aps.58.7735
摘要 +
提出了不同结构的一维弹性波复合材料系统模型,包括一维周期结构声子晶体、标准Fibonacci准周期结构声子晶体、广义Fibonacci准周期结构声子晶体以及完全无序结构的复合材料系统. 采用模式匹配理论法,数值计算了弹性波通过一维复合材料系统的透射系数. 计算结果表明,利用特殊的准周期结构声子晶体可获得比周期结构声子晶体更宽的带隙范围,准周期结构排列的复合材料系统相当于在周期结构中引入了缺陷体一样,带隙内出现了丰富的局域模式. 对弹性波/声波在复合材料系统中局域态性质的研究有助于弹性波/声波滤波器、导波器
基于拖曳倾斜线列阵的海底反射损失提取方法
黎雪刚, 杨坤德, 张同伟, 邱海宾
2009, 58 (11): 7741-7749. doi: 10.7498/aps.58.7741
摘要 +
在浅海环境中,海底声学参数对水下声场的精确预报十分重要.现有的海底声学参数反演方法大多数是采用固定垂直阵进行的,其缺点是不能实施大面积、高分辨的走航式反演.在已提出的垂直阵海底反射损失反演方法的基础上,研究了基于三种线列阵阵形的海底反射损失提取方法及其特点,提出了基于拖曳倾斜线列阵与三个声源组合的走航式海底参数快速获取方法,并对该方法进行了误差分析.研究结果表明:覆盖同样的掠射角范围,垂直线列阵需与多个距离的声源组合,拖曳水平线列阵只需一个声源组合但需要采用较大的物理孔径,拖曳倾斜线列阵综合了垂直阵和水平
重力作用下颗粒介质应力链的离散元模拟
慕青松, 苗天德, 宜晨虹
2009, 58 (11): 7750-7755. doi: 10.7498/aps.58.7750
摘要 +
用离散元的方法模拟了仅有重力作用的二维颗粒系统内部力的分布情况,并根据力的大小得到颗粒之间的应力链.模拟结果与颗粒介质研究中的两个著名模型q模型和α模型作了对比,并与光弹实验的结果作了比较.对比结果表明,模拟结果与实验相似,而与两个概率模型有一定的差异.另外计算结果还表明,颗粒介质中力大小的概率分布极为不均匀,较大的力概率呈指数衰减,应力链的分布具有分形特征.
出口雷诺数对平面射流自保持性的影响
Deo Ravinesh C, Nathan Graham J, 冯宝平, 米建春
2009, 58 (11): 7756-7764. doi: 10.7498/aps.58.7756
摘要 +
通过实验研究出口雷诺数对平面湍流射流自保持性的影响. 测量的射流来自相同的喷嘴但不同的雷诺数Re(≡Ujh/ν,其中Uj是出口平均速度、h是窄缝出口的厚度和ν是黏性系数),其变化范围是Re=4582—57735.所得的数据包括沿轴线的平均速度、湍流强度、积分尺度、高阶矩和能谱. 实验发现,随着Re的增大,平面射流发展减慢,平均速度和湍流强
凝聚物质:结构、热学和力学性质
在Si-Ge晶体外延生长中的RHEED花样研究
张冲, 叶辉, 张磊, 皇甫幼睿, 刘旭
2009, 58 (11): 7765-7772. doi: 10.7498/aps.58.7765
摘要 +
在晶体衍射理论基础上,利用运动学理论解释了反射式高能电子衍射(reflection high energy electron diffraction, RHEED)在Si-Ge晶体外延生长过程中不同阶段出现的花样.尤其研究了晶体岛状生长之后出现的RHHED透射式衍射花样,并给出了相应的解释.解释了硅锗外延生长过程中的多晶环图案和孪晶衍射图案的含义,并给出各个生长阶段演化的工艺条件.
横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及反射特性的影响
邓罗根, 赵找栗
2009, 58 (11): 7773-7780. doi: 10.7498/aps.58.7773
摘要 +
阐述一种理论模型,讨论共面转换(IPS)模式下横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及扭曲角的影响.利用琼斯矩阵法计算了光正入射情况下未加电场时胆甾相液晶的反射谱.在上述模型基础上,计算了施加电场后胆甾相液晶的反射峰值波长以及反射带宽随场强的变化关系.探讨了忽略锚定与强锚定两种边界条件下横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及反射特性的影响.所得结论在理论上证实:共面转换模式下电场可以调谐胆甾相液晶的反射光颜色,从而为基于电控螺距原理的胆甾相液晶反射式彩色显示方案提供了理论上的依据.
碳纳米管-硅纳米线复合结构的形成和热稳定性
张凯旺, 孟利军, 肖化平, 唐超, 钟建新
2009, 58 (11): 7781-7786. doi: 10.7498/aps.58.7781
摘要 +
通过分子动力学方法模拟了在碳纳米管内填充一定数目的半导体元素硅形成碳纳米管-硅纳米线复合结构的过程,并采用Lindemann指数研究了这种复合结构的热稳定性.计算结果表明,当考虑碳纳米管和硅纳米线轴向方向的周期性边界条件之后,在C(13,0)和C (14,0)碳纳米管内能够形成亚稳结构的硅纳米线Si16NW和Si20NW,从而获得一种碳纳米管-硅纳米线的新型复合结构.通过计算这种复合结构的Lindemann指数,可以看到由于碳纳米管的保护作用,碳纳米管包裹的硅纳
单壁碳纳米管声子谱及比热计算
吴延昭, 谢宁, 刘建静, 焦永芳
2009, 58 (11): 7787-7791. doi: 10.7498/aps.58.7787
摘要 +
利用卷曲法计算了有限长单壁碳纳米管的声子色散关系.讨论了单壁碳纳米管的比热随管径、温度的变化趋势.结果表明碳管的比热随温度、管径的增大而增大,并逐渐趋于一恒定数值.根据色散关系的计算结果,给出了有限长(5,5)型单壁碳纳米管的振动模式以及部分振动模式的频率随长度的变化关系.
SiC晶界薄膜的变电荷分子动力学模拟
马颖, 陈尚达, 谢国锋
2009, 58 (11): 7792-7796. doi: 10.7498/aps.58.7792
摘要 +
基于迭代变电荷方法,用分子动力学模拟了SiC中的晶界薄膜.从原子尺度上模拟了不同的晶界薄膜的结构.观察到了晶粒与晶界薄膜间的电荷转移并且晶界薄膜的厚度与电荷转移有关.该结果提供了晶界存在空间电荷的直接证据,并证明静电作用与晶界薄膜的平衡厚度密切相关.
声场作用下两空化泡相互作用的研究
张鹏利, 林书玉
2009, 58 (11): 7797-7801. doi: 10.7498/aps.58.7797
摘要 +
建立了声场作用下两空化泡泡壁的运动方程,得出了双空化泡的共振频率,振动半径及空化噪声声压.由频率方程,振动半径和声压方程可以看出两气泡的运动情况与单气泡的运动情况有着明显的不同.共振频率,共振振幅及声压与两气泡之间的间距有关.在一定的简化条件下,运用MATLAB语言对共振频率,共振振幅及空化噪声声压进行了数值求解,发现共振频率和共振振幅随空泡间距的增大而增大,空化噪声声压随距离增大先增大后减小.
强迫对流影响二元合金非等温凝固枝晶生长的相场法模拟
蔡启舟, 陈立亮, 龙文元, 吕冬兰, 夏春, 潘美满
2009, 58 (11): 7802-7808. doi: 10.7498/aps.58.7802
摘要 +
在二元合金相场模型的研究基础上,建立了耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,采用Simple算法求解质量和动量守恒方程,用交替隐式有限差分法求解温度控制方程,模拟了流场作用下二元合金等温和非等温凝固过程中枝晶的生长过程,研究了流场对枝晶生长形貌、溶质场和温度场分布情况的影响,将流场作用下二元合金等温和非等温凝固枝晶生长过程进行比较,分析了由于凝固潜热的释放对流场作用下凝固枝晶生长的影响.
碳纳米管的热导率:从弹道到扩散输运
侯泉文, 曹炳阳, 过增元
2009, 58 (11): 7809-7814. doi: 10.7498/aps.58.7809
摘要 +
采用非平衡分子动力学方法研究了300 K和1000 K时(5,5)碳纳米管热导率随长度的变化.在室温下,碳纳米管长度小于40 nm时热导率与长度呈线性关系,此时导热处于弹道输运阶段,单位面积弹道热导为5.88×109 Wm-2K-1.随着碳纳米管长度的增加,其热导率逐渐增加,但增加速度随长度逐渐减小,此时导热处于弹道—扩散输运阶段,并随长度的增加从以弹道输运为主向以扩散输运为主转变.长度大于10 μm时由于弹道输运可以忽略,导热近似达到完全
6H-SiC(0001)表面graphene逐层生长的分子动力学研究
吉璐, 张凯旺, 唐超, 孟利军, 孙立忠, 钟建新
2009, 58 (11): 7815-7820. doi: 10.7498/aps.58.7815
摘要 +
利用经典分子动力学方法和模拟退火技术分析研究了6H-SiC(0001)表面graphene的逐层生长过程及其形貌结构特点.研究表明,经过高温蒸发表面硅原子后,6H-SiC(0001)表面的碳原子能够通过自组织过程生成稳定的局部单原子层graphene结构.这种过程类似于6H-SiC(0001)表面graphene的形成,其生长和结构形貌演化主要取决于退火温度和表面碳原子的覆盖程度. 研究发现,当退火温度高于1400K时,6H-SiC(0001)表面碳原子能形成局部的单原子层graphene结构.这一转变温
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
3C-SiC(001)-(2×1)表面原子与电子结构研究
刘福, 周继承, 谭晓超
2009, 58 (11): 7821-7825. doi: 10.7498/aps.58.7821
摘要 +
采用广义梯度近似的密度泛函理论方法计算了3C-SiC(001)-(2×1)表面的原子及电子结构.计算结果表明,3C-SiC(001)-(2×1)表面为非对称性的Si二聚体模型,其二聚体的Si原子间键长为0.232 nm.电子结构的计算结果表明,在费米能级处有明显的态密度,因此3C-SiC(001)-(2×1)表面呈金属性.在带隙附近存在四个表面态带,一个位于费米能级附近,一个位于费米能级以上5 eV处,另外两个位于费米能级以下的价带中.
镧铱硅电子结构与成键机理的第一性原理研究
刘君民, 孙立忠, 陈元平, 张凯旺, 钟建新, 袁辉球
2009, 58 (11): 7826-7832. doi: 10.7498/aps.58.7826
摘要 +
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了镧铱硅(La-Ir-Si)体系四种异构体的电子结构与成键机理.通过对能带结构、态密度的系统分析,发现:La-Ir-Si体系的超导属性与该体系中过渡元素Ir-d态和Si-p态的p-d轨道耦合强度有关.为了定量描述p-d轨道耦合的强度,采用了分子中的原子方法,针对La-Ir-Si体系成键过程中的电荷迁移进行了定量的分析,结果表明,超导的转变温度与体系中Ir原子basin中的电荷量成近线性关系.
模拟研究碳纳米管的热稳定性质
朱亚波, 鲍振, 杨玉杰, 蔡存金
2009, 58 (11): 7833-7837. doi: 10.7498/aps.58.7833
摘要 +
运用分子动力学方法具体模拟研究单个碳纳米管(CNTs)在加热过程中的结构变化.选择多组不同结构的单壁碳纳米管(SWCNTs)和双壁碳纳米管(DWCNTs)作为研究对象,加热温度从室温开始到4000 K,压强保持为1 atm.结果表明单壁碳管中手性型结构热稳定性最好,其次是扶手椅型和锯齿型,当手性角相同时,直径大的热稳定性更高;对于双壁碳管,研究表明当双壁中至少之一为手性结构时其热稳定好,而内外壁均为锯齿结构的稳定性最差,该结果进一步支持了有关单壁碳管的结论;还从理论上探索了描述结构热稳定性的方式,并在键层
用于α-Al2O3分子动力学模拟的长程Finnis-Sinclair势函数
胡志刚, 刘益虎, 吴永全, 沈通, 王召柯
2009, 58 (11): 7838-7844. doi: 10.7498/aps.58.7838
摘要 +
用金属势函数描述氧化物是实现金属-氧化物界面分子动力学模拟的关键.基于此,通过拟合α-Al2O3的晶格能、晶格常数、弹性常数,获得了一套用于描述α-Al2O3的长程Finnis-Sinclair(F-S)势.通过与已报道的描述α-Al2O3的EAM势、Glue势和modified Matsui(m-Matsui)势的比较,结果达到或优于前人的结果.进而,在300 K的温度下对
有效抑制光子晶体加载矩形谐振腔中模式竞争的方法
刘漾, 巩华荣, 魏彦玉, 宫玉彬, 王文祥, 廖复疆
2009, 58 (11): 7845-7851. doi: 10.7498/aps.58.7845
摘要 +
研究了光子晶体加载矩形谐振腔,针对传统光子晶体加载无法完全抑制模式竞争的问题,提出了特性阻抗和介质加载方法进行改进,完全实现了谐振腔的高次模式的单模工作,为抑制高次模式工作的谐振腔中模式竞争的问题提供了一种新方法.在此基础之上,采用解析方法以及高频仿真软件HFSS,设计了一个采用TM530高次模式工作的传统光子晶体加载的谐振腔,进一步采用了该新方法对其进行改进,并深入分析了采用这种方法抑制模式竞争的物理原因.计算结果表明,新方法能有效抑制模式竞争,实现谐振腔的高次工作模式的单模工作.

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碳纳米锥电子场发射的第一性原理研究
张教强, 王六定, 陈国栋, 杨敏, 王益军, 安博
2009, 58 (11): 7852-7856. doi: 10.7498/aps.58.7852
摘要 +
运用第一性原理研究了不同锥角和结构的碳纳米锥 (CNC) 电子场发射性能.结果表明:随外电场 (Eadd) 增强,CNC电子结构变化显著,费米能级 (Ef) 处态密度 (DOS) 明显增大;赝能隙减小;体系电荷移向尖端.DOS,HOMO/LUMO及Mulliken电荷分析表明:CNC的电子场发射性能除依赖于尖端结构外,很大程度上还取决于锥角大小,特别顶层6个原子的CNC3和CNC4场发射性能
哈斯勒合金Ni-Co-Mn-Sn的马氏体相变及其磁热效应研究
张浩雷, 李哲, 乔燕飞, 曹世勋, 张金仓, 敬超
2009, 58 (11): 7857-7863. doi: 10.7498/aps.58.7857
摘要 +
通过结构和磁性测量,研究了四元哈斯勒合金Ni50-xCoxMn38Sn12(x=1, 2, 4, 6, 8)的晶体结构和相变特征.结果表明,Co原子的掺杂不但没有影响三元哈斯勒合金Ni-Mn-Sn的原有结构,而且还增强了样品在奥氏体相的铁磁交换作用.此外,通过Maxwell方程计算了其中三种成分样品(x= 2, 4, 6)的磁熵变ΔSM
氢化作用对低能电子束辐照下GaN发光演变的影响
Dierre Benjamin, Sekiguchi Takashi, 王彦, 沈波, 许福军
2009, 58 (11): 7864-7868. doi: 10.7498/aps.58.7864
摘要 +
结合氢在GaN中的扩散特性,运用阴极荧光(CL)谱,对氢化前后低能电子束辐照下GaN带边发光强度的演变进行了研究.实验发现,氢化前GaN在低能电子束辐照下带边发光强度呈现衰减的趋势,而氢化后带边发射强度先上升后衰减,而且氢化后的衰减比氢化前弱.1 h辐照过程中,氢化后GaN带边发光强度的变化比氢化前要小很多.另外,实验中发现经过氢化处理的GaN在辐照后20 h内没有观察到带边发射强度的恢复.研究表明氢原子在GaN中可以钝化缺陷来增强发光,但这种钝化缺陷的作用必须通过克服高的扩散势垒来实现,而低能电子束可以
面向微系统的介电泳力微纳粒子操控研究
任玉坤, 敖宏瑞, 顾建忠, 姜洪源, Antonio Ramos
2009, 58 (11): 7869-7877. doi: 10.7498/aps.58.7869
摘要 +
微系统中低浓度微纳粒子的操控技术亟需改进和完善,介电泳(dielectrophoresis) 在这一领域具有很大的潜力. 以介电泳基本原理分析为基础,推导了介电泳力的复数表达式. 综合分析了影响传统介电泳力和行波介电泳力的主要因素,并建立星型电极和平行电极阵列的二维理论模型,分别作为传统介电泳力和行波介电泳力的微纳粒子操控结构. 设置相应的边界条件,利用实部、虚部耦合求解的方法,仿真计算两种电极上的介电泳力分布规律,为实验提供参数依据. 以传统介电泳力为基础,利用星型电极进行微纳粒子收集实验;以行波介电泳
不同退火温度下晶化硅薄膜的电学输运性质
宋超, 陈谷然, 徐骏, 王涛, 孙红程, 刘宇, 李伟, 陈坤基
2009, 58 (11): 7878-7883. doi: 10.7498/aps.58.7878
摘要 +
采用等离子体化学气相沉积技术制备氢化非晶硅薄膜,经过不同温度下的热退火处理,使薄膜由非晶结构向晶化结构转变,得到含有纳米晶粒的晶化硅薄膜.在晶化过程中,采用Raman技术对样品的结构进行表征.通过变温电导率的测试,对薄膜的电学输运性质进行了分析.研究结果表明:退火温度为700 ℃时,样品中开始有纳米晶形成,随着退火温度的增加,样品的晶化比增大,在1000 ℃时,薄膜的晶化比达到90%以上.在700 ℃退火时,薄膜中晶化成分较低,载流子的传输特性主要受到与硅悬挂键有关的缺陷态影响,表现为带尾定域态的跳跃电导
激光束诱导电流法提取HgCdTe光伏探测器的电子扩散长度
殷菲, 胡伟达, 全知觉, 张波, 胡晓宁, 李志锋, 陈效双, 陆卫
2009, 58 (11): 7884-7890. doi: 10.7498/aps.58.7884
摘要 +
由于得到HgCdTe扩散长度Lp的标准测试结构会损伤p-n结单元,实验中广泛采用激光束诱导电流(LBIC)提取的等效扩散长度L来代替Lp.本文通过二维数值模拟,分析了等效扩散长度L和扩散长度Lp 的关系.二者的比例关系为L/Lp=1.1,该基本关系不受器件的关键参数如掺杂浓度、载流子寿命、载流子迁移率等的影响.最后将激光束
吸收层特性和异质结界面电荷对12.5 μm长波HgCdTe光伏探测器响应率的影响研究
胡伟达, 殷菲, 叶振华, 全知觉, 胡晓宁, 李志锋, 陈效双, 陆卫
2009, 58 (11): 7891-7896. doi: 10.7498/aps.58.7891
摘要 +
研究了12.5 μm长波HgCdTe探测器的吸收层厚度和异质结界面电荷对器件光响应率的影响.分析了吸收层厚度与吸收长度、扩散长度之间的联系,获得了设计最佳吸收层厚度的经验公式.研究结果显示入射光波长超过截止波长时,响应率随吸收层厚度增加单调增加,并逐渐饱和.响应率峰值对应的波长随吸收层厚度增加,有向长波偏移的趋势.最佳吸收层厚度值随少子寿命或入射光波长的增大而增大.同时,研究了衬底、钝化层与HgCdTe材料之间异质界面电荷对光响应率的影响,发现正的界面电荷在衬底异质结界面处形成诱导pn结,对响应率影响显著
有机半导体的物理掺杂理论
孟卫民, 汪润生, 马朝柱, 李荣华, 谢宏伟, 王颖, 赵明, 袁建挺, 彭应全
2009, 58 (11): 7897-7903. doi: 10.7498/aps.58.7897
摘要 +
基于最低未被占据分子轨道(LUMO)和最高被占据分子轨道(HOMO)的高斯态密度分布与载流子在允许量子态中的费米-狄拉克(Fermi-Dirac)分布,提出有机半导体中物理掺杂的理论模型;研究了掺杂浓度、温度和禁带宽度对载流子浓度的影响,并与一些报道的实验结果做了比较.研究发现无论是否掺杂,温度升高时,有机半导体中的载流子浓度都会增大,并且随温度倒数的线性减小而指数增大;对于本征有机半导体,载流子浓度随禁带宽度的增大而指数下降,随高斯分布宽度的平方指数增加;对杂质和主体不同能级关系的掺杂情形下掺杂浓度对载
碳湿敏膜的非线性感湿特性和导电机理
陈环, 彭振康, 傅刚
2009, 58 (11): 7904-7908. doi: 10.7498/aps.58.7904
摘要 +
采用羟乙基纤维素(HEC)和导电炭黑并添加山梨醇增湿剂制备碳湿敏膜,研究了膜在偏离结露区的非线性感湿特性和导电机理.扫描电镜观测到,膜中炭黑粒子形成网链状的空间导电结构;2%炭黑含量使膜的导电通路处于渗流区,膜电阻在80%RH附近对湿度有较强的非线性特性.分析I-V曲线认为,是导电网链中炭黑粒子的间距使膜电阻对湿度变化和测量电压的变化都非常敏感,非线性感湿特性与导电机理密切相关.复阻抗谱表明,碳湿敏样品在33%RH时只出现与炭黑体电阻有关的半圆弧,在80%RH时出现与炭黑粒界电
含stubs量子波导系统的电子自旋极化输运性质
李小毛, 陈宇光, 肖贤波
2009, 58 (11): 7909-7913. doi: 10.7498/aps.58.7909
摘要 +
理论上研究了含stubs的Rashba自旋轨道耦合(spin-orbit coupling, SOC)量子波导系统的自旋极化输运性质. 利用晶格格林函数方法,发现由于stubs和SOC产生的势阱使系统中出现束缚态,这些束缚态与传播态之间相互干涉导致电导中出现Fano共振结构,同时在对应的自旋极化率中也出现Fano共振或反共振结构. 此外,由于系统结构的突变使电子被反向散射和量子干涉效应,电导中出现一系列的共振峰. 但是,当系统加上外磁场后,所有这些效应都被抑制, 系统重新出现量子化电导, 同时自旋电导也出
低强度飞秒激光激发下CdTe和CdTe/CdS核壳量子点的荧光上转换研究
杨延强, 宋维斯, 苏文辉, 安利民, 曾庆辉, 朝克夫, 孔祥贵
2009, 58 (11): 7914-7920. doi: 10.7498/aps.58.7914
摘要 +
利用400 nm和800 nm不同波长的低强度飞秒激光,对CdTe和CdTe/CdS核壳量子点溶胶进行激发,研究其稳态和时间分辨荧光性质.800 nm飞秒激光激发下,CdTe和CdTe/CdS核壳量子点产生上转换发光现象,上转换荧光峰与400 nm激发下的荧光峰相比蓝移最多达15 nm,而且蓝移值与荧光量子产率有关.变功率激发确认激发光功率与上转换荧光强度间满足二次方关系,时间分辨荧光的研究表明荧光动力学曲线服从双e指数衰减.提出表面态辅助的双光子吸收模型是低激发强度上转换发光的主要机理.CdTe和CdT
柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池界面处理的研究
王林申, 赵敬芳, 隋妍萍, 张德贤, 蔡宏琨, 陶科
2009, 58 (11): 7921-7925. doi: 10.7498/aps.58.7921
摘要 +
通过实验和模拟计算对比分析了i/p界面过渡层对太阳电池性能的影响.结合具体实验工艺参数,模拟计算了不同带隙和缺陷态密度的过渡层对太阳电池的影响,同时结合实验情况重现了宽带隙高缺陷态密度过渡层对太阳电池的损伤,为实验结果提供了理论依据.通过优化调整i/p界面过渡层的制备方法得到了转换效率为7.09%的聚酰亚胺衬底非晶硅薄膜太阳电池.
含双δ势垒三臂量子环的透射概率和持续电流
杜坚, 王素新, 杨淑敏
2009, 58 (11): 7926-7933. doi: 10.7498/aps.58.7926
摘要 +
研究了含双δ势垒三臂量子环的透射概率和持续电流,研究结果表明:透射概率和持续电流都随半导体环尺寸的增大发生振荡,透射概率和持续电流与电子自旋和铁磁电极磁矩的取向相关.量子环尺寸取固定值时,透射概率和持续电流都会随AB磁通的增加发生周期性等幅振荡.δ势垒和Rashba自旋轨道耦合对透射概率或持续电流有着不同的影响.
有限温度下位错环的脱体现象
许爱国, 卢果, 张广财, 方步青
2009, 58 (11): 7934-7946. doi: 10.7498/aps.58.7934
摘要 +
在FCC单晶铜中构造了滑移面为(111),伯格矢量为b=[112]/6的圆形不完全位错环.采用分子动力学方法模拟了该位错环在0—350 K温度区间内的自收缩过程.模拟结果发现:零温度下,位错不能跨越Peierls-Nabarro势垒运动,迁移速度为0;50 K温度下,螺型和刃型位错具有基本相同的迁移速度;随温度增加,刃型位错具有较大迁移速度;温度较高时,位错核宽度进一步增加;小位错环周围的局部应力,引起4个脱体位错环;脱体位错环在原位错的应力作用下逐渐生长,原位错消失后,在自相
应变Si1-xGex能带结构研究
宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 宣荣喜, 戴显英
2009, 58 (11): 7947-7951. doi: 10.7498/aps.58.7947
摘要 +
采用结合形变势理论的K.P微扰法建立了(001),(101)和(111)面弛豫Si衬底上生长的应变Si1-xGex(x≤0.5)的能带结构模型,获得了其导带带边能级、价带带边能级、导带劈裂能、价带劈裂能及禁带宽度随Ge组分(x)的函数变化关系,该量化数据对器件研究设计可提供有价值的参考.
穿透型V形坑对GaN基p-i-n结构紫外探测器反向漏电的影响
张爽, 赵德刚, 刘宗顺, 朱建军, 张书明, 王玉田, 段俐宏, 刘文宝, 江德生, 杨辉
2009, 58 (11): 7952-7957. doi: 10.7498/aps.58.7952
摘要 +
研究了GaN基p-i-n(p-AlGaN/i-GaN/n-GaN)结构紫外探测器的漏电机理.实验发现,在位错密度几乎相同的情况下,基于表面有较高密度的V形坑缺陷材料制备的器件表现出较高的反向漏电.进一步的SEM测试发现,这种V形坑穿透到有源区i-GaN、甚至n-GaN层.在制备p-AlGaN电极时,许多金属会落在V形坑中,从而与i-GaN形成了肖特基接触,有些甚至直接和n-GaN形成欧姆接触.正是由于并联的肖特基接触和欧姆接触的存在导致了漏电的增加.
在蓝宝石上生长CeO2 缓冲层的原位双温工艺法及Tl-2212薄膜的技术改进
黄国华, 王向红, 谢清连, 王争, 游峰, 季鲁, 赵新杰, 方兰, 阎少林
2009, 58 (11): 7958-7965. doi: 10.7498/aps.58.7958
摘要 +
报道了在蓝宝石衬底上制备CeO2缓冲层的原位双温工艺法及其对Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)薄膜超导特性的影响.XPS和AFM测试结果表明,采用原位双温工艺法制备缓冲层,具有工艺简单,薄膜表面光滑,衬底材料原子扩散量少等特点.在先驱膜的高温后退火过程中,40 nm厚的CeO2薄膜就能有效地阻挡衬底材料对超导薄膜底层的扩散.随后制备厚度为530 nm的Tl-2212

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Mg/B多层膜退火法中不同制备条件对MgB2超导薄膜性质的影响
刘亮, 马小柏, 聂瑞娟, 王福仁, 姚丹
2009, 58 (11): 7966-7971. doi: 10.7498/aps.58.7966
摘要 +
用Mg/B多层膜退火的方法制备了一系列MgB2超导薄膜,研究了退火温度、退火时间和薄膜厚度对于MgB2薄膜性质的影响.厚度为250 nm的Mg/B多层膜经400 ℃低温退火后已经生成超导相,此厚度薄膜750 ℃下退火20—30 min实现最佳超导转变温度(Tc).前驱膜分层厚度相同时,随着薄膜厚度减小MgB2薄膜Tc明显降低,而且较薄的膜Tc
界面对Fe65Co35薄膜微结构和软磁性的影响
卡姆津·阿·谢, 李彦波, 刘曦, 李正华, 付煜, 魏福林, 杨正
2009, 58 (11): 7972-7976. doi: 10.7498/aps.58.7972
摘要 +
用不同的材料(Co93Fe7和Fe)作衬底层,利用磁控溅射法成功制备了Fe65Co35(主层)/衬底层结构的双层薄膜.通过X射线衍射和磁性测量发现,在不同的衬底上沉积的Fe65Co35薄膜的织构不同,并且(200)取向的Fe65Co35薄膜的面内各向异性和软磁性优于(110)取向的Fe65Co35
Pt插层对Co/FeMn界面的影响
付艳强, 刘洋, 金川, 于广华
2009, 58 (11): 7977-7982. doi: 10.7498/aps.58.7977
摘要 +
采用磁控溅射的方法制备了Co/FeMn/Co多层膜,研究了Co(底部)/FeMn和FeMn/Co(顶部)界面插入Pt层后磁矩的变化情况.通过测量磁滞回线可知,Co(底部)/FeMn界面的Pt插层改变了体系的饱和磁化强度Ms,随着Co层厚度(tCo)的增加Ms不断趋近于Co块体结构理论值1440 kA/m.这是因为Co(底部)/FeMn界面产生了净磁矩,而界面处的Pt插层可以减少这种净磁矩的产生.但是
简单金属Al原子链的磁性
林秋宝, 文玉华, 朱梓忠, 李爱玉
2009, 58 (11): 7983-7987. doi: 10.7498/aps.58.7983
摘要 +
使用密度泛函理论下的第一性原理方法,研究了纳米尺度下简单金属Al原子链的磁性.计算结果显示,一维的Al原子链无论是在线性链还是锯齿形的结构下都有可能表现出磁性,但是这些磁性都是在原子键长被拉伸的情况下才会出现.通过原子轨道相互作用的图像,配合电子状态密度的计算和Stoner判据,解释了一维Al原子链磁性产生的原因.
磁场对模板法制备的Co纳米线结构和磁性的影响
刘文邦, 孟卫民, 娄元付, 刘曦, 张璐然, 郑新奇, 魏福林
2009, 58 (11): 7988-7992. doi: 10.7498/aps.58.7988
摘要 +
在用二次氧化法制备的高度有序的氧化铝模板上通过交流电化学方法制备了Co纳米线阵列.研究了外加磁场及电解液pH值对纳米线生长的影响.在pH值为6.0和6.5的电解液中分别在不加磁场和沿纳米线轴向施加0.3 T磁场情况下制备了hcp结构的Co纳米线阵列.实验数据表明,沉积时外加磁场和调节pH值能有效影响纳米线中hcp结构的Co晶粒的易磁化轴沿纳米线长轴方向生长.由于晶粒的磁晶各向异性和纳米线沿长度方向的宏观形状各向异性叠加,制备的Co纳米线阵列具有高垂直各向异性,高矫顽力和较高矩形比.
超薄Fe(4?)膜磁特性极化中子反射研究
李天富, 陈东风, 王洪立, 孙凯, 刘蕴韬
2009, 58 (11): 7993-7997. doi: 10.7498/aps.58.7993
摘要 +
Ultrathin Fe film 200  V/4  Fe/900  V/MgO(100) has been prepared by molecular beam epitaxy (MBE). The structure parameters, such as the surface and interface roughness and the thickness of each layer, were obtained by X-ray and neutron reflectivity mea
自旋阀中电流诱导磁化翻转行为的研究
包瑾, 徐晓光, 姜勇
2009, 58 (11): 7998-8001. doi: 10.7498/aps.58.7998
摘要 +
通过实验研究了一种特殊的反对称自旋阀结构.研究发现,随着外加磁场的增大,该结构纳米器件表现出了一种由“逆CIMS”向“正常CIMS”的转变.这种现象是因为:该反对称自旋阀在不同的外加磁场下有不同的磁化取向,因而引起不同的CIMS行为.
Al掺杂ZnO粉体的第一性原理计算及微波介电性质
黄云霞, 曹全喜, 李智敏, 李桂芳, 王毓鹏, 卫云鸽
2009, 58 (11): 8002-8007. doi: 10.7498/aps.58.8002
摘要 +
采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO和Al掺杂ZnO的能带结构和介电常数,又采用固相反应法在600 ℃保温1.5 h分解得到ZnO和Al掺杂ZnO粉体.X射线衍射(XRD)对所得粉体的结构进行表征,X射线光电子谱(XPS)对掺入的Al的形态进行分析,矢量网络分析仪在8.2—12.4 GHz测试样品的微波介电性能.结果表明,Al掺杂后ZnO的晶胞体积基本不变,费米能级进入导带.实验所得粉体均具有ZnO的纤锌矿结构,Al是以替位杂质的形式进入ZnO晶格.实验与计算结果相比,都表
Raman光谱研究厚度对La0.9Sr0.1MnO3/Si薄膜结构的影响
刘雪芹, 韩国俭, 黄春奎, 兰伟
2009, 58 (11): 8008-8013. doi: 10.7498/aps.58.8008
摘要 +
通过溶胶-凝胶旋涂方法结合后退火工艺在Si(100)上制备了不同厚度的La0.9Sr0.1MnO3(LSMO)薄膜,利用X射线衍射(XRD)和共焦显微拉曼散射(Raman)研究了LSMO/Si(100)薄膜的微结构.研究结果表明90 nm厚的LSMO薄膜具有正交相结构,当厚度大于150 nm时,薄膜具有菱方相结构. 150 nm厚的薄膜的Raman图谱中,490 cm-1和602 cm-1正交结构
基于红色荧光染料3-(dicyanomethylene)-5, 5-dimethyl-1-(4-dimethylamino-styryl) cyclohexene的高性能白色有机电致发光器件
文雯, 李璐, 于军胜, 蒋亚东, 王博
2009, 58 (11): 8014-8020. doi: 10.7498/aps.58.8014
摘要 +
研究了基于红色荧光染料3-(dicyanomethylene)-5, 5-dimethyl-1-(4-dimethylamino-styryl) cyclohexene(DCDDC)的白色有机电致发光器件的性能,分别制备了基于DCDDC超薄层和DCDDC掺杂主体材料的两种器件结构: 1)indium-tin oxide(ITO)/N, N′-diphenyl-N, N′-bis(1-naphthyl-pheny1)-1, 1′-biphenyl-4,
亚波长金属光栅的光耦合增强效应及透射局域化的模拟研究
甘巧强, 白文理, 郭宝山, 蔡利康, 宋国峰
2009, 58 (11): 8021-8026. doi: 10.7498/aps.58.8021
摘要 +
介质层上的亚波长金属光栅产生的表面等离子体(surface plasmons,SPs)可以极大地增强光栅下介质层内的透射光强.增强作用从500 nm延续到近红外区域.在波长610 nm附近有接近110%的增强,在波长700 nm及740 nm处也有180%左右的增强.而这个波长范围与薄膜太阳能电池的吸收谱很相近,因此这种结构有望大幅度提高薄膜太阳能电池及不同波长光探测器等光电转换器件的光耦合效率.
椭偏光谱法研究溶胶-凝胶TiO2薄膜的光学常数
王晓栋, 沈军, 王生钊, 张志华
2009, 58 (11): 8027-8032. doi: 10.7498/aps.58.8027
摘要 +
以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶工艺成功制备了TiO2薄膜.利用反射式椭圆偏振光谱仪测量了薄膜的椭偏参量Ψ和Δ,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,得到了薄膜的厚度和光学常数在380—800 nm的色散关系.用分光光度计测量了薄膜的反射率,并用干涉法计算薄膜的厚度;使用原子力显微镜观测了薄膜的表面微结构,分析讨论了不同退火温度处理的薄膜微结构与光学常数之间的关系.研究结果表明,Cauchy模型能较好地符合溶胶-凝胶TiO2薄
吸收辐射复合金刚石膜的制备及光学研究
姜志刚, 梁中翥, 梁静秋, 王维彪, 方伟, 郑娜
2009, 58 (11): 8033-8038. doi: 10.7498/aps.58.8033
摘要 +
采用微波等离子体化学气相沉积(MW-PCVD)和直流热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积(DC-PCVD)两种方法相结合,制备出一种吸收辐射的复合金刚石膜,它对宽光谱范围的光辐射具有99%—99.2%的吸收率,同时具有较低的反射率和透过率.随着黑色吸收辐射金刚石层厚度的增加,复合金刚石膜的热导率将小幅度降低,但黑色金刚石膜层厚度小于15 μm时,复合金刚石膜的热导率都在16 W·cm-1·K-1以上,这满足吸收辐射复合金刚石膜的高导热需求.用热阴极DC-PCVD方
掺氮金刚石的光学吸收与氮杂质含量的分析研究
贾晓鹏, 梁中翥, 梁静秋, 李桂菊, 郑娜
2009, 58 (11): 8039-8043. doi: 10.7498/aps.58.8039
摘要 +
研究了金刚石光学特性与氮杂质及其含量的关系,从传统的金刚石氮含量标定方法出发,修正了金刚石氮含量的计算方法,并且用添加叠氮化钠的原料在六面顶压机上进行了高氮含量金刚石的制备研究.随着体系中叠氮化钠的添加,金刚石红外吸收谱在800—1400 cm-1范围的吸收强度相对于基线不断升高,这表明金刚石中存在的氮含量在随着叠氮化钠添加而升高,金刚石在单声子区域吸收强度大大增强.用含叠氮化钠的原料制备的金刚石呈现绿色、墨绿色甚至黑色,颜色的深浅依赖于叠氮化钠添加的多少.傅里叶红外光谱测试结果表明
物理学交叉学科及有关科学技术领域
ZnO一维纳米结构的形貌调控与亲疏水性研究
蔡伟, 武祥, 曲凤玉
2009, 58 (11): 8044-8049. doi: 10.7498/aps.58.8044
摘要 +
分别使用金属、半导体等类型的基片作沉积衬底,采用气相沉积的方法合成了多种ZnO一维纳米结构,如塔状结构、锥状结构、蘑菇状结构、环状结构等等.用扫描电镜,透射电镜等对合成产物的形貌和结构进行了研究,结果发现沉积衬底对合成产物形貌和结构有着重要的影响.同时对合成塔状纳米结构的生长机理做了系统地分析,并研究了其相应的亲疏水性能.
Ce:YAG晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能
毕群玉, 石云, 李红军, 苏良碧, 刘茜, 潘裕柏, 徐军, 杨新波
2009, 58 (11): 8050-8054. doi: 10.7498/aps.58.8050
摘要 +
采用温梯法生长了Ce:YAG晶体和真空烧结法制备了Ce:YAG透明陶瓷,并对晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能进行了对比研究.Ce:YAG晶体和陶瓷都具有位于230,340和460 nm波段的Ce3+离子的特征吸收带和540 nm附近的发射峰,但Ce:YAG晶体同时存在296和370 nm的色心吸收,其发射峰位于398 nm,而透明陶瓷中不存在.Ce:YAG晶体和陶瓷的X射线荧光中均存在520 nm附近的Ce3+离子发射,但晶体中还存在由反格位缺陷引起的300 nm
三维枝晶生长的相场法数值模拟研究
冯力, 王智平, 肖荣振, 朱昌盛
2009, 58 (11): 8055-8061. doi: 10.7498/aps.58.8055
摘要 +
基于薄界面限制、耦合界面能各向异性的相场模型,采用动态计算区域的加速算法,对纯物质的三维枝晶生长进行了定量模拟,真实再现了枝晶的生长过程.对枝晶尖端进行了剖切分析,表明主枝截面上各向异性没有主枝方向各向异性明显;对枝晶尖端生长速度、尖端半径、Peclet数及临界稳定性参数σ*进行模拟计算,并与同条件下报道值进行了对比分析,两者符合良好,并得到了与结晶理论相一致的枝晶生长规律,证实了相场方法模拟三维空间枝晶生长可行有效.
硬X射线光子筛波导效应研究
谢常青, 朱效立, 贾佳
2009, 58 (11): 8062-8066. doi: 10.7498/aps.58.8062
摘要 +
基于快速傅里叶变换光束传播法,研究了硬X射线光子筛中高高宽比金属结构的波导效应,确定了硬X射线光子筛的物理边界条件,采用角谱法计算了硬X射线光子筛的点扩展函数,并分析了吸收体厚度对聚焦性能的影响.研究结果表明波导效应一定程度上有利于抑制光子筛高级衍射的产生,提高聚焦性能.在同样的特征尺寸下,硬X射线光子筛的空间分辨率优于菲涅尔波带片,其缺点是衍射效率的下降.吸收体厚度的提高有利于提高光子筛的聚焦性能和衍射效率,但是相应的纳米加工工艺难度会增加.
聚光光强对光伏电池阵列输出性能的影响
李明, 林文贤, 魏生贤, 徐永锋, 王六玲, 张兴华, 项明, 王云峰
2009, 58 (11): 8067-8076. doi: 10.7498/aps.58.8067
摘要 +
基于槽式聚光热电联供系统,深入分析晶硅电池阵列和砷化镓电池阵列在高倍聚光下的输出特性及输出功率的影响因素.研究结果表明,聚光光强下砷化镓电池阵列输出性能优于晶硅电池阵列,高光强会导致光伏电池禁带宽度变窄,短路电流成倍增加,增加输出功率,但同时耗尽层复合率变大,开路电压降低,制约阵列的输出功率;高光强还引起电池温度升高,电池阵列串联内阻增加.分析表明聚光作用下电池阵列串联内阻对输出功率影响巨大,串联内阻从0 Ω增加1 Ω,四种电池阵列输出功率分别损失67.78%,74.93%,77.30%和58.01%.
元素替代对LiNH2储氢材料释氢能力影响的第一性原理研究
张辉, 戚克振, 张国英, 吴迪, 朱圣龙
2009, 58 (11): 8077-8082. doi: 10.7498/aps.58.8077
摘要 +
采用第一性原理赝势平面波方法,研究了元素替代对 LiNH2释氢能力影响及作用机理.计算给出了结合能、电子态密度、电荷布居,分析了结构的稳定性和原子间的成键情况.结果表明:金属Ca,Na,Al替代LiNH2部分Li时,可以使N—H键有所减弱.Mg,Al同时替代Li时,效果最好.在Li(Mg)NH2中,非金属元素B,C,P替代N时,C的效果最好.预测Mg,Al,C共同替代时,会得到的一种较低释氢温度的储氢材料.
地球物理学、天文学和天体物理学
非胶结含水合物沉积物修正等效介质速度模型及其地震波场特征研究
邓居智, 方根显, 李红星, 陶春辉, 周建平, 邓显明
2009, 58 (11): 8083-8093. doi: 10.7498/aps.58.8083
摘要 +
通过数值分析,发现对应于悬浮模式、颗粒接触模式的等效介质模型A,B预测的含水合物沉积物纵波速度、横波速度及泊松比存在物理认识上的缺陷,单独考虑水合物微观模式为悬浮模式或颗粒接触模式并不合理.认为非胶结水合物的微观模式与其饱和度存在关联,并运用拉格朗日插值方法建立了新的非胶结含水合物沉积物修正等效介质速度模型.该模型体现了水合物饱和度对于水合物微观模式的影响,数值分析结果表明新模型预测结果更合理.基于新模型对非胶结含水合物沉积物的地震波场进行了数值模拟,探讨了似海底反射及空白带的形成机理,对实际水合物地震勘
强降水过程中垂直螺旋度和散度通量及其拓展形式的诊断分析
冉令坤, 楚艳丽
2009, 58 (11): 8094-8106. doi: 10.7498/aps.58.8094
摘要 +
在垂直螺旋度的基础上,定义了散度通量,水汽垂直螺旋度和水汽散度通量三个宏观物理量.针对两次强降水过程,利用NCEP/NCAR实时分析资料对这些物理量进行诊断分析,结果表明,这些物理量能够比较准确地综合表征强降水系统所共有的典型动力场垂直结构,进而与降水系统的发展演变密切相关.这些物理量垂直积分的异常值区与观测的6 h累积地面降水具有良好的对应关系,表明它们对强降水的落区和降水系统的发展移动具有良好的指示预测意义.NCEP-GFS每日四次6 h预报场资料的计算表明,垂直螺旋度和散度通量及其拓展形式(水汽垂直
近46年来中国温度破纪录事件的时空分布特征分析
胡经国, 熊开国, 王启光, 封国林
2009, 58 (11): 8107-8115. doi: 10.7498/aps.58.8107
摘要 +
利用概率分布理论和中国近46年逐日最高、最低温度资料,对中国近46年来高温、低温破纪录事件频次和强度的时空分布特征进行了统计分析.结果表明:1976—2005年以来,中国实际检测年均发生高温破纪录事件频次多于理论值2.5次左右,而低温破纪录事件则少于理论值约4.5次,这与全球增暖趋势相一致.高温破纪录事件多发生于中国西北、华北、东北和青藏高原一带,低温破纪录事件则相反,在这些地方明显偏少;在温度破纪录事件年发生频次相对趋势上,中国大部地区高温破纪录事件频次有一定程度的增加而低温破纪录事件呈现普遍减少趋势;
类星体3C345的光变周期特性
董富通, 张雄
2009, 58 (11): 8116-8122. doi: 10.7498/aps.58.8116
摘要 +
收集了类星体3C345光学B波段100多年来较为完备的观测数据,获得了其长期光变曲线.利用小波分析的方法对其中B波段28年的数据进行了多时间尺度分析,并用小波变换系数图展示了3C345光学B波段的爆发过程.通过研究发现了其中存在有450天,780天,1830天和3540天的近似光变周期.利用小波逆变换可以反映其光变在不同时间尺度上的演变特征,进而预测类星体3C345未来可能的光学爆发时间为2010年左右.