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Vol. 58, No. 5 (2009)

2009年03月05日
总论
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基本粒子物理学与场
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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
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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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领域
总论
有限精度函数理论与Einstein-Maxwell方程的光子解
陈光
2009, 58 (5): 2873-2877. doi: 10.7498/aps.58.2873
摘要 +
提出了有限精度函数理论,并基于该理论求出了有限精度的Einstein-Maxwell方程的光子解,揭示了经典光子的电磁、引力与时空几何的重要性质.

编辑推荐

用遗传算法研究一维光晶格中玻色凝聚气体基态波函数
徐志君, 聂青苗, 李鹏华
2009, 58 (5): 2878-2883. doi: 10.7498/aps.58.2878
摘要 +
以Gross-Pitaevskii(G-P)平均场能量泛函为目标函数,运用遗传算法研究一维光晶格系统中玻色凝聚气体的基态性质,提出了求解系统波函数的一种新方法.通过优化计算,对当前常用的托马斯-费米近似和高斯近似模型进行修正和讨论,并给出最优基态波函数.
光声互作用模型中的Pancharatnam相位
王发强, 刘颂豪, 郑力明
2009, 58 (5): 2884-2888. doi: 10.7498/aps.58.2884
摘要 +
通过解析求解简单极化激元模型的Pancharatnam相位, 研究了温度、耦合强度、声子与光子频率差、平均光子数等对其演化的影响. 结果表明,Pancharatnam相位随时间振荡,且振荡频率和振荡波形随时间变化,这种变化随着温度升高和耦合强度、声子与光子频率差增加而加大. 系统Pancharatnam相位随时间的演化在平均光子数较小时表现比较有规律,但随着平均光子数的增加,它趋于混沌化.
信号调制下分段噪声驱动的线性系统的随机共振
宁丽娟, 徐伟
2009, 58 (5): 2889-2894. doi: 10.7498/aps.58.2889
摘要 +
研究了由乘性和加性噪声的线性组合作为调制噪声的线性系统的随机共振.运用平均法,得到了一、二阶矩和信噪比的精确表达式. 通过分析信噪比,在此系统中发现了真实的随机共振、传统的随机共振和广义随机共振.发现在真实的随机共振中,适当地调整参数,共振和抑制会同时出现.此外,还发现对不同的互关联强度,分别选用乘性和加性噪声作为调制噪声能够提高信噪比.
一类线性阻尼振子的随机共振研究
靳艳飞, 胡海岩
2009, 58 (5): 2895-2901. doi: 10.7498/aps.58.2895
摘要 +
针对随机有色噪声参数激励和周期调制噪声外激励联合作用下的线性阻尼振子,利用Shapiro-Loginov公式推导了系统响应的一、二阶稳态矩的解析表达式.发现这类系统存在传统的随机共振、广义的随机共振和“真正”的随机共振;当乘性噪声强度和调制噪声强度的比值大于等于1时,系统出现随机多共振现象.通过数值计算的系统响应功率谱,验证了理论分析结果.
含时空关联噪声生长方程的标度奇异性分析
张丽萍
2009, 58 (5): 2902-2906. doi: 10.7498/aps.58.2902
摘要 +
基于动力学重整化群理论研究表面界面生长动力学标度奇异性问题, 得到含时空关联噪声的表面生长方程标度奇异指数的一般结果,并将此方法应用于几种典型的局域生长方程——Kardar-Parisi-Zhang(KPZ)方程、线性生长方程、Lai-Das Sarma-Villain(LDV)方程.结果表明,在长波长极限下局域生长方程的动力学标度奇异性与最相关项、基底维数以及噪声有关,并且若出现标度奇异性,只会是超粗化(super rough)奇异标度行为,而不是内禀(intrinsically)奇异标度行为.
偏置信号调制下噪声关联的周期调制对单模激光随机共振的影响
陈德彝, 王忠龙
2009, 58 (5): 2907-2913. doi: 10.7498/aps.58.2907
摘要 +
在噪声受偏置信号调制的情况下,讨论色噪声之间的关联受时间周期调制所驱动的单模激光系统中的随机共振.用线性化近似的方法计算了输出信噪比.具体讨论输出信噪比随噪声自关联时间、噪声强度和偏置信号的变化关系.发现输出信噪比随抽运噪声强度和自关联时间的变化出现随机共振,而偏置信号会降低随机共振的峰值.实际应用中应控制优选偏置信号强度.
超混沌Lorenz系统的常数脉冲与自适应脉冲的混合控制
陈光平, 郝加波
2009, 58 (5): 2914-2920. doi: 10.7498/aps.58.2914
摘要 +
研究了超混沌Lorenz系统的控制问题;基于脉冲控制原理和自适应控制策略,提出了常数脉冲和自适应脉冲相结合的混合控制方法,该方法可以扩大将系统控制到稳定周期轨道的控制参数的范围.数值实验证明了这种混合控制的方法的有效性.
基于符号动力学的耦合映像格子系统的初值估计
林兰馨, 李小艳, 沈民奋, 常春起
2009, 58 (5): 2921-2929. doi: 10.7498/aps.58.2921
摘要 +
在符号动力学的基础上,深入探讨了基于动力学符号序列的局部耦合映像格子系统求逆问题.在理论上系统地分析耦合映像系统初值估计的性能与耦合系数及映射函数之间的数学关系,证明相空间IM上的任意取值通过基于符号向量序列的逆迭代过程并不一定收敛至初值,其敛散性与耦合强度和映射函数的选择有直接关系.同时证明了混沌或其拓扑共轭的逆不一定为压缩映射,其总体的敛散性与整个逆迭代过程中的收敛与发散的强度对比有关.理论分析与数值实验结果完全一致,说明本文提出的耦合映像格子系统初值估计问题的分析
一类广义Sine-Gordon扰动方程的解析解
莫嘉琪
2009, 58 (5): 2930-2933. doi: 10.7498/aps.58.2930
摘要 +
利用同伦映射方法研究了一类广义Sine-Gordon方程. 首先引入一个同伦变换. 然后构造了原方程解的迭代关系式. 最后得到了问题的解析解.
电光双稳态系统的混沌控制与同步
牛永迪, 马文强, 王荣
2009, 58 (5): 2934-2938. doi: 10.7498/aps.58.2934
摘要 +
根据长延时状态下电光双稳系统的特点,提出了实现其混沌控制与同步的具体方案.数值模拟的结果表明:适当选取驱动强度及驱动系统的状态,不仅可以实现对响应系统不同周期状态的稳定控制,还可以实现驱动系统与响应系统间的广义混沌同步.以最大李雅普诺夫指数为标准,给出了实现混沌同步的参数范围.
参数不确定永磁同步电机混沌的模糊脉冲控制
王时龙, 李东, 张小洪, 杨丹
2009, 58 (5): 2939-2948. doi: 10.7498/aps.58.2939
摘要 +
通过Takagi-Sugen控制技术和脉冲控制技术,建立了参数不确定永磁同步电机的Takagi-Sugen模糊脉冲控制模型,然后利用矩阵分析和Lyapunov稳定性理论,得到了参数不确定永磁同步电机渐进稳定和指数稳定的充分条件,最后通过实例证实了该结果的正确性,相比传统的控制方法,基于Takagi-Sugen模型的模糊脉冲控制方法具有一定的优越性.
具有两个边界的Boost变换器分岔行为和斜坡补偿的镇定控制
刘中, 包伯成, 许建平
2009, 58 (5): 2949-2956. doi: 10.7498/aps.58.2949
摘要 +
电流控制型Boost变换器在较宽的电路参数下具有两个边界,建立了采用斜坡补偿电流的分段光滑迭代映射方程,并导出了轨道状态发生转移时的分界线方程,通过数值仿真得到了输入电压和斜坡补偿斜率变化时的逆分岔图和它们的动力学行为分布图.研究结果表明,随着输入电压逐步减小,Boost变换器从稳定的周期1态,经在边界1上发生边界碰撞分岔后进入连续传导模式(CCM)下的鲁棒混沌态,并经在边界2上发生边界碰撞分岔后进入不连续传导模式(DCM)下的强阵发性的弱混沌态.通过引入合适的斜坡补偿电流,Boost变换器的工作模式可以
分数阶共轭Chen混沌系统中的混沌及其电路实验仿真
杨世平, 张若洵
2009, 58 (5): 2957-2962. doi: 10.7498/aps.58.2957
摘要 +
研究了分数阶共轭Chen混沌系统的混沌行为, 给出了分数阶共轭Chen系统存在混沌吸引子的必要条件. 并设计了一种传递函数的新电路单元用来实现分数阶共轭Chen混沌系统, 利用Multisim2001电子工作平台进行了电路实验仿真. 数值模拟和电路实验仿真结果相符, 证实了分数阶共轭Chen系统确实存在混沌现象和所设计电路单元的有效性.
耦合电路中的复杂振荡行为分析
张晓芳, 陈章耀, 毕勤胜
2009, 58 (5): 2963-2970. doi: 10.7498/aps.58.2963
摘要 +
讨论了两个非线性电路适当连接后的耦合系统随耦合强度变化的演化过程.给出了两子系统各自的分岔行为及通向混沌的过程,指出原子系统均为周期运动时,耦合系统依然会由倍周期分岔进入混沌,同时在混沌区域中存在有周期急剧增加及周期增加分岔等现象.而当周期运动和混沌振荡相互作用时,在弱耦合条件下,受混沌子系统的影响,原周期子系统会在其原先的轨道邻域内作微幅振荡,其振荡幅值随耦合强度的增加而增大,混沌的特征越加明显,相反,周期子系统不仅可以导致混沌子系统的失稳,也会引起混沌吸引子结构的变化.
损耗调制型掺铒光纤环形激光器混沌现象的实验研究
刘越, 张巍, 冯雪, 刘小明
2009, 58 (5): 2971-2976. doi: 10.7498/aps.58.2971
摘要 +
报道了损耗调制型掺铒光纤环形激光器中的混沌现象.在单频损耗调制型掺铒光纤环形激光器中,改变调制频率或调制电压,观察到倍周期分岔和阵发两种进入混沌途径的共存现象,与抽运调制型掺铒光纤环形激光器的实验结果相一致.提出了一种采用两个正弦信号驱动的损耗调制型掺铒光纤环形激光器,在调制信号频率比近似等于黄金分割数和白银分割数时,增加调制电压,发现激光器通过准周期途径进入混沌.当调制信号两频率比不同时,发生转变所需的调制电压也不同.
延迟自反馈控制Hindmarsh-Rose神经元的混沌运动
于洪洁, 童伟君
2009, 58 (5): 2977-2982. doi: 10.7498/aps.58.2977
摘要 +
利用线性时间延迟自反馈方法,研究单个Hindmarsh-Rose(H-R)神经元模型混沌动力学模式的控制问题.分别将增益因子和时间延迟作为控制参数,通过数值模拟分析,发现在增益因子和时间延迟两个参数组合的一些范围内,混沌动力学模式的H-R神经元运动可自动被控制成时间间隔意义上的单峰、2峰、3峰及4峰的周期或多倍周期模式.延迟时间的选取并无特别要求,不必和嵌入在混沌吸引子内的某不稳周期轨道的周期相同,延迟控制自适应地引导混沌轨到相应的放电峰峰间隔的周期模式上.
随机脉冲微分方程的p阶矩稳定性和参激白噪声作用下Lorenz系统的脉冲同步
戎海武, 牛玉俊, 徐伟, 王亮, 冯进钤
2009, 58 (5): 2983-2988. doi: 10.7498/aps.58.2983
摘要 +
考察了随机脉冲微分系统的p阶矩稳定性问题,在更符合脉冲系统一般假设的情况下,建立了条件更弱的随机脉冲微分系统p阶矩稳定性判定定理.并应用该判定定理,考察了参激白噪声作用下Lorenz系统的脉冲同步问题,证明了同步误差系统的p阶矩稳定性,从而说明在p阶矩的意义下,两个系统是可以用脉冲方法实现同步的.数值模拟验证了随机Lorenz系统脉冲同步的可行性.
单频外激励弹簧摆的鞍结分岔控制
唐驾时, 梁翠香, 萧寒
2009, 58 (5): 2989-2995. doi: 10.7498/aps.58.2989
摘要 +
对弹簧摆的振动幅值控制进行研究,设计了反馈控制器,对弱非线性系统用近似解析方法求出了控制系统的幅值控制方程,得到了控制参数与幅值的函数关系,使多自由度非线性系统的鞍结分岔得到控制.这项工作可以推广到其他多自由度非线性系统的分岔控制.
在不同扩散系数下反应扩散平面波的折射
吕耀平, 顾国锋, 陆华春, 戴瑜, 唐国宁
2009, 58 (5): 2996-3000. doi: 10.7498/aps.58.2996
摘要 +
在二维复金兹堡-朗道方程描述的反应扩散振荡系统中,就扩散对平面波折射率的影响进行了数值研究,从Snell定律出发导出了折射率的解析表达式,数值和理论结果表明:在纯扩散情况下,平面波的折射满足Snell折射定律,扩散只影响着平面波折射率的大小;在同时存在反应扩散情况下,只有在适当的扩散系数和系统参数下,平面波的折射才满足Snell折射定律.这些结果表明扩散系数对折射规律和折射率都有影响.
成对行为对行人疏散动力学的影响研究
周金旺, 刘慕仁, 孔令江, 邝华
2009, 58 (5): 3001-3007. doi: 10.7498/aps.58.3001
摘要 +
熟悉的行人之间经常存在着聚集运动的整体跟随行为现象.为了研究这种行为对疏散过程的影响,考虑了行人的并排成对、前后成对、混合成对三种方式,建立了一个新的元胞自动机模型,研究了三种成对方式对双出口房间内行人疏散过程的影响,并分析、讨论了不同参数下成对方式之间的差异.
悬浮颗粒计数信号等效体积的分形测度
杨娟, 赖晓明, 彭刚, 卞保民, 陆建
2009, 58 (5): 3008-3013. doi: 10.7498/aps.58.3008
摘要 +
提出悬浮颗粒质量子集的概念,并将其推广为与计数测量信号幅度档对应的等效质量子集概念.根据统计学原理,进一步建立了悬浮颗粒质量子集颗粒平均体积的分形测度模型.基于悬浮颗粒群不同质量子集的几何形貌结构分布具有统计自相似性的特征,推导出计数法颗粒质量测量中与信号幅度档对应的颗粒等效质量计算公式,建立起计数法悬浮颗粒质量测量的基础理论模型.
城市快速路系统的元胞自动机模型与分析
唐铁桥, 黄海军, 梅超群
2009, 58 (5): 3014-3021. doi: 10.7498/aps.58.3014
摘要 +
使用元胞自动机模型研究包含出入匝、主路和辅路的城市快速路系统的交通问题,为不同类型的路段定义了三种不同的换道规则.模拟结果表明,高入匝流量容易导致主路、匝道及其上游出现拥堵,高出匝流量容易使匝道出口车流与辅路内侧道车流发生冲突.入匝流量比较高时,主辅路为双车道的系统可以延缓交通拥堵和减少通行时间;当入匝流量较低时,双车道改善了单车道下辅路的通行状况.
超临界二氧化碳和模型共聚物的相平衡和成核性质研究
付东, 王学敏, 刘建岷
2009, 58 (5): 3022-3027. doi: 10.7498/aps.58.3022
摘要 +
在Weeks-Chandler-Andersen (WCA)微扰理论的基础上,建立了一个状态方程,研究了温度和压力以及模型共聚物分子链长对体系相平衡和临界胶束浓度的影响.
基于预期流优化的空间网络引力模型
钱江海, 韩定定
2009, 58 (5): 3028-3033. doi: 10.7498/aps.58.3028
摘要 +
从优化预期流的角度提出了一个空间网络模型,其构建目标是使得整个网络的预期流总和最大化.通过改变表征网络对节点适应度和对地理因素依赖程度的两个参数α和γ的取值,网络的拓扑可从异质的星形类网络逐渐演变成同质的类似道路网的网络.利用所提出的引力模型仿真了中国城市航空网,并将其统计特征与实际网络进行了比较.最后,讨论了预期流和实际流(网络中实际的边权)之间的关系.
基本粒子物理学与场
中性D介子混合和强作用相角差的唯象研究
鲁公儒, 程晓东
2009, 58 (5): 3034-3040. doi: 10.7498/aps.58.3034
摘要 +
利用在B工厂中测量的混合参数y′,yCP和x,在D0→Kπ衰变模式里面讨论了混合参数对强作用相角差的约束.在ψ(3770)峰值上,利用CP标记技巧,讨论了在BES-Ⅲ上强作用相角差的测量及可能达到的精度,混合参数y的测量及可能达到的精度.最后讨论了在BES-Ⅲ上混合率RM的测量及可能达到的精度.
核物理学
基于小波分析的高斯脉冲成形的递归实现
陈世国, 刘万松, 宋泽运, 庞礼军, 吉世印
2009, 58 (5): 3041-3046. doi: 10.7498/aps.58.3041
摘要 +
基于小波分析的指数衰减信号高斯脉冲成形滤波器,可以进一步表示为高斯函数及其导数的线性组合.以高斯函数及其导数的递归近似实现算法为基础,研究了基于小波分析的指数衰减信号高斯脉冲成形的递归近似实现算法.仿真指数衰减信号和实际采样指数衰减信号的高斯脉冲成形表明,递归近似高斯脉冲成形与直接卷积高斯脉冲成形符合得非常好,体现了基于小波分析的高斯脉冲成形的特点.研究成果为进一步研究高斯脉冲成形在数字芯片上的实现提供了必要的数字算法基础.
原子和分子物理学
SH(D)和OH(D)自由基基态的结构与势能函数
朱吉亮, 任廷琦, 王庆美
2009, 58 (5): 3047-3051. doi: 10.7498/aps.58.3047
摘要 +
采用QCISD(T)/ 6-311++G(3df,2pd) 和QCISD/6-311++G(3df,2pd)方法计算优化了SH(D)和OH(D)自由基分子基态X2Π的分子结构和离解能.并采用最小二乘法拟合Murrell-Sorbie 函数得到了相应的势能函数,由此计算的振转常数与实验光谱数据符合得相当好.
外电场作用下MgO分子的特性研究
朱正和, 王藩侯, 闵军, 黄多辉
2009, 58 (5): 3052-3057. doi: 10.7498/aps.58.3052
摘要 +
采用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311+G(2DF)水平上研究了电场强度为-003—003 a.u.的外电场对MgO基态分子的几何结构、HOMO能级、LUMO能级、能隙、费米能级、谐振频率和红外光谱强度的影响规律.结果表明,在所加的电场范围内,随着正向电场的增大核间距先减小后增大,在F=002 a.u.时,Re取得最小为017397 nm;分子总能量不断升高,但增大的幅度呈减小的趋势; EH先增大后减小,在
外电场作用下二氧化硅分子的光激发特性研究
徐国亮, 吕文静, 刘玉芳, 朱遵略, 张现周, 孙金锋
2009, 58 (5): 3058-3063. doi: 10.7498/aps.58.3058
摘要 +
采用密度泛函B3P86和组态相互作用方法在6-311G**基组水平上计算了二氧化硅分子从基态到前5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B0n(n=1—5).研究了外电场对二氧化硅分子激发态的影响规律. 结果表明,随外电场强度增大,最高占据轨道与最低空轨道能隙变小,占据轨道的电子易于激发至空轨道. 因而在外场作用下分子易于激发.
碳硅链和氮铝链的电子输运特性的第一性原理研究
周艳红, 陈小春, 杨君, 许英
2009, 58 (5): 3064-3070. doi: 10.7498/aps.58.3064
摘要 +
采用第一性原理非平衡格林函数方法研究了一维碳硅链 (SiC)n和氮铝(Al-N)n的电子输运特性,n为原子链所包含的Si,C(Al,N)原子数目.碳硅链(SiC)n(或氮铝链(Al-N)n)置于两个Al(100)电极中.计算了一维碳硅链和氮铝链体系的平衡电导随原子链的长度变化情况.结果发现,它们的平衡电导随原子链的长度增加而减小.对电荷转移分析发现,
铕原子奇宇称高激发态共振电离光谱的研究
肖颖, 戴长建, 赵洪英, 秦文杰
2009, 58 (5): 3071-3077. doi: 10.7498/aps.58.3071
摘要 +
采用光电离探测和自电离探测这两种不同的探测方法对铕原子的高激发态光谱进行了详细研究.一方面,采用光电离探测技术,系统测量了在第一电离限之下处于43927—45010 cm-1能域内的奇宇称能级的光谱.通过光谱定标和误差估算等分析手段,获得了32个共振跃迁峰的位置和强度等光谱信息.并根据所用的激发路线和相关的选择定则等原理,进而确定了这些能级的总角动量. 通过与相关文献资料的对比和分析,研究发现了12个新能级.另一方面,精心设计了一种能够有效识别不同类型高激发态的鉴别方法.对同一能域中
双色场中高次谐波转化效率提高的数值研究
刘学深, 丁培柱, 祁月盈, 张春丽
2009, 58 (5): 3078-3083. doi: 10.7498/aps.58.3078
摘要 +
采用渐近边界条件和辛算法数值求解了双色激光场分别与模型Pschl-Teller势和模型He+相互作用的含时Schrdinger方程的无穷空间初值问题,计算了电离概率、电子平均位移、高次谐波与跃迁概率;数值结果显示,添加适当的倍频光的双色激光场使高次谐波转化效率极大提高,并给出定性与定量分析.
He-HF(DF,TF)碰撞体系分波截面的理论计算
余春日, 汪荣凯, 龚伦训, 沈光先, 杨向东
2009, 58 (5): 3084-3093. doi: 10.7498/aps.58.3084
摘要 +
运用质心变换-拟合方法,使用Murrell-Sorbie势能函数拟合在对称性匹配微扰理论下精确计算He-HF体系的相互作用能数据,得到了He原子与同位素分子HF(DF,TF)复合物的相互作用势的解析形式.完成了入射He原子能量从30 meV至120 meV时,He-HF(DF,TF)碰撞体系分波截面的密耦计算,获得了分波截面等信息,进一步讨论了分波截面的变化趋势及特征,并确定了He-HF(DF,TF)碰撞体系开始产生弹性和非弹性散射的有效相互作用范围.
激光-电子康普顿散射物理特性研究
葛愉成
2009, 58 (5): 3094-3103. doi: 10.7498/aps.58.3094
摘要 +
对激光-电子康普顿散射物理特性即能量特性和微分截面角分布进行了仔细的研究.计算结果显示出光子能量和微分截面角分布的简单结构.康普顿散射X射线光源具有散射光子的能量易调节、方向性好等特点.在入射电子束能量很高时,X射线近乎单向出射.光源色散度较大,但实验上可以获得色散(带宽)小的X射线.对于各种波长的激光,在很宽的电子束能量范围(1 MeV—10 GeV)内,散射X射线光子的总截面和前向发射圆锥内(半圆锥角1/γ,其中γ=E/m0
SimCn (m+n≤7)团簇的密度泛函研究
杨传路, 李兵, 齐凯天, 张岩, 盛勇
2009, 58 (5): 3104-3111. doi: 10.7498/aps.58.3104
摘要 +
使用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对SimCn(m+n≤7)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构. 并对最稳定结构的平均结合能(Eb),二阶能量差分(Δ2E)和能隙(Eg)等进行了理论研究. 结果表明,随着原子个数的增加,SiC二元团
MPb10(M=Ti,V,Cr,Cu,Pd)几何结构和磁性的密度泛函计算研究
杨剑, 王倪颖, 朱冬玖, 陈宣, 邓开明, 肖传云
2009, 58 (5): 3112-3117. doi: 10.7498/aps.58.3112
摘要 +
采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA)对MPb10(M=Ti,V,Cr,Cu,Pd)四种同分异构体的几何结构和磁性进行了计算研究.发现在四种同分异构体中,D4d结构的MPb10(M=Ti,V,Cr,Cu,Pd)具有最大的结合
唯象论的经典领域
螺旋线行波管三维频域非线性注波互作用的计算
肖刘, 刘濮鲲, 郝保良, 李国超, 姜勇, 易红霞, 周伟
2009, 58 (5): 3118-3124. doi: 10.7498/aps.58.3118
摘要 +
基于行波管中慢电磁行波的周期传输特性和能流坡印廷定理,考虑高频结构的衰减、切断、螺距的渐变与跳变对互作用的影响,建立了螺旋线行波管三维场论非线性自洽工作方程组.通过傅里叶展式将时域中的电流变换为与频率相关的交流电流分量,采用等离子体粒子模拟的方法,求解离散化的亥姆霍兹方程获得空间电荷场的三维数值解.计算三维电子轨迹,得到精确的互作用后的电子能谱结构,为多级降压收集极的设计提供关键参数.计算结果与电子所Ku波段的测试值比较具有较好的一致性,并分析了互作用后的电子能谱结构,与多级降压收集极的实验基本符合.
轴棱锥产生无衍射光束自再现特性的几何光学分析
吴逢铁, 江新光, 刘彬, 邱振兴
2009, 58 (5): 3125-3129. doi: 10.7498/aps.58.3125
摘要 +
由几何光学方法分析轴棱锥产生无衍射光束自再现特性,很好地解释了无衍射光束自再现的形成原理.在菲涅耳近似条件下,利用菲涅耳衍射理论可以对光传输进行很好地描述;而光束经过障碍物后的很小距离内,菲涅耳衍射近似条件已不满足,衍射理论不再适合描述光束的传输特性,这时可以利用几何光学分析光束传输特性.首先从几何光学角度对轴棱锥产生无衍射光束的自再现特性进行了详细的描述,并对光束传输进行仿真,最后通过实验验证轴棱锥产生无衍射光束的自再现特性,实验结果与理论分析相符合.
激光惯性约束聚变驱动器终端光学系统中束匀滑器件前置的条件研究
温圣林, 姚欣, 高福华, 张怡霄, 郭永康, 林祥棣
2009, 58 (5): 3130-3134. doi: 10.7498/aps.58.3130
摘要 +
对激光惯性约束聚变(ICF)驱动器终端光学系统中连续相位板(CPP)的位置优化进行了研究.根据高强度激光非线性及微扰传输理论计算了CPP前置时激光通过频率转换系统以后的近远场光束特性和系统的三倍频转换效率.研究发现,前置于基频光路的CPP对三倍频转换效率和出射光束特性均有影响,但只要远场圆形焦斑直径小于05 mm,三倍频转换效率的下降与出射光束通量对比度的上升均在容许范围之内,同时远场焦斑形态和能量集中度也符合设计要求.对于实现远场小焦斑匀滑的CPP前置于ICF的基频光路中进行光束匀滑和整形,不会对IC
一种利用光电流和光透过曲线测量电吸收调制器插入损耗因素的方法
廖栽宜, 赵玲娟, 张云霄, 边静, 潘教青, 王圩
2009, 58 (5): 3135-3139. doi: 10.7498/aps.58.3135
摘要 +
提出一种新颖的方法用于测量电吸收调制器(electroabsorption modulator,EAM)各种因素造成的插入损耗.此方法仅需要测量波长相关的光电流(Iph-λ)和光透过功率(P-λ)的数据,通过最小二乘法拟合出结果.理论分析表明此方法较精确,实验表明测试结果与理论拟合结果自洽得很好.
Weibull分布随机波的瞬态极化统计分析——相同形状参数情形
王雪松, 肖顺平, 黄高明, 刘涛
2009, 58 (5): 3140-3153. doi: 10.7498/aps.58.3140
摘要 +
Weibull分布的雷达极化回波特征由三个分布参数来描述:波的强度、极化椭圆率角以及椭圆倾角.在瞬态极化理论的基础上,推导了三个分布参数的联合概率密度函数,标准Stokes矢量统计分布的联合概率密度函数及其边缘概率密度函数,并通过蒙塔卡罗方法进行了计算机仿真,结果验证了理论推导的正确性.Weibull分布随机极化电磁波瞬态极化统计特性的研究对高分辨条件下雷达目标的检测、识别和跟踪领域都有一定的理论指导意义.
基于数字闪耀光栅的位相全息图光电再现优化
于瀛洁, 王涛, 郑华东
2009, 58 (5): 3154-3160. doi: 10.7498/aps.58.3154
摘要 +
针对利用液晶空间光调制器(LC-SLM)进行全息图光电再现过程中,再现像面存在多级衍射像造成单一像能量利用率低的问题,提出了一种在位相全息图中加载数字闪耀光栅的方法,以提高全息图光电再现中单一衍射像的衍射效率.分析了闪耀光栅作为衍射光学元件的特性及其对光波进行位相调制的原理,并阐述了在LC-SLM中加载数字闪耀光栅对位相全息图光电再现时像面能量分布的影响.搭建了基于LC-SLM的位相全息图光电再现实验系统.理论分析表明:在其他条件不变的情况下,加载竖直(或水平)槽向周期为2 pixels的数字闪耀光栅可使
自发辐射诱导相干对开放的Ladder型系统无反转激光增益瞬态演化的影响
卢洪武, 杨艳玲, 王蕾, 刘中波, 樊锡君
2009, 58 (5): 3161-3165. doi: 10.7498/aps.58.3161
摘要 +
利用开放的Ladder型三能级原子系统密度矩阵运动方程的数值解,研究了在探测场和驱动场双共振条件下,自发辐射诱导相干(SGC) 对系统无反转激光(LWI)增益瞬态演化的影响以及注入速率比和退出速率对与SGC相关的增益的调制作用.研究结果表明:SGC强度的变化将使瞬态增益和最终的稳定增益发生显著的改变;存在非相干抽运时,LWI增益随注入速率比和退出速率的减小而增大,而不存在非相干抽运时的情况与此正好相反;通过选取适当的SGC强度、注入速率比和退出速率可得到最大的LWI增益的瞬态值和最终的稳定值.
基于双模压缩态的量子投票协议
易智, 何广强, 曾贵华
2009, 58 (5): 3166-3172. doi: 10.7498/aps.58.3166
摘要 +
提出了一种基于双模压缩态的基本量子投票协议,该协议通过随机选择信号加载的方式,充分利用量子信号测不确定性原理实现了分布式投票系统.并在此基础上分析可能遇到的攻击.双模压缩态的模间关联性保证了该方案的安全性.
非线性偏振旋转锁模自相似脉冲光纤激光器的研究
邓一鑫, 涂成厚, 吕福云
2009, 58 (5): 3173-3178. doi: 10.7498/aps.58.3173
摘要 +
利用耦合非线性薛定谔方程(CNLSE)为非线性偏振旋转(NPE)锁模自相似光纤激光器建立了一种新的数值模型.模型中,用CNLSE描述脉冲在单模光纤中的传播,在增益光纤中同时考虑了增益带宽和增益饱和作用,用传输矩阵描述构成NPE锁模的光学元件.优化了腔内净色散和光纤长度等参数,模拟了脉冲在激光腔内的演化特性,得到了典型的自相似脉冲运行区域及特点.在最佳自相似脉冲运行区域内,得到了能量约为7 nJ、脉宽约11 ps、线性啁啾的抛物脉冲.比较了不同腔内净色散条件下输出脉冲的特点,给出了三阶色散对输出脉冲的影响.
回音壁模式光纤激光器的阈值特性研究
张远宪, 普小云, 祝昆, 韩德昱, 江楠
2009, 58 (5): 3179-3184. doi: 10.7498/aps.58.3179
摘要 +
研究了一种新型光纤激光器——消逝波激励的回音壁模式光纤激光器的阈值特性.将不同直径的石英光纤分别浸入低折射率的罗丹明6G乙醇和乙二醇混合溶液中,采用沿光纤轴向光抽运消逝波激励染料增益的方式,发现回音壁模式光纤激光辐射的阈值能量和混合溶液的折射率存在不同的依赖关系.随折射率的增加,对小直径光纤,阈值能量随之增加;对大直径光纤,阈值能量单调缓慢递减;对直径适中的光纤,阈值能量先减后增,存在一个和最小阈值能量对应的最佳折射率.用消逝波激励的回音壁模式激光理论,导出了回音壁模式光纤激光的阈值能量公式.理论计算曲线
半导体光放大器超快折射率变化动态特性的研究
黄喜, 张新亮, 董建绩, 黄德修
2009, 58 (5): 3185-3192. doi: 10.7498/aps.58.3185
摘要 +
建立了分析半导体光放大器(SOA)飞秒量级超快动态特性的数值模型,考虑了增益色散以及群速度色散,能更精确地反映飞秒级超短脉冲经过SOA时的传输特性.基于该模型,可以分析由载流子密度脉动以及载流子加热对折射率变化的影响.同时,也考虑了不同的工作条件以及SOA的结构参数对折射率的影响.理论分析和模拟实验为优化SOA的结构、改善SOA飞秒量级超高速动态特性提供了理论指导.
高效高稳定高光束质量声光调Q绿光激光器的研究
张玉萍, 张会云, 钟凯, 王鹏, 李喜福, 姚建铨
2009, 58 (5): 3193-3197. doi: 10.7498/aps.58.3193
摘要 +
通过优化双棒串接直腔结构设计,利用大功率LD侧面抽运、声光Q开关、Ⅱ类相位匹配S-KTP内腔倍频获得高效大功率绿色激光输出.当抽运电流为45 A、重复频率为15 kHz时,激光平均功率为132 W,光—光转换效率为132%,脉宽约为120 ns.在输出130 W时,测得1 h功率不稳定度小于05%,光束质量因子M2为67.对高功率抽运情况下激光介质的热透镜效应以及谐振腔稳定运转工作区域也进行了理论分析和实验研究.
电磁感应透明介质中的弱光空间暗孤子环
佘彦超, 王登龙, 丁建文
2009, 58 (5): 3198-3202. doi: 10.7498/aps.58.3198
摘要 +
利用多重尺度方法,解析地研究了Λ型三能级冷原子气及一束较强耦合光组成的电磁感应透明介质体系中的非线性动力学性质.结果表明:一束较弱的探测光能在电磁感应透明介质中形成弱光空间暗孤子,当弱光空间暗孤子沿轴向传播时,它会逐渐演化成一个稳定的弱光空间暗孤子环,这是衍射效应和自散焦效应相互平衡的结果.
平坦宽带混沌激光的产生及同步
张秀娟, 王冰洁, 杨玲珍, 王安帮, 郭东明, 王云才
2009, 58 (5): 3203-3207. doi: 10.7498/aps.58.3203
摘要 +
利用光纤环长外腔光反馈半导体激光器产生了频谱平坦的宽带混沌激光,其对应的激光频谱可有效地隐藏外腔的谐振频率,增加了系统的保密性.通过单向耦合方式,将产生的混沌激光注入到另一个参数相近的半导体激光器中,实现了平坦宽带混沌同步输出,两同步激光器输出的相关系数达到084.同时实验研究了注入强度和主从激光器的频率失谐对同步质量的影响,结果表明在强光注入锁定下,在很大频率失谐范围内均可实现同步,而且注入强度越大,主从激光器输出的相关系数越大,维持混沌同步所允许的频率失谐范围越大.
非线性曝光对三维全息光子晶体禁带特性的影响
任晓斌, 翟天瑞, 任芝, 林晶, 周静, 刘大禾
2009, 58 (5): 3208-3213. doi: 10.7498/aps.58.3208
摘要 +
从理论和实验两方面研究了非线性曝光对全息方法制作光子晶体的影响.使用低折射率材料(n=152)制作了金刚石结构光子晶体,通过控制曝光量使记录介质工作在非线性曝光区域,发现光子禁带的特性得到了明显的改善.并由此提出了用低折射率材料实现全空间禁带的设想.
电流变液调控的连通树枝状结构左手材料
罗春荣, 王连胜, 郭继权, 黄勇, 赵晓鹏
2009, 58 (5): 3214-3219. doi: 10.7498/aps.58.3214
摘要 +
设计了结构单元连通的单一树枝状结构材料模型,通过把连通的树枝状结构材料置于高性能电流变液中,研究了电极间距、内嵌介质的介电常数以及电场强度等对浸入电流变液中树枝状结构左手材料透射峰的影响.实验结果表明,电极间距对样品的左手峰有重要的影响;在容器盒中充满电流变液之后样品的左手峰向低频方向移动;通过改变外加电场强度可以调节左手透射峰,最大调节范围可达140 MHz.
光波段多频负折射率超材料
汤世伟, 朱卫仁, 赵晓鹏
2009, 58 (5): 3220-3223. doi: 10.7498/aps.58.3220
摘要 +
从光波段圆孔形双鱼网结构的负折射材料模型出发,采用基于有限积分技术的CST软件系统研究了原胞结构的改变对负折射行为的影响.数值仿真结果表明,对原胞结构做微小调节也可获得负折射率频带的增大效应.将双鱼网结构改为阶梯形孔洞和半球形孔洞结构,可以在更多的频段里出现负折射率,并且谐振频率发生了一定的红移.半球形孔洞的双鱼网结构可以方便地用化学模板法制备,这为从实验上实现红外及可见光波段的多频负折射材料提供了一种简单可行的方法.
基于双环开口谐振环对的平面周期结构左手超材料
王甲富, 张介秋, 马华, 杨一鸣, 顾超, 屈绍波, 徐卓
2009, 58 (5): 3224-3229. doi: 10.7498/aps.58.3224
摘要 +
通过理论分析和实验仿真,研究了用双环开口谐振环对(double split-ring resonator pairs,DSRRP)实现平面左手超材料的原理,用等效电路理论解释并描述了其负介电常数和负磁导率的产生机理,并对DSRRP在3维左手超材料设计的应用进行了探索性研究.结果表明,DSRRP可以实现小尺寸的平面左手超材料,此外,DSRRP还可以作为用以实现3维左手超材料负磁导率的3维各向异性磁超材料.
材料色散对LPFG双峰谐振效应特性的影响
邓传鲁, 顾铮珗
2009, 58 (5): 3230-3237. doi: 10.7498/aps.58.3230
摘要 +
采用严格的耦合理论,研究了长周期光纤光栅各层材料色散对双峰谐振效应的影响,指出芯层和包层材料色散必须同时考虑才能切实地符合实际情况.分析了材料色散对不同膜层参数下双峰谐振LPFG透射特性的影响,模拟计算了材料色散计及与否时的双峰谐振波长,两种情形下两峰偏差值分别约在1.5—2 nm和6.5—7.5 nm浮动.最后,讨论了材料色散对双峰LPFG传感器灵敏度的影响.结果表明,此类传感器对膜层折射率的分辩率高达10-8,计及材料色散后的等高线图可为传感器灵敏度设计提供精确的参数选择组合.
掺锡As2S8薄膜光折变效应及其在条波导制备中的应用研究
邹林儿, 矶守, 浜中广见, 孙蓓, 陈抱雪, 隋国荣, 王关德
2009, 58 (5): 3238-3242. doi: 10.7498/aps.58.3238
摘要 +
实验研究了Sn1As20S79非晶态半导体薄膜的光折变效应及其膜厚变化的现象,归纳了沉积态样品、退火态样品和光饱和态样品的实验规律,提出和采用紫外光激励的方法试制了Sn1As20S79条形波导,632.8 nm波长导模激励显示该波导具有良好的导波特性.
流体、等离子体和放电
闪电消散过程等离子体温度衰减规律的理论研究
赵学燕, 袁萍, 王杰, 申晓志, 郭逸潇, 乔红贞
2009, 58 (5): 3243-3247. doi: 10.7498/aps.58.3243
摘要 +
利用流体运动方程、连续性方程和能量守恒方程,对自然闪电回击后的消散过程建立数学模型,计算了等离子体温度随时间和空间的变化规律.结果分析表明:在相同的通道半径处,前期温度随时间衰减较快,后期较慢,并且,初始温度越高,衰减越快;随着半径的增大,温度的衰减幅度逐渐减小.同一时刻,半径小的位置温度梯度较小,半径大的位置温度梯度较大.由衰减到NO冻结温度的时间和位置,初步推断氮氧化物(NOx)生成主要在闪电冲击波之后50 ms内、半径R=9 mm的等离子体通道内.
氢离子与里德伯原子碰撞中的电荷转移过程
刘玲, 刘春雷, 王建国, 赵益清, 薛平
2009, 58 (5): 3248-3254. doi: 10.7498/aps.58.3248
摘要 +
应用双中心原子轨道强耦合方法研究了H+与里德伯态原子Li(5d)碰撞的电荷转移过程,计算了电子转移到氢原子各个n,l壳层(这里n为主量子数,l为角量子数)的态选择截面.结果发现,电荷转移的末态主要分布在与初态电子能量5d接近的n=4—7能级,该分布随碰撞能量的变化不大;但俘获末态的l分布对入射离子能量很敏感:在1 keV左右的低能时主要分布在高l的末态,随着碰撞能量增加峰值逐渐向低l方向移动,并在l=

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神光Ⅲ原型1 ns激光驱动黑腔辐射温度实验研究
蓝可, 李永升, 吴畅书, 古培俊, 裴文兵, 贺贤土, 李三伟, 易荣清, 蒋小华, 何小安, 崔延莉, 刘永刚, 丁永坤, 刘慎业
2009, 58 (5): 3255-3261. doi: 10.7498/aps.58.3255
摘要 +
在神光Ⅲ原型装置上,利用八束三倍频激光注入金柱腔靶,开展了光学高温计与软X射线能谱仪测量辐射温度的比对研究;利用功率平衡关系式,分析了神光Ⅲ原型1 ns内爆标准腔、1 ns输运腔的辐射温度与激光功率的关系,得到了两种腔靶X射线转换效率(耦合效率)约为50%—55%.
HT-7上氘等离子体放电时中子注量的测量与分析
钟国强, 胡立群, 朱玉宝, 林士耀, 陈珏铨, 许平, 段艳敏, 卢洪伟
2009, 58 (5): 3262-3267. doi: 10.7498/aps.58.3262
摘要 +
利用三氟化硼(BF3) 和氦三(3He)正比计数管组成的快速时间分辨中子注量探测系统,对HT-7超导托卡马克上氘等离子体放电时光中子和聚变中子的产生机理进行研究.结合γ射线、硬X射线等相关诊断的实验结果,分析了纯欧姆放电和低杂波辅助加热放电时,中子注量信号随时间演化的典型特征.结果表明:HT-7在投入大功率低杂波辅助加热等离子体放电时,能够产生数量可观的氘-氘(D-D)聚变中子.
介质表面高功率微波击穿的数值模拟
蔡利兵, 王建国
2009, 58 (5): 3268-3273. doi: 10.7498/aps.58.3268
摘要 +
研究了用于模拟高功率微波条件下介质表面击穿的静电PIC-MCC模型,并通过自行编写的数值模拟程序模拟了真空及不同气压条件下介质表面击穿过程中的次级电子倍增和气体电离等过程.模拟结果发现,在真空及低气压条件下,电子的主要来源是次级电子倍增,电子数量以两倍于入射场的频率振荡;在高气压情况下,电子的主要来源是气体电离.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
Co掺杂的ZnO稀磁半导体块体的退火热处理研究
彭先德, 朱涛, 王芳卫
2009, 58 (5): 3274-3279. doi: 10.7498/aps.58.3274
摘要 +
采用固相反应法制备了Zn0.95Co0.05O块体样品,并对其进行了不同方式的退火处理.实验表明在锌气氛中500℃退火的样品表现出铁磁性,而在真空中退火的样品却没有磁性,进一步,在锌气氛中1100℃退火的样品虽然表现出铁磁性,但其铁磁性来源于样品在锌气氛中1100℃退火过程中产生了1%左右的Co金属团簇杂质相.另外,在低温时所有样品都表现出较大的正磁电阻,认为正磁电阻效应是由于s-d电子交换相互作用引起的自旋劈裂造成的,而高场时出现的负磁电阻效应则可能归因于磁场
纳米尺度下Sm-Co合金体系中相组成与相稳定性的研究
徐文武, 宋晓艳, 李尔东, 魏君, 李凌梅
2009, 58 (5): 3280-3286. doi: 10.7498/aps.58.3280
摘要 +
建立了纳米晶合金相的热力学模型,可定量描述纳米尺度下合金体系中化合物相的热力学性质,并预测合金相的稳定性及其转变规律.利用该模型全面计算了纳米晶Sm-Co合金体系中各化合物相在不同晶粒尺寸下的摩尔吉布斯自由能随温度的变化关系,预测了纳米尺度下Sm-Co合金体系中各物相的相对稳定性及转变规律.模型预测结果示出,在室温附近,随着纳米晶粒尺寸的减小,某些纳米晶合金相的摩尔吉布斯自由能将由负值变为正值,预示着将向其他更稳定的纳米晶合金相转变,这是与传统粗晶材料中合金相的稳定性仅依赖于温度条件而完全不同的纳米晶合金
外加轴向磁场下碳纳米管场效应晶体管的电学性质
刘红, 印海建
2009, 58 (5): 3287-3292. doi: 10.7498/aps.58.3287
摘要 +
在紧束缚理论的基础上推导出轴向磁场下碳纳米管的能带公式,研究外加磁场下碳纳米管场效应晶体管的电学特性.说明磁场可使碳管的导电性质在金属型和半导体型之间转变,转变的磁场周期为0.50.进一步应用场效应晶体管Natori理论模拟计算了外加磁场对碳纳米管场效应晶体管的电流-电压特性的影响,研究结果显示zigzag管和armchair管的电流随外电压和磁场都有振荡行为,而且两类管的振荡行为有明显差别.
体材料结晶能力的理论预测
胡蕴成, 叶祥熙, 明辰, 宁西京
2009, 58 (5): 3293-3301. doi: 10.7498/aps.58.3293
摘要 +
引入评价晶体材料缺陷的残缺度及描述晶面表面势场的结晶势两个概念,针对Ni,Cu,Al,Ar单质在不同温度条件下的再结晶过程进行了大量的分子动力学模拟,发现残缺度随结晶势的增大而单调地减小,即结晶势越大则形成单晶体能力越强.由于结晶势能够唯一地确定结晶能力并且其计算简单,因此可从理论上快速方便地预测材料形成单晶体的能力.
碳化硅中氦离子高温注入引入的缺陷及其退火行为的光谱研究
张崇宏, 张洪华, 李炳生, 周丽宏, 杨义涛, 付云翀
2009, 58 (5): 3302-3308. doi: 10.7498/aps.58.3302
摘要 +
对氦(He)离子高温(600 K)注入6H-SiC中的辐照缺陷,在阶梯温度退火后演化行为的拉曼光谱和室温光致发光谱的特征进行了分析.这两种方法的实验结果表明,离子注入所产生晶格损伤的程度与注入剂量有关;高温退火导致损伤的恢复,不同注入剂量造成的晶格损伤需要不同的退火温度才可恢复.在阶梯温度退火下呈现出了点缺陷的复合、氦-空位团的产生、氦泡的形核、长大等特性.研究表明:高温(600 K)注入在一定剂量范围内是避免注入层非晶化的一个重要方法,为后续利用氦离子注入空腔掩埋层吸杂或者制备低成本、低缺陷密度的绝缘层
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相分离Eu0.5Sr0.5MnO3体系中的场诱导磁相变及输运特性研究
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2009, 58 (5): 3309-3314. doi: 10.7498/aps.58.3309
摘要 +
研究了半掺杂相分离锰氧化物Eu0.5Sr0.5MnO3样品的结构和电磁输运特性.在半掺杂情况下,该样品呈O′型正交结构,表明样品存在典型的Jahn-Teller畸变;在75 K附近样品的顺磁/反铁磁背景中开始出现铁磁相,在更低的温度42 K,4000 A/m磁场下M-T的场冷曲线和零场冷曲线出现明显分岔,样品的交流磁化率实部随温度的变化曲线中也在42 K观察到尖峰的出现,表现出团簇玻璃行为.在无外加磁场下该样品在
Ca,Be在镁合金中的阻燃作用
郭玉福, 李荣德, 刘贵立
2009, 58 (5): 3315-3318. doi: 10.7498/aps.58.3315
摘要 +
建立了镁合金的晶体,液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了Ca,Be在α-Mg、固/液界面、镁液态中的环境敏感镶嵌能,定义并计算了Mg,Ca及Be与氧的原子亲和能.计算结果表明:Ca,Be在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高,不能稳定固溶于晶体中,因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时Ca,Be扩散到环境能较低的液体中,向液面聚集.由于Ca,Be与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能,聚集在液体表面的Ca,Be将优先与氧结合,生成致密的镁与合金元素的混合氧化物,阻止镁合金燃烧.
Mg合金晶粒细化机理的电子理论研究
刘贵立
2009, 58 (5): 3319-3323. doi: 10.7498/aps.58.3319
摘要 +
采用递归法计算了α-Mg与α-Zr的结构能、原子结合能,Mg/Zr界面能与Mg/液态Mg界面能,Mg中Zr及Zr中Fe,Mn,Si等杂质原子相互作用能.计算发现α-Zr的结构能、原子结合能低于相应的α-Mg,且Mg/Zr界面能低于Mg/液态Mg界面能,从能量角度合理解释了Zr先于Mg从Mg熔体析出,并作为异质核心细化Mg晶粒的实验现象.原子相互作用能的计算结果显示,Zr在Mg中相互吸引形成团簇,并与杂质形成化合物,削弱晶粒细化效果.
p,n型掺杂剂与Mn共掺杂GaN的电磁性质
邢海英, 范广涵, 周天明
2009, 58 (5): 3324-3330. doi: 10.7498/aps.58.3324
摘要 +
采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算Mg,Zn,Si,O和Mn共掺GaN,分析比较共掺杂后的电子结构和磁学性质,并分别用平均场近似的海森伯模型和Zener理论估算共掺杂后体系的居里温度(TC).计算表明:共掺杂后体系均在能隙深处产生自旋极化杂质带,具有半金属性,能产生自旋注入.p型共掺杂(GaN:Mn-Mg\Zn)后体系具有较GaN:Mn更稳定的FM态且能使TC升高;而n型共掺杂(GaN:Mn-Si\O)后体系FM态稳定性
Rh在单壁碳纳米管上吸附的密度泛函理论研究
滕波涛, 蒋仕宇, 杨培芳, 胡娟梅, 吴锋民
2009, 58 (5): 3331-3337. doi: 10.7498/aps.58.3331
摘要 +
本文利用密度泛函理论研究了Rh原子在(6,6)单壁碳纳米管内外的吸附行为. 通过对Rh在单壁碳纳米管上不同吸附位的吸附构型与吸附能的研究发现: Rh吸附在管内、外的洞位最稳定, 且管外吸附比在管内强. 这是由于单壁碳纳米管的卷曲效应使得管外电荷密度比管内大造成的. 态密度分析表明, 吸附在管内外的Rh原子的5s电子均转移到了4d轨道上; Rh原子4d轨道上的电子转移到了(6, 6)碳管上, 使Rh带正电, 碳管带负电. 结合能带分析表明, Rh原子吸附在管内磁性较弱, 而吸附在管外较强.
Au和3d过渡金属元素混合团簇结构、电子结构和磁性的研究
苟秉聪, 顾娟, 王山鹰
2009, 58 (5): 3338-3351. doi: 10.7498/aps.58.3338
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采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了Au与3d过渡元素构成的混合小团簇的结构、稳定性、电子结构及磁性,得到了Au与3d过渡元素构成的混合小团簇的稳定结构.计算结果表明,Au与3d元素可形成大量的低能异构体,特别是有些异构体在结构上极相近,这不同于共价或离子键类型的团簇.与纯过渡金属团簇类似,这类团簇也表现出复杂的磁性.过渡金属元素的磁矩相比体材料而言既有增强的、也有减弱的,与轨道的交换劈裂密切相关.对于基态构型,AuCr2,Au2Cr2
H2O分子在Fe(100), Fe(110), Fe(111)表面吸附的第一性原理研究
赵巍, 汪家道, 刘峰斌, 陈大融
2009, 58 (5): 3352-3358. doi: 10.7498/aps.58.3352
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采用第一性原理研究了H2O分子在Fe(100),Fe(110),Fe(111)三个高对称晶面上的表面吸附.结果表明,H2O分子在三个晶面上的最稳定结构皆为平行于基底表面的顶位吸附结构.H2O分子与三个晶面相互作用的吸附能及几何结构计算结果表明H2O分子与三个晶面的相互作用程度不同,H2O分子与Fe(111)晶面的相互作用最强,其次是Fe(100),相互作用最弱的是Fe(110)表面,而这与晶面原子
递归法研究Pt对Ti合金腐蚀影响
刘贵立
2009, 58 (5): 3359-3363. doi: 10.7498/aps.58.3359
摘要 +
采用递归法计算了Ti及Ti合金的电子态密度、环境敏感镶嵌能、费米能级和格位能等电子结构参量.计算发现Pt在晶体中环境敏感镶嵌能和格位能高于表面,从电子层面证实Pt易在 Ti合金表面偏聚.偏聚在表面的Pt有序能为正值,故Pt以有序相(Pt与Ti的化合物)形式分布在合金表面.晶体表面Pt 与Ti的化合物电极电位较低,它与Ti形成微电池.在腐蚀介质的作用下,Pt与Ti的化合物分解,Pt沉淀到晶体表面造成Pt在合金表面形成凹凸不平的Pt电催化层.Pt电催化层加强Ti钝化作用,从而提高了Ti合金的抗腐蚀能力.
镁/镀镍碳纳米管界面特性电子理论研究
刘贵立, 杨忠华, 方戈亮
2009, 58 (5): 3364-3369. doi: 10.7498/aps.58.3364
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建立了复合材料中(镀镍)碳纳米管/镁界面原子集团模型,采用递归法计算了界面电子结构.计算表明:镀镍碳纳米管与镁形成的界面结构能、原子结合能较低,镍能够加大纳米管/基体界面结构的稳定性,促进界面结合强度的提高;在界面镍镀层中镁原子的相互作用能为正,说明镍镀层中的镁原子相互排斥,不能形成原子团簇,具有有序化倾向,形成起到强化界面作用的有序相;碳、镁原子在未镀镍碳纳米管与镁的界面格位能较高,降低界面稳定性,因而界面比较脆弱.碳纳米管镀镍后,镍使界面处镁、碳的格位能大幅降低,界面稳定性增强.
外掺非典型富勒烯C64Si的几何结构和电子性质计算研究
朱卫华, 唐春梅, 邓开明
2009, 58 (5): 3370-3376. doi: 10.7498/aps.58.3370
摘要 +
采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)中的广义梯度近似(generalized gradient approximation, GGA)对非典型富勒烯C64Si的几何结构和电子性质进行计算研究,发现在C64Si可能稳定存在的四种同分异构体中,Si原子吸附在三个直接相邻五边形的公共原子处形成的外掺杂结构是热力学最稳定的结构,即文中定义的C64Si-1,这和Ge等人对 Si原子在C28
溅射制备非晶氮化镓薄膜的光学性能
贾璐, 谢二庆, 潘孝军, 张振兴
2009, 58 (5): 3377-3382. doi: 10.7498/aps.58.3377
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采用直流磁控溅射方法在不同的氩气-氮气(Ar-N2)气氛中制备了非晶氮化镓(a-GaN)薄膜. X射线衍射分析(XRD)和拉曼光谱(Raman)表明薄膜具有非晶结构. 通过椭偏光谱(SE)得到薄膜的折射率和厚度都随着氩气分量的增多而增大. 紫外—可见光谱(UV-Vis)的测量得到,当氩气分量R,即Ar/(Ar+N2),为0%时,薄膜的光学带隙为3.90eV,比晶体GaN (c-GaN) 的较大,这主要是由非晶结构中原子无序性造成的;而当R
栅极调制纳米线的场增强因子计算
王维彪, 雷达, 曾乐勇, 梁静秋
2009, 58 (5): 3383-3389. doi: 10.7498/aps.58.3383
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利用悬浮球模型和镜像电荷法计算了栅极调制纳米线的顶端表面电场,给出了场发射增强因子表达式β=1/2(3.5+L/r0+W),式中L与r0分别是纳米线长度与顶端表面曲率半径,W是由栅孔半径R、阴极与栅极间距d以及纳米线自身几何参数所决定的函数.结果表明,纳米线长径比对场增强因子的影响很显著;当阴极与栅极间距较近时,场增强因子随d的增加而减小
AB效应对自旋多端输运的影响
杨翀, 姚建明
2009, 58 (5): 3390-3396. doi: 10.7498/aps.58.3390
摘要 +
利用紧束缚近似和格林函数方法,研究了AB效应和AB环对电子自旋输运的影响.计算表明,当在AB环的不同位置上连接相同或不同属性的输出端时,在一些能量范围内,由不同的输出端所输出的自旋流的方向是相反的;当固定入射电子的能量时,在同一磁通范围,从两个输出端输出的自旋流属性也是相反的.从而,可以通过控制AB环的结构和环内的磁通在输出端得到不同属性的自旋流.
GaMnN铁磁共振隧穿二极管自旋电流输运以及极化效应的影响
汤乃云
2009, 58 (5): 3397-3401. doi: 10.7498/aps.58.3397
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通过理论计算研究GaMnN铁磁共振隧穿二极管自旋电流输运特性.理论结果表明在电流特性曲线上出现两个明显的自旋分裂峰.该电流自旋分裂峰和相应的自旋极化随温度的升高而逐渐减小消失.当进一步考虑到GaN异质结界面极化电荷影响时,自旋向下的电流共振峰得到明显增强,同时电流的自旋极化也得到相应的提高.在一定的极化电荷条件下,可以获得较高的自旋极化电流.
新型混合离子-电子导体Sm0.9Ca0.1Al1-xMnxO3-δ的制备及其电性能研究
沈湘黔, 卫婷, 彭田贵, 张誉, 娄可行, 向军
2009, 58 (5): 3402-3408. doi: 10.7498/aps.58.3402
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采用有机凝胶法结合固相烧结技术制备了单相的Sm0.9Ca0.1Al1-xMnxO3-δ(SCAM, x=0.1—0.5)新型混合离子-电子导体.通过TG-DTA,XRD和直流四引线法研究了凝胶前驱体的热分解和相转化过程、烧结体的结构、相稳定性、导电性能及其电输运机理.结果表明,凝胶前驱体在900℃焙烧5h可以形成完全晶化的四方钙钛矿相纳米粉体
背势垒层结构对AlGaN/GaN双异质结载流子分布特性的影响
张进成, 郑鹏天, 董作典, 段焕涛, 倪金玉, 张金凤, 郝跃
2009, 58 (5): 3409-3415. doi: 10.7498/aps.58.3409
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首先通过一维自洽求解薛定谔/泊松方程,研究了AlGaN/GaN双异质结构中AlGaN背势垒层Al组分和厚度对载流子分布特性的影响.其次利用低压MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长出具有不同背势垒层的AlGaN/GaN双异质结构材料,通过汞探针CV测试验证了理论计算的正确性.理论计算和实验结果均表明,随着背势垒层Al组分的提高和厚度的增加,主沟道中的二维电子气面密度逐渐减小,寄生沟道的二维电子气密度逐渐增加;背势垒层Al组分的提高和厚度的增加能有效的增强主沟道的二维电子气限域性,但是却带来了较高的
厚度对MOCVD生长InN薄膜位错特性与光电性质的影响
汤晨光, 陈涌海, 王占国, 张曾, 张荣, 谢自力, 刘斌, 修向前, 李弋, 傅德颐, 陆海, 陈鹏, 韩平, 郑有炓
2009, 58 (5): 3416-3420. doi: 10.7498/aps.58.3416
摘要 +
研究了金属有机物化学气相沉积法制备的不同厚度InN薄膜的位错特性与光电性质.基于马赛克微晶模型,通过X射线衍射非对称面摇摆曲线测量,拟合出样品刃型位错密度分别为4.2×1010cm-2和6.3×1010cm-2,并发现样品的微晶扭转角与位错密度随薄膜厚度增加而减小.通过室温霍尔效应测量得到样品载流子浓度分别为9×1018cm-3和1.2×1018cm
InGaN/GaN多量子阱蓝色发光二极管的实验与模拟分析
徐文兰, 李为军, 张波, 陆卫
2009, 58 (5): 3421-3426. doi: 10.7498/aps.58.3421
摘要 +
分别采用量子阱模型和量子点模型对蓝色InGaN/GaN多量子阱发光二极管电学和光学特性进行模拟,并和实验测量结果进行了比对,结果发现,量子点模型的引入,很好地解决了I-V和电致发光二方面的实验与理论模型间符合程度不好的问题.同时,在I-V曲线特性模拟中发现,在量子点理论模型的基础上,只有考虑到载流子的非平衡量子传输效应,才能得到和实验相接近的I-V曲线,揭示着在InGaN/GaN 多量子阱发光二极管电输运特性中,载流子的非
基于NPB的垂直构型有机发光晶体管的光电特性研究
杨盛谊, 杜文树, 齐洁茹, 娄志东
2009, 58 (5): 3427-3432. doi: 10.7498/aps.58.3427
摘要 +
通过将有机空穴阻挡材料BCP薄层插入垂直构型有机发光晶体管器件ITO/NPB(40nm)/Al(30nm)/NPB(20nm)/Alq3(55nm)/Al中的不同位置对器件光电特性的影响来研究器件漏电流较大的原因以及器件中具体的载流子过程.充分证明了栅极注入的空穴对沟道中的电流有贡献.进而通过用LiF薄层修饰漏极来增强电子的注入并减小漏电流,得到了相对稳定的发光晶体管器件,其发光强度有很大提高并可很好地由栅极电压来进行调控.更换发光材料层容易得到不同颜色的发光晶体管.
Ta和TaN底电极对原子层淀积HfO2介质MIM电性能的影响
许军, 黄宇健, 丁士进, 张卫
2009, 58 (5): 3433-3436. doi: 10.7498/aps.58.3433
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以Ta,TaN为衬底,采用原子层淀积方法制备高介电常数HfO2介质,比较研究了不同衬底电极对金属-绝缘体-金属(MIM)电容的性能影响.结果表明,采用TaN底电极能够获得较高的电容密度和较小的电容电压系数(VCC),在1MHz下的其电容密度为7.47fF/μm2,VCC为356ppm/V2和493ppm/V,这归因于TaN底电极与HfO2介质之间良好的界面特性.两种电容在3?V时漏电流为5×10-8
半导体超晶格系统中的磁电调控电子自旋输运研究
王如志, 宋雪梅, 魏金生, 严辉, 袁瑞玚
2009, 58 (5): 3437-3442. doi: 10.7498/aps.58.3437
摘要 +
通过采用转移矩阵方法求解自旋电子隧穿过程,理论研究了半导体超晶格系统中电子自旋输运的磁电调控行为.结果表明:仅对超晶格系统施以磁调制,隧穿系数将出现自旋分裂,随磁场增强,电导自旋极化率变大且展宽于费米能区;若选取不变磁场情况,同时施以间隔周期电场调制,超晶格的电子极化率将有更为显著地提高.进一步发现,随电场强度的改变,电子自旋输运行为显然存在两个明显不同区域,下自旋电子将在不同调制区域表现为不同的变化趋势.然而,若对周期磁超晶格施加间隔两周期的电调制,自旋电导输运的临界行为消失,电导极化率在高能区的共振峰
氢氟酸刻蚀对Ni/6H-SiC接触性质的作用
陈之战, 严成锋, 肖兵, 施尔畏, 黄维, 陈博源, 张静玉
2009, 58 (5): 3443-3447. doi: 10.7498/aps.58.3443
摘要 +
采用浓度为10%的氢氟酸(HF)刻蚀6H-SiC单晶片,研究了HF刻蚀时间对Ni/6H-SiC接触性质的影响.经24?h刻蚀的SiC基片在溅射Ni层后,其接触表现良好线性的电流-电压(I-V)曲线.低于这个腐蚀时间的接触具有明显的势垒,但在大于1000℃快速退火后,也得到了良好线性的I-V曲线.X射线衍射(XRD)和俄歇能谱(AES)深度元素分析表明Ni2Si和C是快速退火后的主要产物.XRD和低能反射电子能量损失谱表明表层的C
铁磁/半导体/铁磁结构的双量子环自旋输运的特性
杜坚, 李春光, 秦芳
2009, 58 (5): 3448-3455. doi: 10.7498/aps.58.3448
摘要 +
研究了与铁磁/半导体/铁磁结构相关的双量子环自旋输运的规律,研究结果表明:总磁通为零条件下,铁磁电极磁化方向反平行时,双量子环与单量子环相比提高了自旋电子透射概率的平均值.铁磁电极磁化方向平行时,双量子环对提高自旋向下电子平均透射概率的效果更明显;双量子环受到Rashba自旋轨道耦合作用影响时,自旋电子的平均透射概率明显高于单量子环,即使再加上外加磁场的影响,透射概率较高这一特征依然存在;双量子环所含的δ势垒具有阻碍自旋电子输运的作用,随δ势垒强度Z的增大透射概率
聚合物P3HT在不同退火温度下的空穴传输特性
尹丽琴, 彭俊彪
2009, 58 (5): 3456-3460. doi: 10.7498/aps.58.3456
摘要 +
运用交流阻抗方法系统研究了单空穴注入型器件ITO/PEDOT/P3HT/Ag(P3HT:poly(3-hexylthiophene))在多种退火温度下的电容-频率变化关系,推算出样品中相应条件下的空穴迁移率,发现退火温度对空穴迁移率有明显影响,未经过退火的样品空穴迁移率为10-4cm2/Vs数量级,迁移率数值基本不随电场强度的改变而变化,退火后样品的空穴迁移率有明显提高,约为10-3cm2/Vs数量级,此时,空穴迁移率
制备工艺对Zn1-xMgxO薄膜结构及光学性能的影响
王伟娜, 方庆清, 周军, 王胜男, 闫方亮, 刘艳美, 李雁, 吕庆荣
2009, 58 (5): 3461-3467. doi: 10.7498/aps.58.3461
摘要 +
采用脉冲激光沉积(PLD)方法在单晶Si(100)衬底上沿c轴方向生长单晶Zn1-xMgxO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱(PL)研究了膜厚、Mg含量、退火温度及氧气氛等制备工艺对Zn1-xMgxO薄膜的结构、形貌和光学性质的影响.实验结果表明,Mg含量x≤0.15时, Zn
柱状与孔状图形衬底对MOVPE生长GaN体材料及LED器件的影响
江洋, 罗毅, 汪莱, 李洪涛, 席光义, 赵维, 韩彦军
2009, 58 (5): 3468-3473. doi: 10.7498/aps.58.3468
摘要 +
在柱状图形蓝宝石衬底(PSS-p)和孔状图形蓝宝石衬底(PSS-h)上外延了GaN体材料和LED结构并进行了详细对比和分析.X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)测试结果表明,PSS-h上体材料的晶体质量和表面形貌都优于PSS-p上体材料的特性,通过断面扫面电子显微镜(SEM)照片看出PSS-h上GaN的侧向生长是导致这种差异的原因.另外,基于PSS-p和PSS-h上外延的LED材料制作而成的器件结果表明,其20?mA下光功率水平相比普通蓝宝石衬底(CSS)分别提高了46%和33%.通过变温光荧光
单层有机器件的电子传输特性的数值模拟
胡玥, 饶海波
2009, 58 (5): 3474-3478. doi: 10.7498/aps.58.3474
摘要 +
在漂移扩散模型的基础上建立了单层有机器件的模型,包括了电荷注入、传输、空间电荷效应和陷阱的影响.电荷注入考虑了热电子发射电流和隧道电流.模拟得到的结果和文献中报道的实验测试数据一致.模拟研究了各个因素对器件J-V曲线的影响,电流和器件长度成反比,电流随着空穴注入势垒的减小而增加.电子注入势垒从1.7 eV减少到0.5 eV时,电流随着电子注入势垒的减小而减小,这主要是因为有机材料中电子迁移率太小,电子注入电流的增加可以忽略,而电子注入势垒的减小使内建势增加,在同样的电压下,场强
铁磁形状记忆合金Mn2NiGa中应力诱发马氏体相的结构和磁性
李敏, 于世丹, 崔启良, 周强, 马丽, 朱志永, 陈京兰, 吴光恒
2009, 58 (5): 3479-3484. doi: 10.7498/aps.58.3479
摘要 +
采用金刚石对顶砧高压装置(DAC)和同步辐射X射线光源法,对Heusler类型的磁性形状记忆合金Mn2NiGa的结构进行了原位高压X射线衍射测量,并对卸载后的受压样品进行了磁测量.实验观察到材料在室温下分别在0.77 GPa和20 GPa压力下发生了两次不可逆结构相变:马氏体相变和两种不同马氏体间的等结构相变.同时加压使马氏体结构中产生了大量的缺陷,造成了严重的晶格畸变,致使马氏体结构的矫顽力提高了近10倍,达到204 kA/m.结果发现,加压处理造成样品马氏体相饱和磁化强度的大幅度
三角对称下3d3离子2E态g因子性质研究
魏群
2009, 58 (5): 3485-3490. doi: 10.7498/aps.58.3485
摘要 +
采用完全对角化方法,以尖晶石结构的ZnAl2O4:Cr3+,ZnGa2O4:Cr3+和MgAl2O4:Cr3+系列晶体为例,联系晶格局域结构,对三角对称下3d3离子2E态g因子性质进行了研究.研究中考虑了包括自旋与自旋相互作用、自旋与另一轨
单相ABO3型多铁材料的磁电耦合及磁电性质研究
葛存旺, 方靖淮, 仲崇贵, 蒋青
2009, 58 (5): 3491-3496. doi: 10.7498/aps.58.3491
摘要 +
实验发现多铁性钙钛矿物质YMnO3和BiMnO3在接近磁有序相变温度时,其介电常数和正切损失会出现异常,这些现象说明在物质的磁性和介电性质之间存在耦合.通过对系统磁性和铁电性之间可能磁电耦合方式的分析,考虑在系统哈密顿量中加入与自旋关联和极化相关的耦合项,对铁电子系统应用软模理论,对磁性运用基于海森伯模型的量子平均场近似,研究了外磁场诱导的极化、介电的变化和外电场诱导的磁化的变化等,并将以上结果与实验进行了比较和分析,较为合理地解释了一些多铁钙钛矿物质中的磁电现
[(SrTiO3)n/(SrTi0.8Nb0.2O3)m]20/LaAlO3超晶格的制备及其激光感生热电电压效应
秦毅, 张辉, 谈松林, 刘婷, 张鹏翔
2009, 58 (5): 3497-3502. doi: 10.7498/aps.58.3497
摘要 +
采用脉冲激光沉积(PLD)镀膜技术在倾斜10°的LaAlO3(100)单晶衬底上制备了(SrTiO3)n/(SrTi0.8Nb0.2O3)m系列超晶格.在超晶格薄膜的XRD图谱中清楚地观察到周期调制的卫星峰结构.从卫星峰的分布计算了超周期,进而得到了在生长SrTiO3和SrTi0.8Nb0.2<
利用FePt/Au多层膜结构制备垂直磁记录L10-FePt薄膜
李宝河, 冯春, 詹倩, 滕蛟, 李明华, 姜勇, 于广华
2009, 58 (5): 3503-3508. doi: 10.7498/aps.58.3503
摘要 +
利用磁控溅射方法在100℃的MgO单晶基片上制备了[FePt/Au]10多层膜,并研究了采用FePt/Au多层膜结构对FePt薄膜的有序化温度、矫顽力(HC)、垂直磁各向异性、晶粒尺寸以及颗粒间磁交换耦合作用的影响.磁性测试结果表明:FePt/Au多层膜在退火后具有较高的HC、良好的垂直磁各向异性、较小的晶粒尺寸且无磁交换耦合作用.截面高分辨电镜分析表明:Au可以缓解MgO和FePt之间较大的晶格错配,从而促进薄
垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转
鲜承伟, 张庆香, 徐劲松, 赵国平
2009, 58 (5): 3509-3514. doi: 10.7498/aps.58.3509
摘要 +
运用微磁学方法结合物质参数探究了垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转过程,计算出成核场、钉扎场以及磁滞回线随Ls(软磁相厚度)的变化,并与相关的实验和理论数据进行比较.由于考虑了退磁能量项,垂直取向的成核场比平行取向时低,在外磁场还没有反向时就发生了成核.随着软磁相厚度的增加,理论矫顽力从等于成核场(同时也等于钉扎场),到等于钉扎场,再到小于钉扎场,矫顽力机理由成核变为钉扎.
双层纳米磁电薄膜模型及分析
王磊, 杨成韬, 解群眺, 叶井红
2009, 58 (5): 3515-3519. doi: 10.7498/aps.58.3515
摘要 +
以层状磁电复合材料弹性力学模型为基础,建立了自由状态下双层纳米磁电薄膜的弹性力学模型,并以此为基础简单介绍了推导其磁电电压系数表达式的方法.计算了CoFe2O4/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3双层纳米复合薄膜的磁电电压系数理论值,分析结果表明基片对薄膜存在强烈的夹持效应,而且基片对压电与磁致伸缩两相材料间最佳体积比有一定的影响.
直流偏压对压力诱导反铁电陶瓷去极化性能的影响
戴中华, 姚熹, 徐卓
2009, 58 (5): 3520-3524. doi: 10.7498/aps.58.3520
摘要 +
采用掺铌的锆钛锡酸铅(PNZST)反铁电陶瓷作为研究对象,研究了不同的直流电场作用下,等静压力诱导极化态反铁电陶瓷发生去极化过程(同时发生铁电/反铁电相变)的规律.当极化态样品两端电场强度为6 kV/cm时,去极化压力为128.8 MPa;当极化态样品两端电场强度为-6 kV/cm时,去极化压力为74.2 MPa.在与极化电场方向相反的外加电场作用下极化态样品具有较小的去极化压力.讨论了外加直流电场影响极化态反铁电陶瓷去极化压力的内在机理.得到了不同外置电场下的去极化压力,并绘制了该材料的外加直流电场(<
聚四氟乙烯和氟化乙丙烯共聚物复合膜的压电性
张晓青, 黄金峰, 王学文, 夏钟福
2009, 58 (5): 3525-3531. doi: 10.7498/aps.58.3525
摘要 +
以多孔PTFE膜为骨架,而以致密(非多孔)FEP膜为储电介质层的孔洞结构复合压电驻极体膜的制备方法.利用正压电效应,测量了复合膜的准静态压电系数d33;研究了压电系数的热稳定性和复合膜中空间电荷的动态特性;并通过介电谐振谱的分析,比较了这类复合膜的准静态和动态压电系数.结果表明:FEP和PTFE复合膜压电驻极体的准静态压电系数d33可以达到300 pC/N.经90℃老化20 h 后的d33仍保持在初
带缺陷结构的二维磁性光子晶体的数值模拟分析
张浩, 赵建林, 张晓娟
2009, 58 (5): 3532-3537. doi: 10.7498/aps.58.3532
摘要 +
利用频域有限差分方法分析了多种带缺陷结构二维磁性光子晶体(二重对称,四重对称和六重对称结构)的法拉第旋转角与椭圆率的变化特性.结果表明:在这些结构中,光波均被局域在中心缺陷处;同时,对于具有四重对称轴结构的材料,在其法拉第旋转角增加的同时,出射光波的椭圆率没有明显的增加;但对于不具有四重对称轴结构的材料,其法拉第旋转角增加的同时,出射光波的椭圆率也在增加.因此,只有在具有四重对称轴结构的二维磁性光子晶体中引入缺陷,才能很好地抑制光波偏振态的变化.这种带缺陷的二维磁性光子晶体结构有可能用于制作磁性光子晶体光
CS2在C6H6中的弱费米共振特性及对Bertran公式修正
曹彪, 左剑, 里佐威, 欧阳顺利, 高淑琴, 陆国会, 姜永恒
2009, 58 (5): 3538-3542. doi: 10.7498/aps.58.3538
摘要 +
通过测量CS2在C6H6中不同浓度的拉曼光谱,观察到了纯CS2与溶液中的v1—2v2费米共振明显不同.用Bertran方程,计算了费米共振特性参数.结果表明,随着CS2浓度降低,两光谱强度比R=Iv1/I2v2减小,耦合系数W增加,其他参数
本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的时-空分辨吸收光谱研究
余华梁, 张秀敏, 滕利华, 文锦辉, 林位株, 赖天树
2009, 58 (5): 3543-3547. doi: 10.7498/aps.58.3543
摘要 +
发展了一种时-空分辨圆偏振光抽运-探测光谱及其理论,并用于本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的实验研究.获得室温下本征GaAs量子阱中的“自旋双极扩散系数”为Das=37.5±15 cm2/s.此结果比用自旋光栅法测量到的掺杂GaAs量子阱中电子自旋扩散系数小.解释为是由于“空穴库仑拖曳”效应减慢了电子自旋波包的扩散输运.
半金属锑薄膜中电子动力学研究
王阳, 吴谊群, 陈宇辉, 左方圆, 赖天树
2009, 58 (5): 3548-3552. doi: 10.7498/aps.58.3548
摘要 +
采用时间分辨抽运-探测透射光谱,研究了不同波长和不同激发流密度下半金属Sb薄膜的超快电子动力学过程.透射变化率的时间延迟扫描曲线显示在延迟零点附近出现强的振荡,正的吸收饱和峰在亚皮秒时间内衰减为负的吸收增强峰.之后,负的吸收增强峰在数皮秒时间内甚至再次演变为吸收饱和.正饱和峰和负吸收峰幅度正比于激发流密度和光波长.对这些现象进行了分析,引入“缺陷”态模型及考虑“缺陷”态对光激发电子的快速俘获和逐渐释放,能够合理、半定量地解释实验观察到的所有现象.
动力学研究AlN/α-Al2O3(0001)薄膜生长初期的吸附与扩散
冯玉芳, 杨春, 余毅
2009, 58 (5): 3553-3559. doi: 10.7498/aps.58.3553
摘要 +
采用基于第一性原理的从头计算分子动力学方法,计算了300—800℃下AlN吸附过程与系统能量、动力学轨迹以及扩散系数.研究表明,吸附过程由物理吸附、化学吸附和表面稳定态三个阶段组成,在吸附成键过程中,温度越高,粒子平均表面扩散能力增强.N原子的扩散系数大于Al原子的扩散系数,尤其是在物理吸附阶段.在较高温度条件下(大于700℃),N的解吸附作用明显增强,不利于AlN的稳定吸附生长,500—700℃之间的温度有利于AlN在α-Al2O3(0001)表面的稳定吸附生
MBE生长PbSe/PbSrSe量子阱结构的光致中红外发光的研究
蔡春锋, 吴惠桢, 斯剑霄, 孙艳, 戴宁
2009, 58 (5): 3560-3564. doi: 10.7498/aps.58.3560
摘要 +
研究了分子束外延技术生长的PbSe/PbSrSe多量子阱结构的中红外光致荧光现象.高分辨率X射线衍射(HRXRD)谱观察到了多量子阱所特有的多级卫星峰,表明量子阱界面陡峭.变温光致荧光谱测量显示量子阱结构对电子空穴有强的限制效应,在相同温度下,量子阱样品的荧光峰峰位相对PbSe体材料有一定的蓝移.发现量子阱样品的荧光强度同温度有关,温度从150 K上升到230 K时,荧光强度逐渐增大,温度继续升高,荧光强度缓慢下降,但在高于室温时,仍能观察到较强的荧光发射,这说明该量子阱结构材料具有应用于室温工作的中红外
Dy含量对红色长余辉发光材料Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+性能的影响
崔彩娥, 王森, 黄平
2009, 58 (5): 3565-3571. doi: 10.7498/aps.58.3565
摘要 +
采用溶胶凝胶法制备了Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+红色长余辉发光材料,利用X射线衍射仪对材料的物相进行了分析,结果表明,1200℃下制备的样品的物相为Sr3Al2O6,少量的Eu和Dy掺杂没有影响样品的相组成.采用荧光分光光度计、照度计测定了样品的发光特性.结果表明Sr3Al2O
乙醇-水团簇分子形成激基缔合物及荧光发射机理研究
刘莹, 倪晓武
2009, 58 (5): 3572-3577. doi: 10.7498/aps.58.3572
摘要 +
紫外光照射具有特殊结构的长链式乙醇-水团簇分子时,处于激发态和基态的分子形成了分子间激基缔合物,并发射荧光.根据实验结果分析和能量转移理论可知,激发态单分子和激基缔合物间形成了电子迁移洛合物并发生了能量转移.根据Mulliken理论对电子迁移洛合物进行量子力学处理,得出了团簇分子在基态和激发态能量EbN和EbE以及由于电子迁移而引起的静电相互作用能Es;根
一种侧链共轭聚噻吩衍生物薄膜的三阶非线性光学响应
肖奇, 邱少君, 许培培, 刘建群, 高潮, 侯超奇
2009, 58 (5): 3578-3583. doi: 10.7498/aps.58.3578
摘要 +
合成了一种侧链共轭的聚噻吩衍生物聚3-(5′辛基-噻吩乙烯基)噻吩(POTVTh),并通过溶液旋涂制备了聚合物薄膜.吸收光谱显示该聚合物薄膜具有较小的禁带宽度和宽的光谱响应.采用Z扫描技术在800 nm下用飞秒激光器研究了该聚合物薄膜的三阶非线性光学特性,非线性吸收系数为5.63×10-7cm/W,非线性折射率为-6.38×10-11 cm2/W,三阶非线性极化率为4.21×10-9esu,比侧链未共轭的
应用蒙特卡罗模拟进行正电子发射断层成像仪散射特性分析
山田亮子, 渡边光男, 高飞, 刘华锋
2009, 58 (5): 3584-3591. doi: 10.7498/aps.58.3584
摘要 +
通过使用基于Geant4的蒙特卡罗模拟代码GATE对全身用全3D正电子发射断层成像仪和含有挡板的2D/3D小动物用正电子发射断层成像仪进行建模,系统地分析了3D采集条件下正电子发射断层成像仪的散射分数、散射分布、多次散射、视野外散射四个主要方面和2D采集条件下挡板对散射分数和散射分布的影响.针对全3D散射校正的难点: 多次散射和视野外散射,设计了附加实验,拟合得到了多次散射光子的百分比随体模横截面积变化的关系和不同环的位置受到视野外散射光子的影响;针对2D散射校正,对挡板引入的散射光子进行分离,单独分析,
变周期慢波系统内同步问题的研究
徐翱, 王文祥, 魏彦玉, 宫玉彬, 王战亮, 付成芳, 殷海荣
2009, 58 (5): 3592-3596. doi: 10.7498/aps.58.3592
摘要 +
由于行波管的工作依赖于其慢波系统中的电子注与沿轴传输交变电磁场之间的相互作用而完成,而这样的相互作用要求沿轴传输的交变电磁场必须与电子注有着近乎同步的速度,所以慢波系统内的同步问题就成了研究行波管的一个很重要的问题.而变周期慢波系统是将一般慢波系统的周期进行变化而形成的,它可以比原周期慢波系统有着更宽的带宽,更高的互作用效率,还可以选择空间谐波.本文分析了变周期慢波系统内的空间谐波,提出了使慢波系统内的一次空间谐波一直与电子注同步所需要满足的原则,最后以变周期折叠波导为例,证明了这个原则.