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Vol. 59, No. 1 (2010)

2010年01月05日
总论
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核物理学
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原子和分子物理学
原子和分子物理学
唯象论的经典领域
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流体、等离子体和放电
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凝聚物质:结构、热学和力学性质
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凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
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物理学交叉学科及有关科学技术领域
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地球物理学、天文学和天体物理学
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领域
总论
广义非完整力学系统的Lie对称性与Noether守恒量
董文山, 黄宝歆
2010, 59 (1): 1-6. doi: 10.7498/aps.59.1
摘要 +
研究广义非完整力学系统的Lie对称性与Noether 守恒量, 建立Lie对称性的确定方程、限制方程和附加限制方程,给出结构方程和Noether 守恒量的形式,研究Lie对称性的逆问题,并举算例说明结果的应用.
一般完整力学系统Mei对称性的一种守恒量
刘仰魁
2010, 59 (1): 7-10. doi: 10.7498/aps.59.7
摘要 +
研究一般完整力学系统的Mei对称性直接导致的一种守恒量,给出系统的Mei对称性的定义和判据方程,得到系统Mei对称性直接导致的一种守恒量的条件和形式,并举例说明结果的应用.
动力学系统Noether对称性的几何表示
刘畅, 陈向炜, 赵永红
2010, 59 (1): 11-14. doi: 10.7498/aps.59.11
摘要 +
利用现代微分几何方法研究了Lagrange系统、Hamilton系统和Birkhoff系统的Noether对称性,并导出系统相应的Noether守恒量,最后给出了应用算例.
关于Birkhoff表示的Lagrange像的研究
丁光涛
2010, 59 (1): 15-19. doi: 10.7498/aps.59.15
摘要 +
研究运动微分方程Birkhoff表示的Lagrange像.得出二阶Lagrange函数应满足的条件,在此条件下广义Lagrange方程为二阶微分方程组;提出新的求解Lagrange力学逆问题路线;指出在此问题研究中曾发生过的失误.举例说明所得结果的应用.
自治广义Birkhoff系统的平衡稳定性
张毅
2010, 59 (1): 20-24. doi: 10.7498/aps.59.20
摘要 +
研究广义Birkhoff系统的平衡稳定性问题.建立了自治广义Birkhoff系统的平衡方程;给出了自治广义Birkhoff系统的一次近似方程,利用Lyapunov一次近似理论,建立了系统平衡状态稳定性的判据;构建了Lyapunov函数,利用Lyapunov直接法,建立了自治广义Birkhoff系统平衡状态稳定性的判据.给出了若干算例以说明结果的应用.
对于具有大范围运动和非线性变形的柔性梁的有限元动力学建模
和兴锁, 邓峰岩, 吴根勇, 王睿
2010, 59 (1): 25-29. doi: 10.7498/aps.59.25
摘要 +
研究具有大范围运动和非线性变形的柔性梁的有限元动力学建模.采用有限元方法对梁结构进行离散,利用Lagrange方程建立系统的精确动力学方程.该方程不仅增加了新的表征纵向、横向、侧向弯曲变形,以及扭转变形的耦合项,同时包含了变形运动与大范围运动之间的相互耦合项.
二维颗粒体系单轴压缩形成的力链结构
张国华, 孙其诚, 金峰, 王光谦
2010, 59 (1): 30-37. doi: 10.7498/aps.59.30
摘要 +
从接触力、能量分布和接触网络结构特点出发,提出了强力链的力大小(Fc)判据(Fc大于平均接触力〈F〉)和角度θc判据(θc=180/〈Z〉,其中〈Z〉是平均配位数),指出强力链和弱力链是本质不同的两类结构存在于颗粒体系中,其中强力链网络与体系的宏观性质直接相关.以二维颗粒体系的单轴压缩为例,计算发现了强力链长度的幂率分布规
一类时滞非线性相对转动系统的Hopf分岔与周期解的稳定性
刘彬, 张业宽, 刘爽, 闻岩
2010, 59 (1): 38-43. doi: 10.7498/aps.59.38
摘要 +
讨论了一类时滞非线性相对转动系统的Hopf分岔现象,给出了系统产生Hopf分岔的临界时滞条件,利用多尺度法研究了系统在主共振情况下时滞参数对分岔方向和周期解稳定性的影响,最后,用数值模拟对所得结论进行验证.
正压Rossby波扰动能量
吴海燕, 张立凤, 李刚, 张亮
2010, 59 (1): 44-53. doi: 10.7498/aps.59.44
摘要 +
利用Fourier变换方法,研究准地转近似下beta平面上绝热、无摩擦、无强迫耗散的正压大气Rossby波扰动能量在有限时段内的快速发展和衰减情形.给出线性正压位势涡度方程扰动流函数的解析解,并进一步分析扰动能量与东西波数、南北波数、基流切变和黏性系数之间的关系.
一个(3+1)维孤子方程的周期解
吴勇旗
2010, 59 (1): 54-59. doi: 10.7498/aps.59.54
摘要 +
利用Hirota方法及Riemann theta函数得到了一个(3+1)维孤子方程的周期解.在极限情况下,该周期解退化为孤子解.另外,利用计算机技术和Mathematica绘制了解的三维曲面图.
具有能量输入/输出的固体层中孤立波的传播及相互作用特性
满达夫, 那仁满都拉
2010, 59 (1): 60-66. doi: 10.7498/aps.59.60
摘要 +
首先利用直接微扰方法,确定了孤立波的放大或衰减与孤立波的初始幅度以及介质的结构参数之间的关系.然后利用线性化技术构造出一种四阶精度的差分格式,并对孤立波在细观结构固体层中传播及不同幅度的孤立波的相互作用进行了数值模拟,从而得到在适当条件下细观结构固体层中孤立波传播时可以衰减、放大也可以稳定传播,且相互作用不影响它们这种传播特性.
同伦分析法在求解耗散系统中的应用
石玉仁, 杨红娟
2010, 59 (1): 67-74. doi: 10.7498/aps.59.67
摘要 +
利用同伦分析法求解了KdV-Burgers方程,得到了它的解析近似解,该解与精确解符合得非常好.结果表明同伦分析法在求解某些耗散系统时,仍然是一种行之有效的方法.
一种全光纤型观测光波粒二象性的方法
王素梅, 马海强, 李林霞, 吴张斌, 焦荣珍
2010, 59 (1): 75-79. doi: 10.7498/aps.59.75
摘要 +
提出一种结构简单、实验现象明显的光波粒二象性观测方案,本方案以波的相干叠加突出显示光的波动性,以粒子在50/50分束器的路径随机选择特性突出显示光的粒子性.以衰减强激光脉冲为光子源,在实验室获得的干涉对比度超过99%,单粒子特性超过90%.实验结果表明此方案有望在实际得到广泛应用.
双模压缩真空态和纠缠相干态的一维势垒散射
陈星, 夏云杰
2010, 59 (1): 80-86. doi: 10.7498/aps.59.80
摘要 +
分析了双模压缩真空态和纠缠相干态的一维势垒散射问题,结果表明,两种散射态的纠缠度都随势垒的透射系数呈类抛物线关系,且抛物线谷底对应半反半透势垒.前者的纠缠度还随入射压缩因子呈类抛物线关系,后者随入射纠缠呈线性关系.两种散射的保真度都可以由透射系数的增加而得到提高,但前者还会随入射压缩因子的增大而降低,后者随入射相干态模的增加而降低.
利用三平面腔镜共焦腔产生多模压缩光束
毕思文, 王利, 王果果
2010, 59 (1): 87-91. doi: 10.7498/aps.59.87
摘要 +
设计了一种阈值下的简并光学参量振荡腔用于产生多模压缩光束,并且利用“薄晶体近似”的方法分析了这个光学参量振荡腔,得到了输出多模压缩光束的噪声谱.数值模拟了多模压缩光束的压缩度和抽运光场或者振荡腔的失谐量之间的关系,得出只有适当选择本底光的相位,抽运光的幅度以及共焦腔的失谐量时,才可以探测到好的信号场噪声谱压缩度.
Kerr-Newman黑洞的熵修正
曾晓雄
2010, 59 (1): 92-96. doi: 10.7498/aps.59.92
摘要 +
基于Majhi等人最近的工作,利用狄拉克方程,在半经典近似外讨论了Kerr-Newman黑洞的熵修正.在单位制G=c=kB=1下,由于普朗克常数与普朗克长度,普朗克质量和普朗克电荷的平方成正比,作用量的量子修正项与半经典项的比例常数被选为(Mrh-Q2/2)-1.结合视界方程的微分形式和黑洞热力学第一定律,本文得到了荷电稳
单层丝阵负载Z箍缩内爆辐射特性研究
夏广新, 章法强, 许泽平, 徐荣昆, 陈进川, 宁家敏
2010, 59 (1): 97-102. doi: 10.7498/aps.59.97
摘要 +
在电流3—4 MA的Angara-5-1脉冲装置上进行了单层钨丝阵Z箍缩实验,利用具有坪响应的X射线功率谱仪获得X射线功率,利用X射线纳秒分幅相机获得等离子体内爆辐射区图像.在丝阵直径相同时,实验得到较细的丝直径使得内爆较早,收缩比较大;较大的丝间隙使得内爆早期丝间等离子体不能有效的融合,而是较孤立的等离子体簇向内箍缩;较大的丝直径和丝间隙导致不稳定性波长较大.在丝阵直径不同,丝直径相当时,实验得到较大的丝阵直径内爆启动较早,具有较大的内爆速度,但等离子体在内爆过程中较分散.另外,较大的丝直径和丝阵直径使
一种基于布朗粒子的混合搜索模型
濮存来, 裴文江, 王少平
2010, 59 (1): 103-110. doi: 10.7498/aps.59.103
摘要 +
基于网络上的布朗粒子运动基本原理,提出了一种单粒子和多粒子相结合的混合搜索模型.该模型将一次搜索过程分成单粒子搜索与多粒子搜索两个阶段,既克服了单粒子搜索效率低下的缺点,又降低了多粒子搜索的硬件代价.在各种复杂网络拓扑上实施该模型,并与混合导航模型进行比较.结果表明,混合搜索模型的平均搜索时间收敛更快,硬件代价更小.将度大优先的目标选择策略与混合搜索模型相结合,能进一步提高搜索效率.此外通过仿真发现,在无标度网络上混合搜索模型的效率远高于单粒子随机行走,与多粒子随机行走的效率相当,但硬件代价远小于多粒子行
白交叉关联色噪声驱动的线性振子的扩散
陈德彝, 王忠龙
2010, 59 (1): 111-115. doi: 10.7498/aps.59.111
摘要 +
研究了由白交叉相关的两色噪声所驱动的线性振子的扩散,其中一个噪声受偏置的周期信号所调制.揭示了乘性色噪声的自关联时间τ1和加性色噪声的自关联时间τ2对d-Q,d-D及d-Ω曲线的影响,其中d,Q,D和Ω分别为振子的扩散系数、受信号调制的噪声强度、未受调制的噪声强度和信号的频率.发现d-Q和d-D曲线均存在一个极小值,而d-Ω曲线则在Ω=Ω处呈现极大值,Ω为振子频率.推导了使扩散系数d=0的条件.
连续混沌调频信号的动力学设计与分析
胡文, 蒋飞, 刘中, 包伯成
2010, 59 (1): 116-122. doi: 10.7498/aps.59.116
摘要 +
提出了基于连续混沌时间尺度变换的连续混沌调频信号动力学设计理论,并以Colpitts电路为例给出了具体的实现模型.通过吸引子重构和Lyapunov指数分析,阐述了连续混沌调频信号的动力学特性.结果显示连续混沌调频信号的最大Lyapunov指数与混沌信号的最大Lyapunov指数相同;连续混沌调频信号的动力学设计实现方式简单且系统参数易于控制,同时信号形式与数学意义上的连续混沌调频信号保持一致.
基于非线性预测效果的癫痫脑电信号的特征提取方法
陈月辉, 孟庆芳, 周卫东, 彭玉华
2010, 59 (1): 123-130. doi: 10.7498/aps.59.123
摘要 +
在非线性时间序列预测研究的基础上,提出了基于非线性预测效果的癫痫脑电信号特征提取方法,从脑电信号中自动检测出癫痫脑电信号.采用基于可预测性的选取嵌入维数的方法确定脑电信号序列的嵌入维数,进行相空间重构.实验结果表明:基于非线性预测效果的特征提取方法提取的特征能明显地区分癫痫脑电信号与正常脑电信号,该非线性特征提取方法适合小数据量的情况且对噪声的稳定性好.
一种新型混沌系统的分析及电路实现
许喆, 刘崇新, 杨韬
2010, 59 (1): 131-139. doi: 10.7498/aps.59.131
摘要 +
研究了新混沌动力系统的基本动力学行为,确定了新混沌系统的对称性、平衡点稳定性等相关问题.重点分析了系统参数对整个混沌系统的影响,给出了混沌系统关于随系统参数变化的Lyapunov指数谱、分岔图等.据此得出在系统参数的某一区间的新混沌系统状态.最后根据新混沌系统的数学模型设计具体的实际的电子电路,给出各种参数值的电路实验相图.
基于对偶约束最小二乘支持向量机的混沌海杂波背景中的微弱信号检测
行鸿彦, 金天力
2010, 59 (1): 140-146. doi: 10.7498/aps.59.140
摘要 +
基于复杂非线性系统的相空间重构理论,提出一种改进的提取混沌背景中微弱信号的最小二乘支持向量机(LS-SVM)的方法.通过将信号以db3小波逐层分解,进行LS-SVM预测,再进行重构,同时通过增加对偶约束项、改进核函数的方法,建立改进的混沌序列的一步预测模型,从预测误差中检测湮没在混沌背景中的微弱目标信号(包括周期和瞬态信号).最后以Lorenz系统和真实海杂波数据作为混沌背景噪声进行了仿真实验,实验表明此方法能够有效地检测出混沌背景噪声中的微弱信号、抑制噪声对混沌背景信号的影响,与传统RBF神经网络和LS
一类多时滞混沌系统的主从容错同步
张化光, 马大中, 王占山, 冯健
2010, 59 (1): 147-156. doi: 10.7498/aps.59.147
摘要 +
研究了一类多时滞混沌系统的主从容错同步问题.所设计的同步方法无论混沌系统中是否有故障发生,都可以使混沌主从同步误差系统全局渐近稳定并且满足给定的性能指标.容错同步方法的控制器包含两个部分:状态反馈控制器和故障补偿器.控制器的存在条件是时滞依赖的并可以通过线性矩阵不等式的方法进行求解.最后通过仿真验证了设计方法的有效性.
Duffing单边碰撞系统的颤振分岔
徐伟, 牛玉俊, 冯进钤
2010, 59 (1): 157-163. doi: 10.7498/aps.59.157
摘要 +
针对碰撞系统中常见的颤振导致的彗尾碰撞问题,引入了彗尾映射的概念,提出了一种有效的研究碰撞系统中颤振现象的数值方法.并以典型的Duffing单边碰撞系统为例,研究了系统中的完全颤振和不完全颤振现象,同时分析了系统的颤振分岔.
模态分解法在非恒同耦合系统同步研究中的推广
裴利军, 邱本花
2010, 59 (1): 164-170. doi: 10.7498/aps.59.164
摘要 +
通过改变耦合函数将模态分解法进行了推广,应用于非恒同耦合系统同步的研究.详细研究了周期吸引子、概周期吸引子等非恒同耦合系统的同步,得到了同步的局部渐近稳定性条件.并进行了数值模拟,发现同步时动力学现象丰富.概周期吸引子耦合系统会出现稳定的周期、概周期同步解,由于耦合周期吸引子耦合系统会出现多个稳定的周期同步解,且其吸引域差别较大,均出现了同步的多值性.同时也验证了该方法的正确性.
基于仿真实验的城市交通系统宏观现象研究
贺正冰, 马寿峰, 贺国光
2010, 59 (1): 171-177. doi: 10.7498/aps.59.171
摘要 +
对交通出行者分类,并将路段、路口以及各类出行者分别指定为相应的agent,利用multi-agent方法和swarm仿真平台,通过规则设计,构造出较合理的抽象的宏观城市仿真系统.利用该仿真系统进行三组实验:出行规模实验、出行者实验、路网结构实验,对比分析不同微观组成的城市交通系统在仿真实验环境下的演化过程,从系统规模、系统结构两方面,发现并说明了城市交通系统中存在的缘自于微观机理的宏观现象,并指出了其中可能属于涌现范畴的现象.
格子Boltzmann方法在相变过程中的应用
曾建邦, 李隆键, 廖全, 陈清华, 崔文智, 潘良明
2010, 59 (1): 178-185. doi: 10.7498/aps.59.178
摘要 +
提出了一种新的描述气液相变过程的单组分格子Boltzmann模型,利用该模型模拟水以及氨分别在R-K,RKS和P-R状态方程控制下的相变过程,发现相对于R-K和RKS状态方程,水以及氨在P-R状态方程控制下模拟结果均与实验值更接近;特别地,P-R状态方程更适合描述氨.为验证该模型处理两相问题的能力,利用该模型模拟不同温度下水以及氨在P-R状态方程控制下的界面密度梯度,所得的结果与经典的界面理论相符.为此,进一步探讨了气泡(液滴)与周围液体(气体)处于力平衡和热平衡时,气泡(液滴)内外压力差在不同温度下与其

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一种可溯源的光谱椭偏仪标定方法
张继涛, 李岩, 罗志勇
2010, 59 (1): 186-191. doi: 10.7498/aps.59.186
摘要 +
提出了一种用X射线反射术标定光谱椭偏仪的方法.作为一种间接测量方法,光谱椭偏术测得的薄膜厚度依赖于其光学常数,不具有可溯源性.在掠入射条件下,X射线反射术能测得薄膜的物理厚度,测量结果具有亚纳米量级的精密度且与薄膜光学常数无关.在单晶硅基底上制备了厚度分别为2 nm,18 nm,34 nm,61 nm及170 nm的SiO2薄膜标样,并用强制过零点的直线拟合了两种方法的标样测量结果,拟合直线的斜率为1013±0013,表明该方法可在薄膜厚度测量中标定光谱椭偏仪.
带金属尖四棱锥小孔光探针光斑近场分布数值模拟
王国军, 吴世法, 李旭峰, 李睿, 段建民, 潘石
2010, 59 (1): 192-198. doi: 10.7498/aps.59.192
摘要 +
采用时域有限差分法(FDTD)研究了带金属尖四棱锥小孔光探针光斑近场分布特性,分析了金属尖的长度、尖端半径及距离小孔位置等因素对近场电场分布的影响.讨论了该类光探针的电磁波通过等离子体激元方式从小孔传输到金属尖的机理.Taminiau 等人用不同方法获得的计算结果在本文的计算结果中得到了印证.在此基础上,本文重点分析、讨论了Pohl等人在1984—1986年获得20—25 nm高分辨率图像的原由,讨论了该实验系统的成像机理和类型的归属.计算结果表明:Pohl等人的实验系统成像机理已离开小孔径扫描近场光学显
核物理学
蒙特卡罗模拟单阻止柱双散射体质子束流扩展方法
鞠志萍, 曹午飞, 刘小伟
2010, 59 (1): 199-202. doi: 10.7498/aps.59.199
摘要 +
束流扩展是研究质子治疗大体积深度肿瘤的基础,利用Monte Carlo多粒子模拟软件Fluka20063b10,计算质子经过单阻止柱双散射体后束流横向分布特性,与相同条件下由Highland公式经解析计算相比较.结果表明:在束流分布均匀性大于95%的范围内,Fluka计算得到的质子通量小于由Highland公式经解析计算得到的结果,膜薄的条件下二者符合好于膜厚的条件.束流扩展半径随着两个散射膜厚度的增加而增大,束流利用率先增加后减小,最大值是169%.
原子和分子物理学
双原子离子振动光谱与离解能的研究
孙卫国, 樊群超, 冯灏
2010, 59 (1): 203-209. doi: 10.7498/aps.59.203
摘要 +
结合代数方法(AM)和最近建立的计算精确的分子离解能的新解析表达式,进一步研究了部分双原子离子电子态的完全振动能谱和离解能,获得了与实验值符合得非常好的理论结果.研究结果表明,AM方法和新解析式相结合的理论方法同样也适用于双原子离子体系,该方法在理论上提供了获得双原子离子精确的振动光谱和离解能的物理新方法.
压强对苯分子费米共振的影响
周密, 张鹏, 刘铁成, 许大鹏, 姜永恒, 高淑琴, 里佐威
2010, 59 (1): 210-214. doi: 10.7498/aps.59.210
摘要 +
测量了在0—13 GPa压强下苯分子的拉曼光谱,结果表明:所有拉曼谱带随压强的增加发生蓝移,并伴随某些谱带的劈裂和相对强度的变化;而对于苯分子的ν1+ν6—ν8两费米共振谱带,根据Betran理论,计算出它们的频率间隔Δ0随压强的增加而增大,这是由于合频ν1+ν6频移随压强增加速度大于相应于基
激光场强度对NO电子态粒子数布居影响的理论研究
马宁, 王美山, 杨传路, 熊德林, 李小虎, 马晓光
2010, 59 (1): 215-221. doi: 10.7498/aps.59.215
摘要 +
用含时波包方法研究了激光场强度对NO各电子态上粒子数布居的影响.在计算中,采用了四态模型.利用分裂算符傅里叶变换方法求解Schrdinger方程,得到各个电子态的波函数,从而求得各个电子态上粒子数的布居.计算结果表明,不同强度的抽运光对各个电子态上粒子数布居会产生不同的影响.通过改变激光强度可以实现对电离产率的控制,这种思想对实现原子分子过程的激光操控具有重要意义.
Al2O3微孔膜对60 keV O+离子的“导向”效应
陈熙萌, 娄凤君, 徐进章, 绍剑雄, 孙光智, 王俊, 席发元, 尹永智, 王兴安, 徐俊奎, 崔莹, 丁宝卫, 陈益峰
2010, 59 (1): 222-226. doi: 10.7498/aps.59.222
摘要 +
在不同入射角度条件下,研究了60 keV的O+离子入射孔径分别为50 nm和30 nm,厚度为10 μm Al2O3微孔膜的角分布.实验结果表明离子透射微孔膜时发生了导向效应,随着入射角度的增大,透射于孔径大的微孔膜离子计数下降比较快,透射于孔径小的微孔膜离子计数下降比较缓慢.建立了一个初步的理论模型,对以上现象给出了较好的解释.
AsH(X3Σ-)及AsH2(X2B1)自由基的分子结构与解析势能函数
孙金锋, 朱遵略, 刘玉芳, 施德恒, 刘慧
2010, 59 (1): 227-233. doi: 10.7498/aps.59.227
摘要 +
运用Gaussian 03程序包中的单双迭代三重激发耦合簇理论和相关一致五重基优化了AsH2的基态结构,并在优化结构的基础上计算了它的离解能和振动频率. 结果表明:AsH2基态的平衡构型具有C2v对称性,键长RAs-H=01508 nm,键角∠HAsH=912231°,离解能De(HAs-H)=28795 eV,振动频率ν
C@Al12团簇吸附H的密度泛函理论研究
卢其亮, 罗其全, 陈莉莉
2010, 59 (1): 234-238. doi: 10.7498/aps.59.234
摘要 +
利用密度泛函理论的方法研究了C@Al12Hn(1≤n≤7)团簇的结构和稳定性.n为偶数的C@Al12Hn具有更高的稳定性,大的HOMO-LUMO能隙、H原子的结合能以及高的垂直电离势表明这些团簇具有很高的物理和化学稳定性.最高占据分子轨道电荷密度分析显示,偶数n的C@Al12Hn团簇中,一对H
唯象论的经典领域
舰船感应磁场预测的一种新方法
陈杰, 鲁习文
2010, 59 (1): 239-245. doi: 10.7498/aps.59.239
摘要 +
提出一种基于磁化强度的舰船感应磁场预测法. 首先证明了一个基于磁化观点的铁磁物体内部磁场强度计算公式,随后通过该公式导出了点函数去磁张量的概念并证明了它的一些性质,最后利用此公式构造了一个预测非均匀外场中舰船感应磁场的新方法——磁化强度法,且在该方法中用到了点函数去磁张量. 与传统的舰船感应磁场预测方法相比,磁化强度法具有计算量小、精度高、物理意义明显等特点. 船模数值试验验证了本方法.
部分相干涡旋光束形成的相干涡旋特性研究
吕百达, 程科, 张洪润
2010, 59 (1): 246-255. doi: 10.7498/aps.59.246
摘要 +
推导出部分相干涡旋平顶光束的传输解析公式,并用以研究了聚焦场和自由空间中部分相干涡旋光束形成相干涡旋的特性.结果表明,相干涡旋与光束阶数N,空间相干参数α和参考点位置(x1,y1)有关.依赖于参考点的选择,光谱相干度可能存在零值点,也可能没有零值点.特别是,若选取x1=y1=0,光谱相干度零值点处的位相可以是确定的,因而不存在相干涡旋.
各向异性超常材料平板透镜的聚焦特性分析
刘虹遥, 吕强, 罗海陆, 文双春
2010, 59 (1): 256-263. doi: 10.7498/aps.59.256
摘要 +
运用矢量角谱理论研究各向异性超常材料平板透镜的聚焦特性,得到了光束在平板透镜内外各区域的矢量场分布,揭示了超常材料平板透镜的聚焦特性跟材料的各向异性参数之间的定量关系,发现聚焦场的偏振态因平板透镜的各向异性特性而发生改变.作为矢量理论的具体应用,分析了光轴方向磁导率为-1,其他各向异性参数均为1的超常材料平板透镜的聚焦特性,发现此类透镜对初始沿某一横向方向偏振的光束能实现部分聚焦,并发生偏振旋转现象.
利用相位型衍射光栅生成能量按比例分布的多个螺旋光束的研究
齐晓庆, 高春清, 刘义东
2010, 59 (1): 264-270. doi: 10.7498/aps.59.264
摘要 +
研究了基于计算全息光栅的方法产生能量按比例分布的多个螺旋光束的技术.在计算全息光栅的过程中引入了Gerchberg-Saxton迭代算法,并在此基础上利用位相型空间光调制器产生了具有轨道角动量态的多种光束,实现了多个指定轨道角量子数的螺旋光光场分布.给出了计算机仿真结果和实验结果,表明利用Gerchberg-Saxton迭代算法生成的位相型光栅可以生成多个指定轨道角动量量子数的光束,研究结果对于利用轨道角动量进行信息传输有益.
用于光谱分类的光谱峰谷沿匹配算法
陈扬, 张太宁, 郭澎, 王湘晖, 常胜江, 贾丽萍
2010, 59 (1): 271-280. doi: 10.7498/aps.59.271
摘要 +
针对超短脉冲激光与气体相互作用产生的非线性荧光光谱的特点,提出了一种新的光谱去噪、特征提取、特征匹配的有效方法.通过对三种气体不同浓度的荧光光谱进行小波压缩去噪,得到5层664个小波系数,重构后获得除噪效果满意而特征信息保持不变的光谱.对重构后的光谱进行光谱峰/谷沿相似度的分析,构造了三种气体的特征谱.在此基础上,经对三种气体光谱进行特征峰/谷沿的匹配分析,提出一种利用同种物质不同浓度下的光谱总体相似度来构造标准特征谱新方法,通过与标准特征谱的匹配分析得到分类结果.实验结果表明,该算法的分类结果受浓度变化
一种高效量子密钥分发系统主动相位补偿方法
秦晓娟, 王金东, 魏正军, 刘小宝, 廖常俊, 刘颂豪
2010, 59 (1): 281-286. doi: 10.7498/aps.59.281
摘要 +
针对相位编码量子密钥分发系统相位漂移的实际问题,详细分析了目前解决相位漂移的主要方案,提出了一种“五点法”快速相位漂移参数的扫描方法.该方法只需对五个相位点进行单光子水平的相位扫描,即可得出满足精度要求的相位漂移参数.通过将该方法和其他两种主要相位补偿方法的对比分析,表明该方法可以在更短的扫描时间内有效得到量子密钥分发的相位漂移参数并对相位漂移进行实时补偿.该方法适用于目前常用的相位编码系统,为量子密码系统提供了一种有实际应用价值的主动相位补偿方案.
基于条件参量下转换光子对的非正交编码诱惑态量子密钥分发
胡华鹏, 王金东, 黄宇娴, 刘颂豪, 路巍
2010, 59 (1): 287-292. doi: 10.7498/aps.59.287
摘要 +
诱惑态方法和非正交编码协议可以有效的抵制光子数分束攻击,所以近来得到了广泛的关注.这里结合了这两种方法提出了一种新方案,光源采用呈泊松分布的参量下转换光子对,发送方随机的改变抽运光的强度获得不同强度的信号光,信号态用来产生密钥,诱惑态用来监测窃听,并估算单光子和两光子的计数率和量子误码率,模拟了密钥产生率与传输距离的关系曲线,分析了该方案可以进一步提高安全量子密钥分发的性能.
掺Yb钒酸盐晶体激光振荡中的光学双稳态现象研究
Petrov Valentin, 刘均海, 万勇, 韩文娟, 杨红卫, 张怀金, 王继扬
2010, 59 (1): 293-299. doi: 10.7498/aps.59.293
摘要 +
研究了三种掺Yb钒酸盐晶体Yb:LuVO4, Yb:YVO4和Yb:GdVO4的激光振荡中所呈现的光学双稳态效应. 以晶体所吸收的抽运功率表征的双稳区宽度ΔPabs可超过1 W,在双稳区高功率一侧的边界,即激光振荡的上阈值点,出现激光输出功率的不连续变化或跃变,同时发生亚毫秒时间尺度上的大幅度强度涨落. 谐振腔的输出耦合透过率、晶体长度、晶体中的热效应等对双稳态效应均具有重要影响.
高折射率Nd,La共掺杂氧化钇透明陶瓷的光谱性质及其Judd-Ofelt理论分析
江东亮, 张景贤, 林庆玲, 黄毅华
2010, 59 (1): 300-306. doi: 10.7498/aps.59.300
摘要 +
采用液相法和真空烧结技术制备了20%Nd,30%La共掺杂Y2O3透明陶瓷样品.样品晶粒均匀,大小在22 μm左右,在晶粒和晶界处都未见气孔.元素线扫描结果表明,Nd离子和La离子均匀地分布于陶瓷晶粒和晶界处.并测试了样品的吸收光谱和荧光光谱.样品在主吸收峰821 nm处的吸收截面为43×10-24 m2,主荧光发射峰位于1078 nm处,实测荧光寿命为0287 ms.采用Judd-Ofelt理论计算了Nd
基于飞秒激光写制波导的PPKTP晶体倍频实验研究
王珏, 涂成厚, 张双根, 吕福云
2010, 59 (1): 307-310. doi: 10.7498/aps.59.307
摘要 +
在PPKTP晶体上进行了飞秒激光刻写波导的实验研究,优化了c-切PPKTP晶体中写制二型波导的工艺参数.当波导长度为10 mm,宽度为145 μm,准相位匹配波长为1064 nm时,实现了单模传输.利用该波导对调Q Nd:YAG激光进行了准相位匹配倍频实验,实现的二次谐波转换效率为398%.
三光束飞秒激光干涉在GaP,ZnSe表面诱导二维复合纳米-微米周期结构
熊平新, 贾鑫, 贾天卿, 邓莉, 冯东海, 孙真荣, 徐至展
2010, 59 (1): 311-316. doi: 10.7498/aps.59.311
摘要 +
报道了三光束飞秒激光干涉在GaP和ZnSe晶体表面诱导二维复合纳米-微米周期结构.改变三束光的偏振组合方式,可以得到不同的纳米-微米复合结构.理论计算了相应偏振条件下光场强度分布、椭偏度分布和偏振方向分布.实验和理论计算结果表明,烧蚀斑上的微米长周期结构是由三光束干涉的强度花样决定,短周期纳米结构是由光场的偏振干涉花样决定.这些研究在纳米材料制备、超高密度光存储以及材料特性周期性调制等方面有很大的应用前景.
脉冲激光偏振方向对氧分子高次谐波的影响——基于含时密度泛函理论的模拟
王小娟, 崔磊, 王帆, 曾祥华
2010, 59 (1): 317-321. doi: 10.7498/aps.59.317
摘要 +
采用含时密度泛函方法,结合赝势模型和电子交换相关作用的广义梯度近似,模拟了氧分子在超强飞秒激光脉冲作用下的高次谐波产生现象,并研究了激光脉冲偏振方向对氧分子高次谐波的影响.结果表明氧分子的高次谐波谱具有典型原子谐波谱的特征;当θ=45°(激光偏振方向与分子轴向夹角)时,谐波谱强度最大.这与文献报道的实验结果基本一致.
相对传播的双脉冲激光与薄膜靶作用产生的强单色谐波
闫春燕, 张秋菊
2010, 59 (1): 322-328. doi: 10.7498/aps.59.322
摘要 +
研究了相对传播的双脉冲激光与薄膜靶的作用,观察到很强的谐波产生.其物理图像是:圆偏振高对比度强激光脉冲作用于薄膜靶,由光压推动产生的高密度等离子体靶向前运动,同时由于电荷分离场的作用,使得离子束和电子束在纵向上都有好的聚束,从而产生以相对论速度向前运动的等离子体镜;反向入射一个探测光到已被加速的等离子体镜上,由多普勒频移产生强的单色N次谐波,探测光脉冲被“压缩”至原来的1/N.还讨论了激光和等离子体参数对等离子体镜的运动和谐波级次的影响,以及相对论运动等离子体镜的稳定性对谐波的
非局域空间光孤子在矩形边界铅玻璃中偏转研究
江群, 寿倩, 郑亚建, 梁炎斌, 胡巍, 郭旗
2010, 59 (1): 329-335. doi: 10.7498/aps.59.329
摘要 +
从理论和实验两方面研究了非局域光孤子在热致非线性铅玻璃材料中的偏转现象.理论上,利用保角变换的方法,求出了材料的响应函数,讨论了边界对响应函数的影响,得到了偏离中心入射时孤子中心传输的轨迹方程.实验上,观察了光孤子在矩形边界铅玻璃材料中偏转.理论结果和实验结果符合得比较好.
零平均折射率带隙中离散模的实验研究
张辉, 李有权, 付云起, 袁乃昌
2010, 59 (1): 336-339. doi: 10.7498/aps.59.336
摘要 +
通过实验研究了零平均折射率带隙中离散模的传输特性.零平均折射率带隙存在于左手材料与右手材料交替形成的一维光晶体中.在实验中,左手材料与右手材料分别由左/右手复合传输线和右手复合传输线实现.实验结果表明,左手材料与右手材料的色散特性使离散模并没有按照理论上期待的“单点频”传输,而是彻底地覆盖了零平均折射率带隙.由于左手材料在本质上是色散的,因此该实验结论普遍适用于零平均折射率带隙中的离散模,即离散模的出现会使零平均折射率带隙消失.
光子晶体制备技术和应用研究进展
倪培根
2010, 59 (1): 340-350. doi: 10.7498/aps.59.340
摘要 +
从光子晶体概念的提出到现在已经过了20余年,光子晶体不仅成为微纳光子学和量子光学的重要研究领域,而且在信息光学以及其他多个学科中得到广泛应用.本文重点综述了光子晶体的制备工艺,尤其是二维光子晶体和三维光子晶体的制备工艺进展,同时也综述了光子晶体的应用研究的进展,在此基础上,提出了一些光子晶体研究的展望.
二维色散和各向异性磁化等离子体光子晶体色散特性研究
亓丽梅, 杨梓强, 兰峰, 高喜, 史宗君, 梁正
2010, 59 (1): 351-359. doi: 10.7498/aps.59.351
摘要 +
采用平面波展开法和时域有限差分法研究了二维色散和各向异性磁化等离子体光子晶体的色散特性.当波矢在周期平面时,由于外加磁场的作用使TE模的色散曲线出现两个不同区域的平带,改变磁场的大小不但可以控制平带的位置,而且可以控制光子带隙的位置和大小.增大背景材料的介电常数,可以形成全方向光子带隙,随着背景材料介电常数的增加,带隙的中心位置降低但带隙宽度增加.当波矢偏离周期平面时,色散曲线不再分为TE和TM模,随着非周期平面波矢的增加,带隙位置上移,带隙宽度先增加随后基本保持不变.
可见光紫端748 THz处的高透过率负折射率材料模拟研究
卓士创, 闫长春
2010, 59 (1): 360-364. doi: 10.7498/aps.59.360
摘要 +
提出一种以四边缺口的三层纳米方片为基本离散单元的左手材料,对单元的S参数进行仿真计算,并对反演得到的复折射率n、复介电常数ε、复磁导率μ等特性参数进行分析.结果表明,这种结构的负折射率频域分布在可见光的蓝光至近紫外区域,负折射率峰值位于可见光紫端边缘748 THz处,且此时材料的品质因数(FOM)为154,材料损耗极小,透过率极高,有利于实际应用.
基于压电聚合物薄膜可调谐Fabry-Perot滤波器的研究
周可余, 叶辉, 甄红宇, 尹伊, 沈伟东
2010, 59 (1): 365-369. doi: 10.7498/aps.59.365
摘要 +
采用DBR/电极/间隔层/电极/DBR的结构形式制作滤波器,器件透光部分刻蚀以消除电光效应.测试滤波器透过率光谱,并通过加电压对滤波器中心波长进行调制.据实际结果得到腔的光学厚度为804 μm,腔长在电场作用下收缩.在140 V电压下,腔长收缩量约为0757%.实验证明电致伸缩效应在调制中起作用.
改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统对啁啾脉冲的测量
文锦辉, 刘俊, 张慧, 陈佳龙, 黄梓柱, 焦中兴, 赖天树
2010, 59 (1): 370-375. doi: 10.7498/aps.59.370
摘要 +
现有的基于光谱相位相干电场重构法(SPIDER)的脉冲测量系统,在测量啁啾脉冲时容易出现误差.本文提出一个改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统(MZAP-SPIDER),来解决上述问题.在实验上,利用改进后的SPIDER系统测量了钛宝石飞秒激光器输出的脉冲及其经80 mm长的BK7玻璃块展宽得到的啁啾脉冲.结果表明,该系统能胜任啁啾脉冲的相位测量.
无序对二维声子晶体平板负折射成像的影响
周科朝, 黄伯云, 高俊丽, 刘绍娥, 李晓春
2010, 59 (1): 376-380. doi: 10.7498/aps.59.376
摘要 +
利用多重散射理论分析了位置无序对钢/水声子晶体负折射成像的影响.发现声子晶体负折射成像与周期结构中的方向性通路有关;该方向性通路不同于一般意义上的位置波导,它是声子晶体周期散射的结果;通路中的障碍对成像有较大影响;随着散射体位置无序程度的增加,周期性散射减弱,方向性通路被破坏,成像也随之减弱,甚至消失.
二维声子晶体平板成像中的通道特征
周科朝, 黄伯云, 高俊丽, 刘绍娥, 李晓春
2010, 59 (1): 381-386. doi: 10.7498/aps.59.381
摘要 +
利用多重散射理论分析了钢/水声子晶体平板成像过程.发现平板成像中的散射波会聚具有散射通道特征.对于确定的声源位置,不同入射角信号对应不同的通道;耦合进入通道的信号强度也不相同.小角度入射波能较强地耦合进入通道;大角度入射波在入射表面受到强烈散射,较弱地耦合进入通道.非理想成像情况下,不同入射角信号通过平板成像的位置不同,因而形成像差.声源位置改变,对应的通道亦随之改变.散射通道与声子晶体的各向异性能带结构和多重散射密切相关.
不同压电分流电路对声子晶体梁带隙的影响
陈圣兵, 韩小云, 郁殿龙, 温激鸿
2010, 59 (1): 387-392. doi: 10.7498/aps.59.387
摘要 +
通过在匀质基体梁上周期性对贴连有分流电路的压电片,可以形成一维声子晶体结构.不同分流电路将决定梁的带隙特性.电阻分流电路能够对梁的模态共振有一定的抑制作用,而且可以通过改变压电效应的强弱使Bragg带隙结构发生变化.LC分流电路会使梁产生局域共振带隙,其带隙是由压电片激励LC电路产生电磁振荡形成.引入电阻后会使LC电路的共振作用变弱,使得带隙衰减幅值变小,但可以扩宽带隙频率范围.
声波在二维固/流声子晶体中的禁带特性研究
高国钦, 马守林, 金峰, 金东范, 卢天健
2010, 59 (1): 393-400. doi: 10.7498/aps.59.393
摘要 +
采用时域有限差分法(FDTD),分析了声波在二维四方点阵铝/空气组合声子晶体中的禁带特性,并利用实验测试验证了理论分析的正确性.在此基础上研究了两种不同声阻抗率比固(实心圆柱和空心圆管)/流系统声子晶体的禁带特性.对于实心圆柱体,分析了有限尺寸结构声子晶体在传播方向上的层数对声波传播特性的影响,得到了这两种系统在不同填充率下取得最大声波禁带宽度所需的最少层数.同时指出,在低声阻抗率比条件下,对于空心圆管填充物,通过选取适当的半径比,可以获得比实心柱体更宽的方向带隙.
两个等径蛋白质气泡在Bingham流体中振动特性
马建敏, 张文, 王海民
2010, 59 (1): 401-410. doi: 10.7498/aps.59.401
摘要 +
利用黏弹性膜构成的蛋白质气泡有限变形方程,并考虑一个气泡在Bingham流体中振动产生的Bjerknes力对另一个气泡振动特性的影响,建立了两个等径蛋白质气泡在Bingham流体中振动的非线性方程.利用数值计算方法求解该方程,结果表明,增加Bingham流体的塑性黏度,蛋白质气泡振幅衰减速度加快,振动周期增加,频率减小;当两个气泡间的距离减小时,气泡振动频率会增加,振幅衰减速度加快;初始半径小的气泡振动频率高,振幅衰减快,而且振动的频率和振幅衰减的速率越大;与单个气泡相比,两个蛋白质气泡在Bingham流
颗粒堆的体积分数与制备流量关系的实验研究
孔维姝, 胡林, 张兴刚, 岳国联
2010, 59 (1): 411-416. doi: 10.7498/aps.59.411
摘要 +
通过实验研究发现,颗粒堆的体积分数随制备颗粒堆的颗粒流流量指数衰减, 减小或增加流量到一定程度时, 体积分数都达到饱和; 出料口直径与颗粒粒径的比值小到一临界值时,随着流量的减小体积分数增加急剧变缓; 颗粒粒径小到一临界值时, 随着流量的增加, 体积分数的减小急剧变缓. 结合颗粒物质的强耗散性、空气作用、瓶颈效应和碰撞理论解释了实验现象,从连续性原理出发推出的颗粒堆体积分数随制备流量变化的函数与实验数据的拟合公式相同.
邻苯二甲酸二酯系玻璃材料中裂纹愈合效应研究
吴文惠, 郭秀珍, 张丽丽, 周恒为, 张晋鲁, 黄以能
2010, 59 (1): 417-421. doi: 10.7498/aps.59.417
摘要 +
用最近发明的一种能够实时检测玻璃材料中应力诱导裂纹(stress cracking)和裂纹愈合(crack-healing)的新方法(RMS-L-CH)对邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的系列玻璃材料中应力诱导裂纹和裂纹愈合效应进行了测量,对裂纹愈合效应的现象及其与玻璃化转变的关系进行了深入的研究与讨论.结果进一步验证了RMS-L-CH方法的有效性,并且表明该方法可能提供一种表征玻璃化转变过程和研究玻璃化转变机理的新手段.
流体、等离子体和放电
聚集态和陷阱对交联聚乙烯真空沿面闪络特性的影响
李盛涛, 黄奇峰, 孙健, 张拓, 李建英
2010, 59 (1): 422-429. doi: 10.7498/aps.59.422
摘要 +
研究了半结晶聚合物交联聚乙烯的聚集态和陷阱等对真空沿面闪络特性的影响.交联聚乙烯(XLPE)在135 ℃下恒温10 min后,分别经过-56 ℃,-25 ℃淬火处理,自然降温,或1 ℃/min,05 ℃/min慢速降温等热处理过程,测量了热处理后试样的电气性能、显微结构、陷阱分布和真空中的沿面闪络特性.实验结果表明,与未热处理试样相比,热处理试样的直流闪络电压最高提高了76%,脉冲闪络电压最高提高了19%.认为热处理改变了XLPE试样的聚集态和陷阱,从而提高了XLPE试样的真空沿面闪络性能,提出了可以通
铝丝阵Z箍缩辐射产生机理初步研究
肖德龙, 宁成, 蓝可, 丁宁
2010, 59 (1): 430-437. doi: 10.7498/aps.59.430
摘要 +
利用一维非平衡辐射磁流体力学程序研究了铝丝阵内爆过程中的能量转化规律和辐射产生机理.细致讨论了Z箍缩过程中脉冲功率驱动器电磁能馈入等离子体,等离子体动能转化为内能以及通过一系列原子过程电子内能转化为X射线辐射的能量转化机理.结合离子布居信息深入分析了Z箍缩过程中的辐射产生机理.结果表明,在内爆压缩阶段,电离和激发过程占优,线辐射占据总辐射的绝大部分.在滞止时,离子大都处于裸核离化度,连续谱辐射达到峰值.在滞止附近,线辐射出现两个峰值.在膨胀过程中,光电复合过程优于三体复合,线辐射占总辐射的份额逐渐下降.
新型氧化铝模板自组装制备非晶碳纳米点阵列膜及其场发射性能研究
张鹏举, 徐亮, 李拴魁, 王君, 闫鹏勋, 李旭东, 吴志国
2010, 59 (1): 438-442. doi: 10.7498/aps.59.438
摘要 +
通过对阳极氧化铝(AAO)模板进行特殊扩孔处理,消除了AAO模板中带电阴离子对沉积碳离子的不良影响,利用磁过滤阴极弧等离子体沉积技术成功制备了非晶碳纳米尖点阵列膜.场发射扫描电镜(FESEM)分析表明,经过氧化和扩孔多步处理制备的AAO模板具有特殊的开口结构,制备的非晶碳纳米尖点阵列完整地复制了AAO模板的孔道阵列结构,纳米点排列整齐有序,直径约100 nm,密度达1010 cm-2,样品的场发射测试显示,非晶碳纳米点阵列具有良好的电子发射性能,发射电流为10
滤波-荧光谱仪的优化设计
王栋
2010, 59 (1): 443-446. doi: 10.7498/aps.59.443
摘要 +
滤波-荧光法是一种重要的X射线诊断技术,对于温度为14×107—16×107 K的黑体辐射,设计了包含V-Ti,Co-Fe,Cu-Ni和Zn-Cu四个组合的滤波-荧光谱仪,信号测量通道增加了相应本底测量辅助通道. 计算结果表明,采用与信号通道相同设置的辅助通道测量效果不佳,需要对辅助通道后滤片进行重新设置以确保对本底的正确测量.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
γ射线辐照下多壁碳纳米管结构转变过程研究
杨通在, 罗顺忠
2010, 59 (1): 447-452. doi: 10.7498/aps.59.447
摘要 +
采用60Co γ射线辐照纯净的多壁碳纳米管,用高分辨透射电镜和拉曼光谱,研究了多壁碳纳米管由石墨结构向无定形结构转变的演化过程.发现在γ射线辐照下,碳纳米管的外部石墨层逐渐失去最初的有序结构而向无定形结构转变.而且,随着γ射线辐照剂量的增加,无定形结构不断推进,而石墨层结构则不断减小,直至使整个碳纳米管变为一个中空的无定形纳米线结构.用原子位移理论和溅射机理对这种转变过程进行了分析.γ射线轰击碳纳米管击出碳原子,碳原子停留在晶格的间隙位置上产生间隙原子,在它原来的平衡位置则留下一个空
碘化铯晶体中电子型色心的电子结构研究
刘长捷, 白晓明, 李春萍, 佘辉, 濮春英, 刘廷禹
2010, 59 (1): 453-457. doi: 10.7498/aps.59.453
摘要 +
运用以密度泛函理论为基础的相对论性离散变分方法(DV-Xα)模拟计算了完整的和含有F心、F+心以及F2心的碘化铯(CsI)晶体的电子结构,得到了含F心和F+心以及F2心的CsI晶体电子态密度分布以及它们可能产生的光学跃迁模式.计算结果表明,含F心和F2心的CsI晶体的禁带宽度明显变窄,F心和F2心的能级都出现在禁带中并且作为施主能级位于导带底部,利用过渡态理论计算得到其能级向
Al-Mg合金中锯齿形屈服现象的热分析
曹鹏涛, 张青川, 符师桦, 胡琦, 高云
2010, 59 (1): 458-465. doi: 10.7498/aps.59.458
摘要 +
研究了在室温、定加载应变率拉伸的情况下Al-Mg合金中的锯齿形屈服现象.伴随着锯齿形屈服现象的发生,试件表面温度场会发生变化.而红外相机能以较高的时间、空间分辨率记录下随时间变化的试件表面温度场图像.通过分析这些热图像,探讨了A,B两种类型带的传播规律,得到了局域变形带的带宽、倾角、传播速度等特征参数.在此基础上,引入热传导方程,求得了带内的应变率.实验和计算都发现B类型带产生时试件表面带外区域存在弹性收缩现象,由此提出以是否存在带外收缩变形作为划分A,B类型带的新标准.
金属纳米粒子薄膜对辐射散热的影响的研究
刘燕文, 丁耀根, 刘濮鲲, 韩勇
2010, 59 (1): 466-470. doi: 10.7498/aps.59.466
摘要 +
通过分析不同螺旋线慢波组件的散热性能,研究了金属纳米粒子薄膜的采用对辐射散热性能的改善作用.利用实验测试和模拟仿真的方法,分析比较了采用普通金属管壳,沉积普通金属铱膜管壳和沉积纳米铱膜管壳的慢波组件的导热能力.结合实验数据,准确地推算出几种研究材料的热辐射发射率,并利用模拟仿真给予了验证.实验结果和模拟结果具有很好的一致性.研究表明,与普通金属材料相比,金属纳米粒子薄膜具有较强的热辐射能力,能够改善器件的散热性能.
纳米结构Cu固体材料的低温热容性能研究
张洪亮, 邓晓臣, 雷海乐, 唐永建, 罗江山, 李恺
2010, 59 (1): 471-475. doi: 10.7498/aps.59.471
摘要 +
采用真空热压技术在高真空和温度为523 K的情况下,通过不同压力将直径平均大约为45 nm的Cu纳米粉末压制成纳米结构Cu固体材料, 将X射线衍射、扫描电镜与物性测试仪(PPMS)相结合,研究了低温下纳米结构Cu固体材料的比热容随温度和材料密度的变化.研究结果表明:低温比热容随着纳米结构Cu固体材料密度的降低而升高;纳米结构Cu固体材料的低温比热容大于粗晶Cu,其增加率在10 K左右达到极大.基于缺陷的热振动效应,探讨了这些现象的物理机理.
热整流效应的消失与翻转现象
王军, 郑志刚, 李京颍
2010, 59 (1): 476-481. doi: 10.7498/aps.59.476
摘要 +
研究了热整流器模型当中碰撞效应对其热传导性质,尤其是热整流效应的影响:碰撞会引起声子能带的交叠.在高温区,发现在考虑了粒子间的碰撞之后,声子能带会有明显的重叠,热整流效应会被削弱甚至消失.而在低温区,由于交换热源时,碰撞效应对声子能带交叠的贡献存在差别,因而出现了翻转的热整流效应.结果表明在设计热整流器件时,必须要考虑碰撞效应的影响.
液态4He系统对关联函数的路径积分蒙特卡罗模拟
张红, 赵杏文, 程新路
2010, 59 (1): 482-487. doi: 10.7498/aps.59.482
摘要 +
利用路径积分蒙特卡罗(PIMC)模拟方法研究了由256个4He原子组成的系统在不同条件下的对关联函数g(r).在标准大气压下(SVP),分别在138 K,167 K,250 K和424 K等四个温度时对系统不同势能的情况的对关联函数进行了计算;另外还讨论了系统的温度和密度对对关联函数的影响.结果发现,系统的势能变化及密度变化都或大或小影响对关联函数,而温度对其影响不是很大.虽然PIMC方法存在有限尺度效应,但是由128和256个4
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
铜基大块非晶合金添加微量元素对腐蚀行为的影响机理研究
张辉, 吴迪, 张国英, 肖明珠
2010, 59 (1): 488-493. doi: 10.7498/aps.59.488
摘要 +
通过分子动力学方法模拟了Cu-Al合金液相,然后模拟降温过程得到Cu-Al非晶合金.通过计算机编程建立了Cu-Al-M非晶基体、Cu-Al-M非晶表面及吸附O原子Cu-Al-M非晶表面原子结构模型.利用实空间连分数方法,研究了添加微量合金元素Zr,Nb,Ta,V,Y,Sc对Cu基大块非晶合金的腐蚀行为的影响机理.研究发现合金元素Zr,Nb,Ta,V,Sc不向清洁Cu基非晶表面偏聚,但除Y外向有氧吸附的表面偏聚,说明有氧吸附后Cu基非晶表面偏聚发生逆转.键级积分计算
Fe-Cr-Al合金高温氧化行为电子理论研究
刘贵立
2010, 59 (1): 494-498. doi: 10.7498/aps.59.494
摘要 +
从电子层面系统研究Fe-Cr-Al合金氧化膜的形成机理,杂质硫对氧化膜黏附性的影响,稀土元素在改善氧化膜黏附性方面的作用,揭示合金氧化的物理本质.研究表明氧使Al在合金表层的环境敏感镶嵌能最低,促使Al原子从合金内部向合金表面扩散,最终在合金表面偏聚.由于氧与Al间的亲和力较大,氧原子易与Al 结合生成Al2O3保护膜.杂质S在基体/氧化膜界面的环境敏感镶嵌能较低,可通过扩散偏聚在基体/氧化膜界面,削弱氧化膜与合金基体的结合力.当合金中加入Y后,Y易与S结合形成
Nb-Al合金高温氧化机理
刘贵立
2010, 59 (1): 499-503. doi: 10.7498/aps.59.499
摘要 +
通过自编软件建立了铝氧化膜与基体铌界面的原子集团模型,用递归法计算了合金的原子埋置能、原子结合能等电子参数,从电子层面分析铌合金高温氧化机理.研究表明:铝通过晶界扩散偏聚在合金表面,并与氧结合生成致密的Al2O3氧化膜,阻挡氧向铌基体扩散.晶界和稀土元素能提高氧化膜与基体间的原子结合能,增加其界面的结合强度,加强氧化膜与基体铌间的黏附性.因此,通过在合金中添加稀土元素或细化合金晶粒均能提高铌合金的抗高温氧化性能.
金属有机化学气相淀积技术制备GaMnN薄膜材料光学性质研究
杨学林, 张国义, 范广涵, 邢海英
2010, 59 (1): 504-507. doi: 10.7498/aps.59.504
摘要 +
研究由MOCVD 技术制备的 GaMnN 外延薄膜光吸收谱.实验发现Mn掺杂后较未掺杂GaN吸收系数在近紫外区增加,在吸收谱低能区144 eV附近观察到吸收峰,吸收系数随Mn浓度的增加而增大.实验结果与基于密度泛函理论的第一性原理计算结果一致,结合理论计算分析认为144 eV附近的吸收峰源于Mn3+离子e态与t2态间的带内跃迁5T2→5E.
基于类耿氏效应的低密度聚乙烯中空间电荷包行为的模拟仿真
雷清泉, 夏俊峰, 张冶文, 郑飞虎
2010, 59 (1): 508-514. doi: 10.7498/aps.59.508
摘要 +
低密度聚乙烯材料中的空间电荷包现象通常会引起严重电场畸变而影响其击穿特性. 本文借鉴半导体中的耿氏效应的负微分迁移率机理来描述电荷包的形成机理,并结合载流子的注入条件及体内陷阱对电荷迁移的影响等因素,对文献中报道的两类外加场强不同且迁移趋势各异的空间电荷包行为进行了模拟仿真,模拟的电荷包大小随电场变化规律,电荷包迁移速率随时间变化规律等与相应实验结果符合.模拟结果表明,产生耿氏效应的负微分迁移率是造成电荷包非弥散传输的主要原因,其与材料电极注入情况及体内陷阱态的共同作用导致了空间电荷包行为迁移的多样性.
Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算
吴红丽, 赵新青, 宫声凯
2010, 59 (1): 515-520. doi: 10.7498/aps.59.515
摘要 +
采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Nb元素掺杂对B2构型NiTi金属间化合物电子结构的影响.点缺陷生成能的计算结果表明,Nb原子掺杂后,NiTi中产生Ni原子和Ti原子空位和反位点缺陷所需要的能量均明显升高;态密度计算结果表明,Nb原子掺杂后与临近原子发生了明显的s-s, p-p和d-d电子相互作用,增加了与临近原子之间的电荷密度,有利于Nb与合金原子的成键.这些由Nb掺杂所导致的NiTi电子结构和键合特征的变化均有利于促进Nb与合金原子的相互作用,在一定程
Heusler合金Ni2MnSi的电子结构、磁性、压力响应及四方变形的第一性原理研究
江学范, 罗礼进, 仲崇贵, 方靖淮, 蒋青
2010, 59 (1): 521-526. doi: 10.7498/aps.59.521
摘要 +
运用基于密度泛函理论的第一性原理的投影扩充波函数(PAW)方法,计算了化学计量的Ni2MnSi的晶体结构、磁性、电子结构、压力响应以及四方变形. 计算结果表明,在Ni2MnSi的总磁矩中,Mn原子对总磁矩的贡献最大;Ni2MnSi的总态密度的低能部分主要由Si-s投影态密度决定,高能部分主要由Ni-d,Mn-d和Si-p的投影态密度决定;Ni2MnSi在四方变形中,在095c/a<11
硼掺杂单壁碳纳米管吸附甲醛的电子结构和光学性能研究
张丽娟, 胡慧芳, 王志勇, 魏燕, 贾金凤
2010, 59 (1): 527-531. doi: 10.7498/aps.59.527
摘要 +
应用基于第一性原理的密度泛函理论研究了硼原子取代掺杂的(8,0)碳纳米管吸附甲醛气体分子的束缚能、电子结构以及光吸收和反射性质.研究发现,硼原子掺杂的碳纳米管对甲醛气体具有较强的敏感性,其束缚能大大增加,电荷转移更加显著,吸收峰和反射峰增多,峰值减小,且在低能区发生蓝移现象,在能量约为172 eV处均出现一特征峰.对计算结果进行了讨论,期望利用硼掺杂碳管来制作检测甲醛的纳米传感器和光电器件.
一维长程关联无序系统的局域性
赵义
2010, 59 (1): 532-535. doi: 10.7498/aps.59.532
摘要 +
研究了在紧束缚近似下,由de Moura和Lyra提出的一维长程关联无序模型的局域性. 分布在[-W/2,W/2]区间的格点位能,其关联函数〈εiεj〉的傅里叶变换满足S(k)∝k-α,其中关联强度α>0. 利用participation ratio不仅证实了在α>2和W<4
嵌入锂原子的zigzag型单壁碳纳米管的电子传导特性
王畅, 王利光, 张鸿宇, Terence K. S. W.
2010, 59 (1): 536-540. doi: 10.7498/aps.59.536
摘要 +
运用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)的非平衡格林函数(NEGF)方法对Li原子嵌入后的zigzag型单壁碳纳米管(SWCNT)的电子输运性质进行了研究.在构建和优化了Li原子嵌入的zigzag型单壁碳纳米管的电子输运模型后,研究了该系统的电子传输概率、能态密度、电子透射谱,还研究了电子能量和偏置电压设置与变化对其电子输运特性的影响.结果显示zigzag型单壁碳纳米管嵌入Li原子后,电子输运特性发生了较大变化,具有电子输运拓宽效应和量子台阶复苏效应.
In2O3/SnO2薄膜的制备及光谱反射性能研究
田启祥, 刘胜超
2010, 59 (1): 541-544. doi: 10.7498/aps.59.541
摘要 +
开展了在伪装网基布上镀In2O3/SnO2薄膜的性能研究,系统分析了薄膜厚度对其光谱反射性能的影响;总结了薄膜厚度对In2O3/SnO2薄膜表面形貌、光谱反射辐射性能的影响规律,为In2O3/SnO2薄膜的红外伪装应用奠定了基础理论和实验依据.
不同表面结构的半导体发光二极管的效率与寿命的研究
陈依新, 沈光地, 韩金茹, 李建军, 郭伟玲
2010, 59 (1): 545-549. doi: 10.7498/aps.59.545
摘要 +
对GaAs基AlGaInP系半导体发光二极管(light emitting diode,LED)提取效率低导致器件发热而寿命缩短等问题进行了分析,提出了一种新型表面结构的LED,在与普通LED相同的外延生长条件下,通过后工艺引入了表面图形并腐蚀出凹凸不平的表面以改变光子传输方向,同时制备了导电光增透层,既增强了电流的扩展同时使得更多的光子能够发射到体外,在相同的注入电流下,新型表面增透结构LED的轴向光强平均是普通LED的15倍,由于光提取效率高,更多的光子能够发射到体外,发热减少,饱和电流更高,达到1
原子力显微技术研究ZnO纳米棒的压电放电特性
邵铮铮, 王晓峰, 张学骜, 常胜利
2010, 59 (1): 550-554. doi: 10.7498/aps.59.550
摘要 +
在原子力显微镜的接触扫描模式下,研究了半导体ZnO纳米棒的压电放电特性.采用两步湿化学法制备沿c轴择优生长的ZnO纳米棒阵列;利用镀Pt探针接触扫描ZnO纳米棒获得峰值达120 pA电流脉冲,脉冲持续时间可达30 ms,电流脉冲与纳米棒的形貌存在对应关系.镀Pt探针与ZnO纳米棒接触形成肖特基二极管,I-V特性研究表明放电的ZnO纳米棒压电电势必须大于03 V,以驱动肖特基二极管并输出电流;放电时肖特基二极管的结电阻达吉欧(GΩ)量级,是影响压电电势输出的主要因
阶梯电压下量子环的动力学性质
郭延江, 熊永建
2010, 59 (1): 555-559. doi: 10.7498/aps.59.555
摘要 +
利用非平衡格林函数方法,研究了一维量子环的动力学特性.量子环中通过恒定的磁通,并通过单根导线与电子库连接.考虑瞬时改变库的势(阶梯电压),导线与环间有含时的隧穿电流.提出一种数值方法计算有阶梯电压体系的电导,结果说明遂穿电流特性能够反映量子环中电子能谱结构.
ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷的晶界电子结构
成鹏飞, 李盛涛, 李建英
2010, 59 (1): 560-565. doi: 10.7498/aps.59.560
摘要 +
测量了ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷在不同温度下的介电频谱,基于压敏陶瓷介电特征损耗峰起源于耗尽层内本征缺陷电子松弛过程的理论,计算了ZnO的本征缺陷结构,并进一步求出了晶界的微观电参数和宏观单晶界击穿电压.单晶界击穿电压的理论值与实验测量值符合得很好,这表明本文建立的基于介电谱计算本征缺陷的方法是有效的.
具有部分超结的新型SiC SBD特性分析
杨银堂, 耿振海, 段宝兴, 贾护军, 余涔, 任丽丽
2010, 59 (1): 566-570. doi: 10.7498/aps.59.566
摘要 +
提出了一种具有部分超结(super junction, SJ)结构的新型SiC肖特基二极管,命名为SiC Semi-SJ-SBD结构,通过将常规SBD耐压区分为常规耐压区和超结耐压区来减小导通电阻,改善正向特性.利用二维器件模拟软件MEDICI仿真分析,研究了不同超结深度和厚度时击穿电压(VB)和比导通电阻(Ron-sp),与常规结构的SBD比较得出,半超结结构可以明显改善SiC肖特基二极管特性,并得到优化的设计方案,选择超结宽度2<
高压LDMOS晶体管准饱和效应分析与建模
杨华岳, 王磊
2010, 59 (1): 571-578. doi: 10.7498/aps.59.571
摘要 +
研究了高压LDMOS(lateral double-diffused MOS)晶体管中一种特殊的电流饱和现象——准饱和效应.借助于TCAD模拟工具,澄清了准饱和效应的物理机理是漂移区载流子的速度饱和.进而从本征漏极电压Vk入手,给出了描述LDMOS管电流饱和特性的数学模型.该模型已经通过了Matlab的编程验证,兼具准确性、计算速度和可扩展性等优点,并可进一步应用于SPICE电路模拟.
应变Si1-xGex/(111)Si空穴有效质量模型
宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 宣荣喜, 戴显英
2010, 59 (1): 579-582. doi: 10.7498/aps.59.579
摘要 +
利用应变Si1-xGex/(111)Si材料价带E(k)-k关系,研究获得了沿不同晶向的空穴有效质量,并在此基础上,建立了空穴各向同性有效质量模型.结果表明,与弛豫材料相比,应变Si1-xGex/(111)Si材料价带带边空穴有效质量各向异性更加显著,带边空穴各向同性有效质量随Ge组分明显减小.该研究成果可为Si基应变PM
YBCO/聚丙烯腈杂化膜及其超导性研究
高鹏举, 章文贡, 陈淑卿, 周秀华, 肖丽足
2010, 59 (1): 583-586. doi: 10.7498/aps.59.583
摘要 +
报告了一种简单制备不依赖于基底结构的柔性YBCO/聚丙烯腈(PAN)厚膜的新方法.研究结果发现,PAN含量从0增加到10wt%的过程中,全部YBCO/PAN样品的超导临界温度Tc在900—920 K区间,表现出较好的超导电性.而且当PAN含量为10wt%时,YBCO/PAN杂化膜即具有一定柔性,膜厚约35 μm,临界电流密度Jc=29×104Acm-2(1 T, 10 K)和J<
对称型单负交替一维光子晶体的能带结构
袁玉群, 张正仁, 隆正文, 刁心峰
2010, 59 (1): 587-591. doi: 10.7498/aps.59.587
摘要 +
构造了(AB)N(BA)N对称型两种单负材料交替一维光子晶体,利用传输矩阵法进行数值模拟.结果表明:这种单负交替对称型一维光子晶体具有一种特殊带隙结构,该带隙不敏感于入射角和晶格的无序性.在该带隙内出现了两个隧穿模,该隧穿模不敏感于入射角的改变和晶格的无序性,但能带及带隙内的隧穿模却敏感于晶格标度和周期数的变化;随着入射角的改变,带隙两侧的隧穿模趋于简并.这些特性对在利用此结构光子晶体设计双重超窄带滤波器时,具有一定的参考价值.
梯度颗粒复合介质的光学双稳
吴亚敏, 陈国庆
2010, 59 (1): 592-596. doi: 10.7498/aps.59.592
摘要 +
重点研究了组分的梯度构形对带壳球形颗粒复合介质的光学双稳特性的影响.其中球形颗粒是由非线性核和介电函数具有梯度分布的线性壳组成.对于壳层介电函数具有幂指数分布的情况,通过求解麦克斯韦方程,得到各区域的势能分布函数,从而求得核内电场的数学表达式.数值研究发现,该复合介质的光学双稳阈值和区域与壳层的厚度及壳层的介电幂指数有关,随着壳层厚度增大或幂指数增大,双稳阈值将变宽.此外,还研究了正入射情况下复合材料体系的反射系数随外电场的变化情况, 发现其关系曲线是一条回线.

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瞬态自旋光栅系统的建设及其在自旋输运研究中的应用
王刚, 叶慧琪, 刘宝利, 胡长城
2010, 59 (1): 597-602. doi: 10.7498/aps.59.597
摘要 +
简要介绍了瞬态光栅系统原理及光路的建设,包括瞬态光栅的产生与探测.采用了外差探测法(heterodyne detection),大大提高了信噪比.利用瞬态自旋光栅系统,研究了(110)方向生长的本征GaAs/AlGaAs单量子阱中自旋输运特性,测得室温下电子自旋的扩散常数Ds=551 cm/s.
化合物半导体材料的正电子寿命计算
陈祥磊, 张杰, 杜淮江, 周先意, 叶邦角
2010, 59 (1): 603-608. doi: 10.7498/aps.59.603
摘要 +
在局域密度理论(LDA)和广义梯度理论(GGA)的基础上计算了ZnO,GaN,GaAs,SiC和InP五种化合物半导体材料中的正电子湮没信息,包括化合物半导体材料中的自由态正电子的湮没寿命;还有不同类型空位(单空位,双空位)附近俘获的束缚态正电子密度分布和湮没率分布,以及束缚态正电子的湮没寿命.
掺铥钨酸钡单晶生长和光谱研究
臧竞存, 郑锴, 邹玉林, 吴敬朋, 宋晏蓉, 刘国庆, 冯宝华, 张东香, 刘玉龙, 朱恪
2010, 59 (1): 609-615. doi: 10.7498/aps.59.609
摘要 +
采用Czochralski 法生长出光学质量的BaWO4:Tm3+单晶,利用X粉末衍射实验确定了不同掺杂浓度晶体的晶胞参数.测定了晶体的室温吸收光谱,应用Juud-Ofelt理论,拟合了光谱的3个强度参数,其值分别为Ω2=404×10-20cm2,Ω4=0509×10-20cm2,Ω
ZnO纳米棒在聚[2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑]固态阴极射线发光器件中的应用研究
阚鹏志, 赵谡玲, 徐征, 孔超, 王大伟, 闫悦
2010, 59 (1): 616-619. doi: 10.7498/aps.59.616
摘要 +
利用ZnO纳米棒阵列场发射电极,以SiO2做为电子加速层制备了固态阴极射线器件,发光层为聚[2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV),在交流驱动下得到了MEH-PPV的固态阴极射线发光,探测到了长波峰和短波峰的发射,并和无电子加速层的器件做了比较,证明混合激发模式下的器件在长波长的发光亮度更大.
低能He2+-He碰撞体系转移电离机理的实验研究
刘惠萍, 朱小龙, 马新文, 李斌, 冯文天, 张少锋, 钱东斌, 张大成
2010, 59 (1): 620-624. doi: 10.7498/aps.59.620
摘要 +
利用冷靶反冲离子动量谱仪,对低能He2+-He碰撞反应中产生的反冲靶离子和炮弹离子进行了符合测量,根据反冲靶离子的动量,研究了转移电离过程中的电荷转移机理.实验结果表明:在20—40 keV能量范围内,靶原子上的一个电子俘获到炮弹离子的基态,另一个电子直接发射到靶的连续态的直接电离及另一个电子俘获到炮弹离子的连续态的过程(ECC)是最主要的转移电离机理,且ECC过程主要发生在大碰撞参数条件下;炮弹离子俘获两个电子处在双激发态的自电离过程的贡献很小.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
不同温度下制备的CdTe薄膜对太阳电池光电性能的影响
李愿杰, 郑家贵, 冯良桓, 黎兵, 曾广根, 蔡亚平, 张静全, 李卫, 雷智, 武莉莉, 蔡伟
2010, 59 (1): 625-629. doi: 10.7498/aps.59.625
摘要 +
在不同温度下用近空间升华法(CSS)制备了CdTe多晶薄膜,结合I-V,C-V特性及深能级瞬态谱研究了不同温度制备的CdTe薄膜对CdS/CdTe太阳电池性能的影响.结果表明,制备温度对电池组件的开路电压影响不大,对短路电流和填充因子有影响,CdTe薄膜的深中心对温度和频率的响应基本一致.580℃制备的样品暗饱和电流密度最小,载流子浓度较高,光电特性较好,而且空穴陷阱浓度较低,深中心复合作用较小.在此研究基础上制备出了面积为300 mm×400 mm
Yb/Sr双原子复合填充的I-型YbxSr8-xGa16Ge30笼合物的合成及热电性能
曹卫强, 鄢永高, 唐新峰
2010, 59 (1): 630-635. doi: 10.7498/aps.59.630
摘要 +
用熔融法结合放电等离子烧结(SPS)合成了Yb/Sr双原子复合填充的n型YbxSr8-xGa16Ge30(x=0,05,10,15)笼合物,研究了双原子复合填充及Yb填充量x对YbxSr8-xGa16Ge30笼合物热电传输特性的影响规律.结果表
C60分子在Si(111)-7×7表面分子束外延生长的STM研究
孙静静, 王丹, 邹志强, 梁齐, 赵明海
2010, 59 (1): 636-642. doi: 10.7498/aps.59.636
摘要 +
在超高真空中采用分子束外延(molecular beam epitaxial)技术进行C60分子在硅(111)-7×7表面的生长,并利用扫描隧道显微镜进行原位研究.室温下,相对于无层错半胞(unfaulted half unit cell),C60更易于吸附在有层错半胞(faulted half unit cell).表面台阶处的电子悬挂键密度最高,通过控制温度和时间进行退火处理后,C60分子会向着台阶的方向扩散并聚集.测量分子在不同吸附位
大面积染料敏化太阳电池的串联阻抗特性研究
寇东星, 姜年权, 黄阳, 戴松元, 陈双宏, 胡林华, 孔凡太
2010, 59 (1): 643-648. doi: 10.7498/aps.59.643
摘要 +
在电子扩散微分方程的基础上,研究了染料敏化太阳电池光生电流和光生电压随光照强度不同的变化关系.提出敏化太阳电池串联阻抗功率损耗模型,理论模拟了大面积电池(有效面积>1 cm2)光电转换效率随多孔薄膜有效面积宽度变化的曲线、透明导电基底膜与银栅极的比接触电阻以及在不同入射光强下银栅极体电阻对大面积染料敏化太阳电池光伏性能的影响.结果表明透明导电基底膜的方块电阻和银栅极体电阻对大面积染料敏化太阳电池的性能有很大影响,而这种影响随光强的减弱逐渐减小.
单粒子瞬变中的双极放大效应研究
刘征, 陈书明, 梁斌, 刘必慰, 赵振宇
2010, 59 (1): 649-654. doi: 10.7498/aps.59.649
摘要 +
采用三维数值模拟的方法对比研究了单个NMOS晶体管和反相器链中的单粒子瞬变(single event transient,SET)电流脉冲,发现深亚微米工艺下双极放大电流在单管的SET电流脉冲中占主要成分,而在反相器链的SET模拟中不明显,分析二者的区别解释了源/体结偏压的形成过程和放大机理,并证明了双极放大效应受源/体结偏压影响的结论.在此基础上分析了NMOS管中源极的正向电流及其机理,发现台阶区的源极正向电流主要是由扩散作用形成的.
地球物理学、天文学和天体物理学
近50年中国降水及温度变化在干旱形成中的影响
杨杰, 张璐, 章大全, 封国林
2010, 59 (1): 655-663. doi: 10.7498/aps.59.655
摘要 +
根据中国气象局1958—2007年194站的温度、降水和Palmer旱涝指数(Palmer Drought Severity Index, PDSI)均一化数据库,构建统计模型量化了温度和降水变化在干旱形成中所占的比重,尤其讨论了中国8个气候区域温度和降水变化在干旱成因中的特征.受全球增温趋势的影响,未来中国北方地区的干旱化趋势仍将继续.未来五年内干旱发生概率较大的地区主要分布在中国华北,且有持续向南扩张的趋势,一直延伸到江淮地区.在全球变暖的背景下,降水减少仍然是中国东部干旱形成的主要因素.相对于南方地
干旱破纪录事件预估理论研究
杨杰, 封国林, 侯威
2010, 59 (1): 664-675. doi: 10.7498/aps.59.664
摘要 +
对中国614个常规观测站1960—2007年的月温度、降水等要素计算出的干旱指数资料进行统计分析,揭示了48年来中国干旱破纪录事件的强度特征.根据破纪录事件的相关概率理论,提出了适用于任意分布下的计算破纪录事件发生强度和时间的方法,并推导了在高斯分布情况下的破纪录事件强度和时间的理论值计算公式.利用历史资料验证了干旱指数服从高斯分布,并将历史资料中已知的干旱破纪录事件作为初始条件,经理论推导得到下一次干旱破纪录事件的期望值,并与实测数据进行了对比,结果符合观测事实,预估效果较好.在此基础上对中国未来可能发
中国月极端高温对大气涛动的响应
万仕全, 顾承华, 康建鹏, 邹建新, 胡玉玲, 徐莎莎
2010, 59 (1): 676-682. doi: 10.7498/aps.59.676
摘要 +
利用广义帕雷托分布(GPD)模型研究了中国1960—2007年740站月极端高温(monthly extreme high-temperature,MEHT)对大气涛动响应的分布特征.通过构建空间GPD模型,分别将北大西洋涛动(NAO)和南方涛动(SO)作为强迫因子引入模型,考察了9种情景下MEHT响应的区域规律.结果表明NAO和SO对MEHT分布有潜在强迫作用,MEHT产生响应的空间分布主要集中在东北、青藏高原东部及长江、黄河流域和华南部分地区.具体表现为:1)MEHT明显依赖于NAO的敏感区为东北,其
星基大气探测资料信息容量研究
杜华栋, 黄思训, 方涵先, 龙智勇, 王永琪
2010, 59 (1): 683-691. doi: 10.7498/aps.59.683
摘要 +
通过引入信息容量的概念,并借助Bayesian估计理论,给出了星载探测资料中所包含的如温度,湿度,O3,SO2,CH4等大气参数的信息容量的计算方案,该方法充分考虑了仪器各通道对反演参数的敏感性、各通道的观测误差特性以及背景场的误差特性;然后利用该方法对HIRS,AMSU,AIRS,IAIS四种仪器以及三种组合所包含的大气温度、湿度的信息容量进行了计算,得到十分有价值的结果,该方法预期在星载大气探测仪器的设计、各仪器的评估与比较、探测资料的
大气湍流对径向分布高斯列阵光束扩展和方向性的影响
季小玲
2010, 59 (1): 692-698. doi: 10.7498/aps.59.692
摘要 +
采用积分变换的技巧,推导出了径向分布高斯列阵光束通过湍流大气传输的二阶矩束宽和远场发散角的解析公式,并详细研究了大气湍流对光束扩展和方向性的影响.研究表明,相干合成情况下,子光束数N越小、径向分布半径r0越大,列阵光束扩展受湍流影响越小.相干较非相干合成时列阵光束的扩展小,但非相干合成时列阵光束扩展受湍流的影响比相干合成时的小.特别地,N足够小或r0足够大时,相干与非相干合成列阵光束的远场束宽相等.另一方面,还给出了相干和非相干合成径向分布高斯列阵