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Vol. 59, No. 6 (2010)

2010年03月20日
总论
总论
原子和分子物理学
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唯象论的经典领域
唯象论的经典领域
流体、等离子体和放电
流体、等离子体和放电
凝聚物质:结构、热学和力学性质
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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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前沿领域综述
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领域
总论
双稳系统的频率耦合与随机共振机理
林敏, 孟莹
2010, 59 (6): 3627-3632. doi: 10.7498/aps.59.3627
摘要 +
分析了处于双势阱中的粒子在单一频率信号和双频信号作用下的运动形式,给出在双频信号作用下双稳系统的响应幅值与激励幅值的近似解析关系,揭示了非线性系统所特有的不同频率之间的频率耦合现象和激励输入的频率能量向另一频率转移的渗透现象.从动力学机理和频谱分布的角度进行分析,深化了对双稳系统随机共振机理的认识.数值仿真结果证明了理论分析的有效性.
三自由度二阶非线性耦合动力学系统守恒量的扩展Prelle-Singer求法
楼智美
2010, 59 (6): 3633-3638. doi: 10.7498/aps.59.3633
摘要 +
用扩展Prelle-Singer法(扩展P-S法)求三自由度二阶非线性耦合动力学系统的守恒量,得到了6个积分乘子满足的确定方程、约束方程和守恒量的一般形式,并讨论了确定积分乘子的方法.最后,用扩展P-S法求得了三质点Tada晶格问题的两个守恒量.
完整系统Appell方程的Lie-Mei对称性与守恒量
夏丽莉, 李元成, 王小明, 刘晓巍
2010, 59 (6): 3639-3642. doi: 10.7498/aps.59.3639
摘要 +
研究了完整系统Appell方程的Lie-Mei对称性与守恒量.在完整系统Appell方程的基础上,给出了Appell方程的Lie-Mei对称性的定义和判据,得到了Appell方程的Lie-Mei对称性导致的Hojman守恒量和Mei守恒量.举例说明结果的应用.
构造Birkhoff表示的Hojman方法与Birkhoff对称性
丁光涛
2010, 59 (6): 3643-3647. doi: 10.7498/aps.59.3643
摘要 +
讨论了构造Birkhoff表示的Hojman方法.利用该方法重新研究Birkhoff对称性,提出一种关于该对称性的新见解,给出Birkhoff守恒量的新证明,并对该守恒量仅与Birkhoff张量相关作出解释.举例说明所得结果的应用.
一类相对转动非线性动力学系统周期解的唯一性与精确周期解
关新平, 乔杰敏, 王坤
2010, 59 (6): 3648-3653. doi: 10.7498/aps.59.3648
摘要 +
研究了一类具有线性刚度、非线性阻尼力和强迫周期力项的相对转动非线性动力学系统周期解的唯一性和精确周期解.讨论了一类自治系统极限环的唯一性与稳定性.应用定性分析方法,给出了一类相对转动非线性动力学系统具有唯一周期解的必要条件,并在一定条件下得到了系统的一类精确周期解.
光滑粒子动力学方法中粒子分布与数值稳定性分析
常建忠, 刘谋斌
2010, 59 (6): 3654-3662. doi: 10.7498/aps.59.3654
摘要 +
光滑粒子动力学(SPH)作为一种拉格朗日型无网格粒子方法,已经成功地应用于包括含多相流动界面以及移动边界的可压缩和不可压缩流体运动的研究中.通过对Poiseuille流动的深入研究,探索了SPH方法中粒子分布对计算精度的影响,揭示了一种因为粒子不规则分布而导致的数值不稳定现象.研究显示,这种数值不稳定性起源于SPH方法粒子近似过程中的不连续性.使用了一种新的粒子近似格式以确保SPH方法中粒子近似的连续性.计算结果表明,这种新的粒子近似格式对于规则和不规则的粒子分布都能得到稳定精度的结果.
经典单色短峰水波理论的三阶完备解
黄虎, 夏应波
2010, 59 (6): 3663-3667. doi: 10.7498/aps.59.3663
摘要 +
针对经典的有限水深三阶单色短峰波,考虑环境均匀流效应,赋予一新的解析解,从而与原经典解析解构成完备的解析解.这就在第二阶解、第三阶解结构上显示出多种相互作用机制.
离散修正KdV方程的解析近似解
杨沛, 李志斌, 陈勇
2010, 59 (6): 3668-3673. doi: 10.7498/aps.59.3668
摘要 +
将同伦分析法进行了推广,使之适用于求解离散修正 KdV 方程.获得了由指数函数表达的亮孤子解,该解析近似解与精确解符合很好.数值模拟结果说明了同伦分析法对求解复杂非线性问题的有效性和潜力.
二维随机介质中柱面波传播及其局域性的随机泛函分析
丁锐, 金亚秋, 小仓久直
2010, 59 (6): 3674-3685. doi: 10.7498/aps.59.3674
摘要 +
分析了二维各向同性均匀随机介质中柱面波的传播特性及局域化现象.用随机泛函理论,在频域内将随机介电起伏展开成柱坐标系下的Wiener积分式,将波场表示为内外行柱面波的线性和,求解二维Helmholtz波动方程,得到随机介电起伏对柱面波幅度与相位调制的解析表达.由柱面波能量的空间分布验证了波的局域化现象,并求解局域化长度.二维随机介质中平面波按柱面波展开的波转换方程与非随机介质中的情形有相似的表达,但具有随机介电起伏对幅度和相位的调制,并给出数值模拟结果.
量子粒子群优化算法的收敛性分析及控制参数研究
方伟, 孙俊, 谢振平, 须文波
2010, 59 (6): 3686-3694. doi: 10.7498/aps.59.3686
摘要 +
通过分析粒子群优化算法的特点,将粒子放在量子空间来描述,建立粒子的量子势能场模型,并结合群体的群集性推导了量子粒子群优化(QPSO)算法.在随机算法全局收敛定理的框架下,讨论了QPSO算法的收敛性,证明QPSO算法是一种全局收敛的算法. 针对QPSO算法的唯一控制参数,提出了三种控制策略,结合标准测试函数的仿真结果给出了具有实际指导意义的控制参数选择方法.
Dicke模型的量子混沌和单粒子相干动力学特性
宋立军, 严冬, 盖永杰, 王玉波
2010, 59 (6): 3695-3699. doi: 10.7498/aps.59.3695
摘要 +
量子化的Dicke模型在非旋波近似条件下表现为量子混沌动力学特征.利用单粒子一阶时间关联函数,通过数值计算详细考察了Dicke模型中单粒子相干动力学特性.结果表明:当初始相干态处在混沌区域时,一阶时间关联函数曲线衰减较快,而当初始相干态处在规则区域时,一阶时间关联函数曲线衰减较慢,单粒子相干动力学对初态具有较强的敏感性,经典混沌抑制量子相干. 考察单粒子相干动力学在相空间的平均演化性质,得到一种较好的量子经典对应关系.最后研究了相空间单粒子相干的整体动力学性质,更好地揭示了相空间的混沌和规则结构.
五维时空中度规的计算
邵丹, 邵亮, 李苗, 秦正辉, 韩金柱
2010, 59 (6): 3700-3703. doi: 10.7498/aps.59.3700
摘要 +
在四维R+R2引力理论中给出了Wheeler-Dewitt (W-D)方程,通过分离变量法得到了W-D方程的解.利用Kaluza-Klein理论将Robertson-Walker度规推广到五维时空,结合时空中的场方程得到宇宙项与能量之间的关系.
多种形式的加权广义Farey组织网络金字塔的复杂性
刘强, 方锦清, 李永
2010, 59 (6): 3704-3714. doi: 10.7498/aps.59.3704
摘要 +
构建了三类确定性加权广义Farey组织的网络金字塔.理论推导并数值计算了网络金字塔的拓扑性质(度分布、平均最短路径、平均聚类系数和相称性系数等), 进而将Farey序列作为网络节点的确定、随机和混合的三种权重值,以此为基础计算并拟合了三类网络金字塔的点的强度分布和边的权重分布.计算结果初步揭示了加权广义Farey组织的网络金字塔的复杂性特征,有助于了解一些实际网络的复杂性和多样性.
硬球势中相对论费米气体的热力学性质
窦瑞波, 范召兰, 门福殿
2010, 59 (6): 3715-3719. doi: 10.7498/aps.59.3715
摘要 +
用量子统计与数值模拟相结合的方法,在广义外势中相对论费米系统的热力学量的基础上,研究硬球势中相对论费米气体的热力学性质.得到了考虑相对论效应时系统的内能和热容量的解析表达式,分析了相对论效应对内能和热容量的影响.研究表明:与非相对论比较,相对论费米气体的内能和热容量更高;相对论特征量越大,热容量的转折温度越低;随着温度的升高,特征量越大,内能就越大.

编辑推荐

双色光晶格势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的Landau-Zener隧穿行为
奚玉东, 王登龙, 佘彦超, 王凤姣, 丁建文
2010, 59 (6): 3720-3726. doi: 10.7498/aps.59.3720
摘要 +
考虑玻色-爱因斯坦凝聚体局限于周期性的双色光晶格势阱中,研究其中的Bloch能带结构、第一能隙和第二能隙的Landau-Zener隧穿行为.结果表明,随着双色光晶格势阱的主、次晶格相位差从0增加到π,Bloch能带中第一能隙宽度逐渐增加,而第二能隙宽度逐渐减小.同时发现,双色光晶格势阱的主、次晶格深度及其相位差对第一能隙和第二能隙的Landau-Zener隧穿性质有重要的影响.
色交叉关联噪声作用下癌细胞增长系统的平均首通时间
杨建华, 刘先斌
2010, 59 (6): 3727-3732. doi: 10.7498/aps.59.3727
摘要 +
研究了受色交叉关联噪声驱动的癌细胞增长系统的平均首通时间.根据Novikov定理和Fox方法得到了相应的近似Fokker-Planck方程,给出了稳态概率密度函数的表达式.运用最快下降法,得到了平均首通时间的解析式.数值结果表明:两噪声之间负关联时,平均首通时间是加性噪声强度和乘性噪声强度的减函数,是噪声关联时间的增函数;两噪声之间正关联时,平均首通时间与加性噪声强度之间的单调关系与穿越方向有关,是乘性噪声强度的非单调函数,是噪声关联时间的减函数.
含有单相铁芯变压器的铁磁混沌电路的分析及控制
刘崇新, 翟笃庆, 董子晗, 刘尧
2010, 59 (6): 3733-3739. doi: 10.7498/aps.59.3733
摘要 +
对一个含有单相铁芯变压器的三阶非自治铁磁混沌电路进行了理论研究和计算机仿真分析.研究表明,仅含由磁通链控制的非线性电感器件的三阶非自治电路可以作为一个四阶自治改进系统来分析.数值仿真和电路实验证实了此系统确实存在混沌动力学行为.同时,还提出了一种通过改变线性电容参数控制混沌的方法.
参数不确定量子细胞神经网络与Lorenz超混沌系统的函数投影同步研究
杨晓阔, 蔡理, 赵晓辉, 冯朝文
2010, 59 (6): 3740-3746. doi: 10.7498/aps.59.3740
摘要 +
研究了具有不确定参数的量子细胞神经网络系统与Lorenz超混沌系统的函数投影同步.设计了自适应追踪控制器来实现两个不同系统渐进同步到已知的比例函数,并运用Lyapunov稳定性方法进行了证明.理论分析了量子细胞神经网络系统不确定参数的系数向量线性无关性,实现了不确定参数的识别和估计.数值仿真结果验证了函数投影同步和参数估计的有效性.
负微分电导下晶闸管的动力学行为与混沌现象
张波, 丘东元, 谭平安
2010, 59 (6): 3747-3755. doi: 10.7498/aps.59.3747
摘要 +
研究了晶闸管处于负微分电导状态下的非线性动力学行为,推导了晶闸管动力学系统不稳定需满足的边界条件,解释了晶闸管混沌现象产生机理.建立了晶闸管的非线性动力学方程,分析了该动力学方程的线性稳定性.在此基础上根据Jacobi矩阵得到了系统不稳定需满足的边界条件,指出晶闸管的混沌行为并非只由负微分电导特性引起,还与外界条件和器件本身物理参数等因素有关.最后,通过数值仿真和实验研究证实了理论分析的正确性,从而完整地解释了晶闸管的倍周期分岔和混沌行为.
基于符号时间序列方法的开关变换器离散映射算法复杂度分析
杨汝, 赵寿柏, 劳裕锦, 张波
2010, 59 (6): 3756-3762. doi: 10.7498/aps.59.3756
摘要 +
开关变换器与其符号序列拓扑共轭,这使得开关变换器系统特性的研究可以归于符号序列的研究,从而得到更一般的结论.采用基于符号时间序列的算法复杂度来分析开关变换器的复杂行为,从具体内在结构得到开关变换器的本质特征.与统计复杂度不同,算法复杂度还可以定量地描述开关变换器的突变点和工作周期,为深入了解开关变换器的特性和混沌行为的利用提供理论依据.
耦合哈密顿系统中测度同步发生机理的研究
田静, 陈勇, 邱海波
2010, 59 (6): 3763-3768. doi: 10.7498/aps.59.3763
摘要 +
测度同步是在耦合哈密顿系统中发现的一种奇特现象.采用Poincaré截面方法,研究了离散及连续的哈密顿系统中测度同步的发生机理.结果表明,测度同步的发生源于相空间分界线的穿越行为.
斜坡补偿电流模式控制开关变换器的动力学建模与分析
刘中, 包伯成, 周国华, 许建平
2010, 59 (6): 3769-3777. doi: 10.7498/aps.59.3769
摘要 +
降压型、升压型和升压-降压型DC-DC变换器是应用广泛的基本开关DC-DC变换器.电流模式控制开关DC-DC变换器在较宽的电路参数范围内具有两个边界,基于开关切换前后电感电流的上升和下降斜率,建立了斜坡补偿电流模式控制开关DC-DC变换器的统一模型.该模型进行无量纲归一化处理后只有三个参数,可有效展示开关DC-DC变换器在电感电流连续传导模式(CCM)和电感电流不连续传导模式(DCM)时的动力学特性.利用此模型,导出了轨道状态发生转移时的两个分界线方程,由此确定了开关DC-DC变换器的稳定周期1域、CCM
随机噪声对经验模态分解非线性信号的影响
吴亚锋, 裘焱, 杨永锋, 任兴民
2010, 59 (6): 3778-3784. doi: 10.7498/aps.59.3778
摘要 +
采用Monte-Carlo随机模拟方法来研究外部噪声对经验模态分解非线性信号的影响.结果表明:噪声对低阶特征模态函数(IMF)影响较为明显,对高阶IMF影响较小;白噪声强度系数越大,分解出的IMF纯噪声分量阶数越多;用含噪声信号减去经验模态分解后的主要IMF噪声分量,可较为明显地削弱噪声的影响;含噪声响应的最大Lyapunov指数比不含噪声响应的最大Lyapunov指数小.
忆阻混沌振荡器的动力学分析
刘中, 包伯成, 许建平
2010, 59 (6): 3785-3793. doi: 10.7498/aps.59.3785
摘要 +
忆阻器(memristor) 是一种有记忆功能的非线性电阻器,它是除电阻器、电容器和电感器之外的第四种基本电路元件.采用一个具有光滑磁控特性曲线的忆阻器和一个负电导替换蔡氏振荡器中的蔡氏二极管,导出了一个基于忆阻器的振荡器电路.采用常规的动力学分析手段研究了电路参数和初始条件变化时该光滑忆阻振荡器的动力学特性.研究结果表明,光滑忆阻振荡器与一般的混沌系统完全不同,它的动力学行为除了与电路参数有关外,还极端依赖于电路的初始条件,存在瞬态混沌和状态转移等奇异的非线性物理现象.
级联功率因数校正变换器的级间耦合非线性动力学行为分析
邹建龙, 马西奎
2010, 59 (6): 3794-3801. doi: 10.7498/aps.59.3794
摘要 +
级联功率因数校正(PFC)变换器是一个由PFC变换器和直流-直流(DC-DC)变换器级联而成的非线性系统.建立了级联PFC变换器的非线性模型,据此对系统的级间耦合非线性动力学行为进行了数值仿真,并进行了实验验证和分析.结果表明:PFC级输出电容减小会使系统出现分岔,引起DC-DC级输出电压的变化;DC-DC级负载电阻变化会改变PFC级的非线性动力学行为;当DC-DC级出现占空比饱和时,PFC级与DC-DC级之间会出现复杂的相互耦合影响过程.
周期激励下Chen系统的簇发现象分析
张晓芳, 陈章耀, 毕勤胜
2010, 59 (6): 3802-3809. doi: 10.7498/aps.59.3802
摘要 +
对于周期激励下的Chen系统,当激励项的频率和原系统的固有频率存在量级上的差异时,系统表现出两个时间尺度下的动力学行为.首先,将激励项作为一个变量对系统进行了分岔分析.然后应用快慢分析法探讨了在不同的参数条件下,激励项周期变化时产生的对称式折叠簇发、对称式亚临界Hopf簇发、对称式Hopf-同宿簇发现象及其产生机制.同时还讨论了激励幅值和频率对系统不同簇发的影响.
交叉相位调制提高半导体激光器混沌载波发射机带宽方法
颜森林
2010, 59 (6): 3810-3816. doi: 10.7498/aps.59.3810
摘要 +
提出半导体激光器混沌交叉相位调制(XPM)光反馈提高混沌载波发射机带宽方法,建立了有外腔光纤传输反馈XPM控制下的激光动力学物理模型.理论导出XPM作用下激光双反馈频率失谐公式,指出XPM产生的非线性相移影响了激光器增益和线宽增强因子,其光纤二阶非线性效应使激光振幅和相位变化更加丰富,而非线性相移的出现进一步增加了新的频率分量并使频谱展宽.数值结果表明,XPM使激光器混沌带宽增加到4倍以上,使激光混沌张弛振荡频率增加到285倍,其光纤长度、入纤光功率、面镜反射系数、光纤二阶非线性系数等都能影响激光混沌带
考虑次近邻作用的行人交通格子流体力学模型
薛郁, 温坚, 田欢欢
2010, 59 (6): 3817-3823. doi: 10.7498/aps.59.3817
摘要 +
在二维双向行人交通格子流体力学模型的基础上,提出了考虑次近邻行人相互作用进行行人流优化的行人交通格子流体力学模型.通过线性稳定性分析给出新模型的稳定性条件. 通过非线性分析得到描述交通堵塞密度波的改进的Korteweg-de Vries方程,并进行了数值模拟.
两车道交通流耦合格子模型与数值仿真
彭光含
2010, 59 (6): 3824-3830. doi: 10.7498/aps.59.3824
摘要 +
考虑两车道耦合效应的影响和换道效应,提出了改进的两车道交通流耦合格子模型.同时,改进了换道时的流量转移率,这样更符合实际交通情况.通过线性稳定性分析,得到了改进模型的稳定性条件.数值模拟结果也表明,模型通过考虑耦合作用信息,更好地再现了换道情况,同时也表明两车道间的耦合效应对两车道交通流存在不可忽视的影响.
基于元胞自动机模型的道路突发瓶颈现象研究
盛鹏, 赵树龙, 王俊峰, 左航
2010, 59 (6): 3831-3840. doi: 10.7498/aps.59.3831
摘要 +
针对特殊交通事件诱发的道路突发瓶颈现象,结合驾驶员在瓶颈现象发生前后的行为变化,提出了一个考虑驾驶员在瓶颈处驾驶特性的元胞自动机模型,并利用该模型分析了瓶颈现象对驾驶特性的影响.结果发现,该模型可以刻画不对称换道和瓶颈处抢道行为所产生的一些复杂的交通现象.研究表明,在瓶颈处实行不对称交替通行可以提高系统流量.
一种应用于含权无标度网络的全局路由算法
濮存来, 裴文江
2010, 59 (6): 3841-3845. doi: 10.7498/aps.59.3841
摘要 +
针对含权无标度网络提出了一种全局路由算法.该算法利用网络路径上的节点强度信息构建了一种全局路由代价函数,选择使该代价函数最小的路径来传输信息包,有效避开了网络中易发生拥塞的核心节点.实验结果表明,与最短路径算法相比,该算法以较小的平均路径长度的增加为代价,将网络容量提高了十多倍.
双势垒InAs/InP纳米线异质结热电子制冷机
贺兵香, 何济洲
2010, 59 (6): 3846-3850. doi: 10.7498/aps.59.3846
摘要 +
研究了具有不同温度和不同化学势的两个热库中电子通过一个双势垒InAs/InP纳米线异质结进行的传输.利用传输矩阵法得到了电子的传输概率,进而计算得到电子传输所产生的热流.通过数值计算给出了热电子制冷机的性能特征曲线.进一步分析了势垒宽度和势阱宽度对制冷机工作性能的影响.研究发现,当势阱宽度一定时,随着势垒宽度变大共振中心能级的位置变大,共振能级宽度变小,同一偏压对应的制冷率变小,相对制冷系数变大.当势垒宽度一定时,随着势阱宽度变大,同一偏压对应的相对制冷系数变小.当势垒和势阱宽度同时变化时,得到的曲线与势
一个人类行为动力学模型及其精确解
郭进利
2010, 59 (6): 3851-3855. doi: 10.7498/aps.59.3851
摘要 +
对于Baraba′si提出的基于人类行为的排队模型,比较了Baraba′si的解与Va′zquez的解,指出这两个解存在差异.提出一个服务台具有服务时间的人类行为动力学模型.通过严格的解析,计算出事件的等待时间分布,得到事件在系统中的逗留时间分布(这个指标在Baraba′si模型中没有被获得).结果表明,按照优先权选择协议,这个模型的等待时间分布是指数γ=2的幂律分布,这与钱学森通信回复时间分布的指数21非常接近.
飞秒激光热反射系统测量金属薄膜中的热波
王玮, 王海东, 马维刚, 张兴
2010, 59 (6): 3856-3862. doi: 10.7498/aps.59.3856
摘要 +
金属材料中的热波现象可以利用包含电子弛豫时间影响的双曲两步模型进行理论分析.通过飞秒激光热反射实验系统对金属薄膜材料进行了测量.利用偏振分光棱镜将飞秒激光分成抽运光和探测光,其中较强的抽运光用于加热金属薄膜而较弱的探测光用于探测薄膜表面反射率随时间的变化,两束光之间的光程差通过步进电机进行精确控制.利用金属薄膜反射率和电子温度的正比例关系就可以得到电子温度随时间的变化规律.实验发现在加热激光脉冲过后的电子温度下降区间会出现另一个较弱的电子温度波峰,并利用相同厚度的两块金属薄膜样品重复测量对实验结果进行了验
一种基于新型偏振干涉成像光谱仪的目标偏振信息探测新方法
孙尧, 张淳民, 杜娟, 赵葆常
2010, 59 (6): 3863-3870. doi: 10.7498/aps.59.3863
摘要 +
提出了一种采用基于视场补偿型Savart偏光镜的新型偏振干涉成像光谱仪对二维目标偏振信息进行空间遥感探测的新原理和新方法.在新型偏振干涉成像光谱仪光学系统不变的情况下,通过旋转偏振干涉仪分别测出了三个不同角度下像面上各像点的光强值,反演出了二维面目标的斯托克斯矢量,并给出了各像点偏振度和偏振方向的理论表达式.采用计算机模拟实验对该探测原理和方法进行了验证,所得结果与理论完全符合.从理论和实践上扩展了干涉成像光谱仪的探测功能,与目前国内外所研究的成像光谱仪相比,该成像光谱仪既能同时探测目标二维空间信息和一维
原子和分子物理学
高离化态金离子的辐射复合及其退激发过程的理论研究
桑萃萃, 王永军, 万建杰, 丁晓彬, 董晨钟
2010, 59 (6): 3871-3877. doi: 10.7498/aps.59.3871
摘要 +
利用基于多组态Dirac-Fock方法的程序包GRASP92和RATIP以及最新发展的RERR06程序,详细计算了高离化态金离子(类镍Au51+、类铜Au50+和类锌Au49+)俘获一个自由电子到nl(n=4—8,l =0—3)壳层的辐射复合谱以及相应的辐射退激发谱. 理论计算的辐射复合谱很好地重现了实验谱. 研究结果表明:对类镍Au51+、类铜Au50+和类锌Au49+而言
Li“洞原子”高位三激发态2 S(m)和2 D(m) (m=2—7)的能级、精细结构和Auger宽度
孙言, 苟秉聪, 朱婧晶
2010, 59 (6): 3878-3884. doi: 10.7498/aps.59.3878
摘要 +
采用鞍点变分方法和鞍点复数转动方法,考虑了相对论修正、质量极化修正等基础上,计算了Li“洞原子”高位三激发态2l2l′nl″ 2S(m)和2D(m) (m=2—7)高根系列的高精度波函数、相对论能量、精细结构,同时还计算了Auger分宽度和总宽度,通过相对论效应的讨论,对2S(7),2D(6)及2<
碰撞能和同位素取代对H+BrF→HBr+F反应立体动力学影响的理论研究
许燕, 赵娟, 王军, 刘芳, 孟庆田
2010, 59 (6): 3885-3891. doi: 10.7498/aps.59.3885
摘要 +
基于拟合得到的London-Eyring-Polanyi-Sato势能面,运用准经典轨线方法对H+BrF→HBr+F反应的立体动力学性质进行了理论研究.计算了反映矢量相关的角分布和对光诱导的双分子反应实验敏感的四个极化微分散射截面.结果表明:随着碰撞能的增加,产物的转动极化变强,并且产物的后向散射占主导地位.通过比较D+BrF→DBr+F 和H+BrF→HBr+F反应的产物极化,揭示了明显的同位素效应.
低能高电荷态离子(4≤ q ≤7)与He碰撞中双俘获与转移电离的截面反转效应
吕瑛, 陈熙萌, 曹柱荣, 吴卫东
2010, 59 (6): 3892-3896. doi: 10.7498/aps.59.3892
摘要 +
基于入射离子双俘获后势能沉积与双电离靶离子势能的比值定义了势能参数Ω,研究了低能高电荷态离子(q=4,5,6,7)与He 原子碰撞系统中双俘获和转移电离反应道的选择规律.研究发现,在Ω坐标下,双俘获和转移电离存在截面反转效应,ΩΩ≥10时转移电离成为双电子转移过程主反应道.
扩展哈伯德模型中原子团簇的结构和热力学性质研究
郑晓军, 张俊, 黄忠兵
2010, 59 (6): 3897-3904. doi: 10.7498/aps.59.3897
摘要 +
采用数值精确对角化方法,在加入了近邻电子库仑排斥作用的扩展哈伯德模型中对原子数N=5和N=6的原子团簇进行了研究.首先得到了对应于不同强度的电子在位库仑作用能U、近邻排斥作用能V,以及不同电子填充数的团簇的优化结构和相应的总自旋S.研究结果表明,电子的近邻排斥能V的引入会使团簇向成键数目减少的链状或星状结构改变.然后结合团簇的能级特征,分析了团簇的热容和磁化率等热力学特性,其中热容曲线的峰值位置可由团簇的低能激发给出合理的
唯象论的经典领域
电磁散射问题的两种反演方法研究
张宇, 苟铭江, 史庆藩, 杨曦
2010, 59 (6): 3905-3911. doi: 10.7498/aps.59.3905
摘要 +
提出了电磁散射问题的两种反演方法:确定性梯度搜索方法和Monte Carlo随机搜索方法.给出了两种方法的基本原理,并对反演性能包括对散射体的定位能力、反演精度、反演时间进行了系统的分析与比较.数值计算结果表明,确定性方法定位精确,而随机性方法对散射体电磁参数的反演精度高且速度快,利用两者优点可以增强反演效果.
变分伴随正则化方法从雷达回波反演海洋波导(Ⅱ):实际反演试验
盛峥, 黄思训
2010, 59 (6): 3912-3916. doi: 10.7498/aps.59.3912
摘要 +
在理论推导的基础上,分别利用模拟和实测的雷达回波资料进行反演试验.在模拟雷达回波资料反演时,分别对不引入正则化项和引入正则化项的反演结果进行讨论;在实际雷达回波资料反演时,讨论了反演结果对初猜值精度的依赖性,分别考虑初猜值为经验模型给定时和初猜值为统计反演结果时对最后反演精度的影响.最后比较了变分伴随正则化方法与传统统计反演算法的优缺点,指出下一步反演算法的改进方向.
真空条件下激光诱导光纤损伤特性研究
胡建平, 潘峰, 马平, 赵兴海, 高杨
2010, 59 (6): 3917-3923. doi: 10.7498/aps.59.3917
摘要 +
实验研究并分析了调Q Nd:YAG 脉冲激光诱导光纤损伤特性.设计了在真空条件下全石英光纤传输1064 nm 脉冲激光实验.通过将激光注入光纤端面气压降低到10—100 Pa, 光纤端面击穿阈值提高到大气环境下的185 倍.结合光纤端面损伤形貌分析可知,光纤端面损伤主要是由于激光驻波场和烧蚀共同作用的结果,光纤端面或内部大量的缺陷降低了光纤抗激光损伤的能力.在真空条件下由于光纤端面光学击穿阈值的提高,激光诱导光纤损伤特性又表现出了另外一种损伤模式——光纤初始输入段损伤.它发生在光纤输入段附
光子晶体对太赫兹波的调制特性研究
张戎, 曹俊诚
2010, 59 (6): 3924-3929. doi: 10.7498/aps.59.3924
摘要 +
利用传输矩阵方法研究了掺杂半导体n-GaAs/聚碳酸脂一维光子晶体的太赫兹波透射谱.研究结果发现,与一般由两种介电材料组成的一维光子晶体不同,由于掺杂半导体中自由载流子对太赫兹波存在较强的吸收,所以这种材料组成的一维光子晶体除可形成光子带隙外,还可以增强n-GaAs对太赫兹波的透射.同时还提出了一种基于这种一维光子晶体的太赫兹波调制器,通过外加电压控制半导体中电子浓度的大小可实现对太赫兹透射波幅度的调制.
相位片角向衍射产生拉盖尔-高斯光束的实验研究
周小为, 付绍军, 任煜轩, 李银妹, 吴建光, 孙晴, 王自强
2010, 59 (6): 3930-3935. doi: 10.7498/aps.59.3930
摘要 +
设计了一种角向分布的相位片,利用离子束刻蚀技术加工成0和π二级的相位片.利用角向衍射理论对相位片的衍射场分析表明,衍射场为拓扑指数相反的两束拉盖尔-高斯光束的叠加场.用直径为4 mm的近平行光照射相位片,获得径向指数为零,拓扑荷相反的叠加拉盖尔-高斯光场.采用较大孔径的光束入射时,仍为拓扑荷相反的两束光的叠加,但径向指数会发生变化.
滤波位置相关的全正色散掺Yb3+锁模光纤激光器的实验研究
欧阳春梅, 柴路, 赵慧, 胡明列, 宋有建, 王清月
2010, 59 (6): 3936-3941. doi: 10.7498/aps.59.3936
摘要 +
采用非线性偏振旋转锁模,构建了一种全正色散掺Yb3+光纤环形激光器.在该激光腔内采用了10 nm带宽的光纤滤波器提供附加的自振幅调制.通过改变滤波器在腔内的位置,实验证明了滤波器位置对高啁啾脉冲的整形过程起到重要的作用.在320 mW的抽运功率下,最终获得平均功率为922 mW,脉冲重复频率为266 MHz,脉冲宽度为62 ps的稳定脉冲输出,单脉冲能量达35 nJ的优化结果.通过数值模拟与实验结果的验证表明,两者相符很好.
128 W单频线偏振光纤放大器特性研究
漆云凤, 刘驰, 周军, 陈卫标, 董景星, 魏运荣, 楼祺洪
2010, 59 (6): 3942-3947. doi: 10.7498/aps.59.3942
摘要 +
高功率单频激光在激光雷达、光谱学、精密测量等领域具有广阔的应用前景.采用中心波长为1064 nm、光谱线宽为20 kHz、偏振消光比(PER)高于20 dB的单频线偏振分布式反馈光纤激光器做种子源(尾纤输出功率约为10 mW),利用种子注入主振荡功率光纤放大技术,通过两级级联放大实现了128 W高功率单频、线偏振、近衍射极限单模连续激光输出.主放大器光-光效率达到83%,PER高于12 dB.采用分段温控技术有效地提高了光纤中的受激布里渊散射(SBS)阈值,实验中未观察到明显的放大自发辐射和SBS现象,进
电流孔的尺寸对双氧化限制垂直腔面发射激光器阈值的影响
赵红东, 张卫华, 李文超, 刘会丽, 孙梅
2010, 59 (6): 3948-3952. doi: 10.7498/aps.59.3948
摘要 +
通过双氧化限制垂直腔面发射激光器中电场、载流子密度、光场和热场空间耦合方程自洽数值求解,研究了垂直腔面发射激光器中阈值特性.得到了氧化层及有源区附近的电势,模拟电流孔的边缘效应,给出了不同双氧化限制电流孔半径下阈值电流密度、载流子密度、基模光场和热场的空间分布.发现了实现最小阈值电流的最佳限制电流孔半径,进而设计了双氧化限制垂直腔面发射激光器的结构.
部分相干平顶光束通过湍流大气传输的等效曲率半径
季小玲
2010, 59 (6): 3953-3958. doi: 10.7498/aps.59.3953
摘要 +
推导出了部分相干平顶光束在湍流大气中传输的等效曲率半径的解析表达式,详细地研究了湍流对其等效曲率半径的影响.研究表明,湍流使得等效曲率半径R减小,但是只有当湍流足够强时等效曲率半径极小值出现的位置zmin才会改变.在弱湍流中,R随着光束相干长度β的增大而增大;但是在强湍流中,R随着β的增大而减小.R随着光束阶数M(N)的增大而缓慢减小.若β越大、
高度聚焦的余弦高斯光束对瑞利粒子的辐射力分析
蒋云峰, 赵承良, 陆璇辉
2010, 59 (6): 3959-3964. doi: 10.7498/aps.59.3959
摘要 +
通过数值计算,得出了聚焦后的余弦高斯光束在瑞利粒子上产生的辐射力在整个空间的分布情况.研究发现,利用余弦高斯光束操控粒子是可行的,且利用余弦高斯光束能同时对高折射率粒子和低折射率粒子进行俘获.
掺铒光纤环形激光器混沌带宽特性数值研究
杨玲珍, 乔占朵, 邬云翘, 王云才
2010, 59 (6): 3965-3972. doi: 10.7498/aps.59.3965
摘要 +
利用掺铒光纤环形激光器非线性克尔效应模型,研究抽运功率和非线性系数对激光器输出混沌信号带宽的影响.研究表明:在非线性系数一定的情况下,混沌带宽随着抽运功率的增加先增大后减小;固定抽运功率为01 W,当非线性系数增加到45 W-1km-1时,掺铒光纤激光器输出的混沌带宽达到最大值(153 GHz),非线性系数继续增加,输出混沌的带宽将逐渐减小.
双色场下紫外超短脉冲的频谱展宽
吴洪, 王燕玲, 丁良恩
2010, 59 (6): 3973-3978. doi: 10.7498/aps.59.3973
摘要 +
当共线传输的双色强激光脉冲满足时间重叠时,其等离子体通道间将出现强烈的耦合作用,由此引起的交叉相位调制可产生强烈的非线性效应,使紫外超短脉冲的频谱展宽效应得到增强.将由钛宝石激光系统经三倍频得到的能量为045 mJ、带宽为15 nm的紫外脉冲和能量为71 mJ的近红外脉冲共线聚焦后,在氩气样品池中分别诱导产生等离子体通道,发现紫外脉冲光谱受到明显调制.调制后的光谱半高全宽增至64 nm,为聚焦前谱宽的4倍,是单束紫外脉冲成丝时谱宽的25倍.实验着重研究在不同时间延迟、耦合位置和气体压强情况下,双
高功率高重复频率多波长飞秒激光系统的研究
刘华刚, 胡明列, 刘博文, 宋有建, 柴路, 王清月
2010, 59 (6): 3979-3985. doi: 10.7498/aps.59.3979
摘要 +
以大模场面积光子晶体光纤飞秒激光系统为基频光源,利用非线性频率上转换的方法,获得了高功率高重复频率多波长的飞秒激光脉冲.理论分析并实验验证了聚焦透镜的焦距对倍频光横向模场分布的影响,透镜焦距越长,模场质量越好.在基频光平均功率为218 W,脉冲宽度为110 fs,重复频率为50 MHz的条件下,经过二倍频、三倍频和四倍频获得波长分别为520,347和261 nm的飞秒激光,其平均功率分别达105,47和214 W.二倍频和三倍频的转换效率分别为482%和216%,二倍频到四倍频的转换效率为20
基于光纤四波混频波长转换和色散的慢光实验研究
尹经禅, 肖晓晟, 杨昌喜
2010, 59 (6): 3986-3991. doi: 10.7498/aps.59.3986
摘要 +
对基于光纤四波混频(FWM)波长转换和色散的慢光实现进行了详细和系统的实验研究.首先,实验测定了高非线性光纤中FWM带宽约为40 nm,从而确定了慢光的可调谐带宽;接着,在普通单模光纤和色散补偿光纤(DCF)中针对500 MHz正弦信号和100 ps短脉冲信号分别实现了34和198 ns的脉冲延迟,在DCF中还实现了209 ns的脉冲提前.讨论了增大延迟量的方法,指出随着宽带FWM波长转换的实现和大色散光纤的应用有望获得微秒量级的大延迟量,从而为高性能光纤延迟线和全光缓存器等应用提供支持.
强非局域光晶格中空间孤子的脉动传播
周骏, 任海东, 冯亚萍
2010, 59 (6): 3992-4000. doi: 10.7498/aps.59.3992
摘要 +
根据强非局域结构中空间孤子的演化方程——非局域非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法,对一维强非局域光晶格结构中空间孤子的脉动传播进行数值研究.分析了孤子的初始光束能量、非局域程度、光晶格调制强度、光晶格周期以及线性折射率的纵向调制率与空间孤子的脉动传播周期之间的关系,并对影响脉动传播的内在物理机制进行了讨论.同时,还研究了在线性折射率纵向调制情况下强非局域光晶格结构中空间孤子传输的开关行为.
铁电液晶螺旋结构的理论近似研究
鲁兴海, 彭增辉, 刘永刚, 宣丽, 唐先柱
2010, 59 (6): 4001-4007. doi: 10.7498/aps.59.4001
摘要 +
由铁电液晶(FLC)手性近晶C相下螺旋结构的理论近似计算得出FLC一个螺距内平均折射率的表达式,根据表达式可得出一个螺距内的FLC分子作为一个整体可以看成一个向列相液晶分子模型的结论.当FLC沿螺旋轴方向的厚度等于FLC螺距的整数倍时,液晶盒内垂直取向的FLC分子可看作向列相液晶模型组成的集合.ZLI-3654型FLC与5CB型向列相液晶的实验结果验证了上述结论,理论结果和实验结果一致.这一理论可为畸变螺旋FLC和垂直排列畸变螺旋FLC器件的制备以及FLC的应用提供理论指导和更深的认识.
嵌入电介质小球的金属薄片的电磁波透射特性
孙刚, 郑俊娟
2010, 59 (6): 4008-4013. doi: 10.7498/aps.59.4008
摘要 +
研究了金属板上下两个表面内侧都周期性地嵌入电介质小球体系的透射和吸收性质.结果显示:对于嵌入深度很小的电介质小球,电磁波可通过隧穿效应进入到电介质小球内,并以腔体本征模式的形式存在.当嵌入深度很小时,周期排列的电介质小球会对金属表面做有效的周期性调制,使体系在特定的频率出现金属表面等离子激元.当腔体本征模式与金属表面等离子激元模式的频率相近时,它们之间的耦合将使两种电磁模式大幅度地增强,从而使上层的电介质小球内具有非常强的电磁场.这些高强度的电磁场有相当一部分可通过隧穿效应进入到下层的电介质小球内,并通过

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光子晶体的相位特性在高灵敏温度传感器中的应用
黄覃, 冷逢春, 梁文耀, 董建文, 汪河洲
2010, 59 (6): 4014-4017. doi: 10.7498/aps.59.4014
摘要 +
对含耦合缺陷的不对称结构光子晶体的研究发现,其缺陷模频率附近的反射率接近于1,而缺陷模频率附近反射光的相移随频率迅速改变;当缺陷层为折射率的温度敏感材料时,温度的极微小变化就能使处于缺陷模频率的反射光相移发生很显著变化.根据这一原理,设计了高灵敏高分辨率的相位温度传感器.以高灵敏高分辨率的温度传感器为例,介绍高灵敏高分辨率的相位传感器的工作原理.
基于金属结构单元间耦合的左手材料的设计及实验验证
王甲富, 张介秋, 杨一鸣, 吴翔, 鲁磊, 屈绍波, 马华, 徐卓
2010, 59 (6): 4018-4022. doi: 10.7498/aps.59.4018
摘要 +
提出了基于金属结构单元间耦合进行左手材料设计的思想,并建立了理论分析模型.通过合理选择结构单元的结构参数并通过单元之间的耦合,使电谐振等效电路的谐振频率与磁谐振等效电路的谐振频率相等,从而最大限度地实现宽左手频带.加工、制作并测试了基于金属结构单元间耦合的左手材料.实验结果表明,测试样品具有相等的电谐振频率和磁谐振频率,其左手频带的带宽为24 GHz.实验结果与理论分析一致,验证了基于金属结构单元间耦合的左手材料设计思想.
可见光波段超材料的平面聚焦效应
相建凯, 马忠洪, 赵延, 赵晓鹏
2010, 59 (6): 4023-4029. doi: 10.7498/aps.59.4023
摘要 +
基于超材料双鱼网结构物理模型,设计了树枝状结构+树枝状结构、树枝状结构+银膜和树枝状结构+氧化铟锡玻璃三种可见光波段超材料复合结构.采用双模板辅助化学电沉积方法,制备出金属银树枝状结构阵列和银膜,分别实现了这三种复合结构.透射和反射实验表明,三种复合结构具有类似的行为.比较发现,树枝状结构+氧化铟锡玻璃复合结构具有损耗低和平面聚焦效应明显的优点.通过调节实验条件,分别制备出能够实现平面聚焦的红绿蓝三种可见光波段超材料.
横电波激励下亚波长一维金属光栅的异常透射性
刘明礼, 刘仁杰, 邓晓斌, 王亚伟, 雷海娜
2010, 59 (6): 4030-4035. doi: 10.7498/aps.59.4030
摘要 +
针对一维亚波长金属光栅异常透射现象实现的问题,利用时域有限差分法,对横电波(TE波)激励带电介质的亚波长一维金属光栅的光场分布进行了模拟分析,得到了TE波的透射率与电介质折射率的变化关系,从而发现TE波在所研究的模型下具有异常透射现象.基于导模共振理论建立了类导模共振理论,并应用该理论较好地解释了TE波在所研究模型下的异常透射现象,确定类导模共振是TE波产生异常透射性的主要原因.应用所建立的理论解决了传统透射理论无法解决的问题.类导模共振理论揭示了异常透射现象的物理本质,为进一步研究异常透射性的物理本质提
全固态八边形大模场光子晶体光纤的设计
郭艳艳, 侯蓝田
2010, 59 (6): 4036-4041. doi: 10.7498/aps.59.4036
摘要 +
提出一种新型的全固态八边形大模场低损耗的掺镱石英光子晶体光纤,利用多极法对光纤的结构和特性进行了模拟.这种结构的光子晶体光纤空气孔由掺有少量氧化硼的石英棒代替,简化了制备过程,提高了光纤的热损伤阈值.在波长为1064 μm处,光纤的模场面积可达2000 μm2,还可实现单模传输,而且其弯曲损耗很小,当弯曲半径为5 cm时弯曲损耗小于05 dB/m.这种光纤对光纤激光器和光纤放大器的发展有重要意义.
半导体光放大器引起的光控器件中的信号损伤分析
吴重庆, 王智, 王亚平, 王拥军, 忻向军
2010, 59 (6): 4042-4049. doi: 10.7498/aps.59.4042
摘要 +
在双环耦合全光缓存器的基础上分析了全光分组交换网络中以半导体光放大器(SOA)为相移器件的反馈型全光缓存器输出的信号损伤,包括SOA的非线性及载流子恢复时间限制引起的脉冲畸变与连续码流中的图样失真和SOA的自发辐射噪声累积引起的信噪比恶化及缓存器结构引起的“漏光”问题.理论分析及实验结果表明,在采用反相控制并注入高功率控制光的情况下,脉冲畸变与图样失真被抑制,由信噪比恶化及漏光决定的光分组的缓存圈数被限制在20—30圈.得到的结果对基于SOA的光缓存器及逻辑器件同样具有借鉴作用.
压缩六角点阵椭圆孔光子晶体光纤的低色散高双折射效应
张亚妮
2010, 59 (6): 4050-4055. doi: 10.7498/aps.59.4050
摘要 +
设计了一种新型结构低色散高双折射光子晶体光纤,该光纤纤芯缺失一根空气柱,包层沿光纤长度方向排布压缩六角点阵椭圆空气孔.采用全矢量平面波法,对其色散和双折射特性进行了数值模拟.研究发现,通过改变光纤结构参数,即改变六角点阵压缩比ξ、相对孔间隔f和空气孔椭圆率η,可以调节该光纤低色散高双折射工作波长.若调整光纤结构参数ξ=048, f=035, η=055, x方向孔间隔Λx=12 μm时,该光纤呈现低色散高双折射效应,在1360—167
针孔直径对自参考干涉波前传感器测量精度的影响
饶长辉, 白福忠
2010, 59 (6): 4056-4064. doi: 10.7498/aps.59.4056
摘要 +
针孔直径的大小是影响自参考干涉波前传感器测量精度的重要因素,在实际应用中应根据测量精度要求以及强度通过率来选择.首先基于傅里叶光学理论分析了针孔直径对参考波前质量以及强度通过率的影响,然后通过数值仿真和实验对其进行证实.研究结果表明,当针孔直径等于艾里斑直径的一半时可以产生高质量的参考波前,对于峰谷值不小于一个波长的畸变波前,其参考波前的均方根值低于λ/100.这些理论分析和实验结果可为自参考干涉波前传感器的设计和精度分析提供有价值的参考和指导.
金属橡胶隔振器随机振动加速度响应分析
闫辉, 姜洪源, 刘文剑, 郝振东, Ulannov A. M.
2010, 59 (6): 4065-4070. doi: 10.7498/aps.59.4065
摘要 +
通过对随机激励下干摩擦隔振系统理论的深入研究,推导了金属橡胶隔振系统随机激励均方加速度响应求解公式.对金属橡胶隔振器进行随机振动试验,分析了金属橡胶隔振器相对密度、预变形及所加试验量级对金属橡胶隔振系统均方根加速度响应的影响,得到了相关变化规律曲线.同时还分析了均方根加速度响应理论值与试验值的对比误差,确定了公式的适用范围.
高功率超声脉冲激励下金属板的非线性振动现象研究
陈赵江, 张淑仪, 郑凯
2010, 59 (6): 4071-4083. doi: 10.7498/aps.59.4071
摘要 +
对高功率超声脉冲作用下金属板中的超谐波、次谐波、准次谐波以及混沌等非线性振动现象进行了实验和理论研究.在实验中,高功率超声换能器产生脉冲调制的高频振动激励金属板产生非线性振动,利用激光测振技术测量不同尺寸和不同固定方式下金属板复杂的非线性振动情况,并对其进行了时序分析、频谱分析以及相空间分析.根据实验条件,提出包含非线性接触阻尼的振动-碰撞动力学模型,用以研究强超声振动-碰撞作用下的板非线性振动机制,并进行了相应的理论计算.计算结果表明,超声换能器的变幅杆与金属板之间的间歇性高频碰撞作用是金属板强非线性振
平面射流场中纳米颗粒的成核与凝并
张凯, 刘演华, 干富军
2010, 59 (6): 4084-4092. doi: 10.7498/aps.59.4084
摘要 +
采用大涡模拟和直接积分矩方法,数值模拟了在Reynolds数为8300的平面射流中,水蒸气(相对湿度φ=70%)和硫酸蒸气(质量分数为5×10-6)二元体系中纳米颗粒的成核与凝并,详细分析了颗粒数密度、体积密度和平均粒径的分布.计算结果表明.射流场混合动量厚度的增长和实验结果一致;射流场的拟序结构导致了涡核中心处硫酸蒸气浓度的明显减小,而纳米颗粒数密度则明显增加;拟序结构的出现导致颗粒碰撞概率增大,提高了颗粒凝并效率;在颗粒数密度较大的涡核中心,颗粒成核作用增强,从而加
流体、等离子体和放电
装置参数对狭缝天线激发的等离子体表面波传播的影响
胡希伟, 江中和, 刘明海, 蓝朝晖
2010, 59 (6): 4093-4099. doi: 10.7498/aps.59.4093
摘要 +
采用时域有限差分法对矩形结构装置的等离子体表面波传播进行了三维数值模拟.研究了装置参数(如介质板相对介电常数、厚度以及介质板上方空气间隙)对天线阵列激发的等离子体表面波传播的影响,给出了合适的介质板相对介电常数和厚度,并指出空气间隙的存在会严重削弱天线阵列对表面波的激发.计算结果可为大面积矩形表面波等离子体源装置的优化设计提供参考.
惯性约束聚变的中子半影成像诊断系统的优化研究
应阳君, 许海波, 余波
2010, 59 (6): 4100-4109. doi: 10.7498/aps.59.4100
摘要 +
在激光驱动的惯性约束聚变实验中,中子半影成像是重要的诊断方法.基于分辨率的要求,模拟了中子源与半影孔装置间不同距离、半影孔装置不同厚度、半影孔装置不同外径以及不同孔型的系统点扩展函数,通过分析点扩展函数的尖锐性和等晕性优化诊断系统.同时还给出了系统的装配误差要求,并发现系统在线性重建时能达到15 μm分辨率,而非线性重建时能满足5 μm分辨率的诊断要求.
大气压下绝缘毛细管内等离子体放电及其特性研究
黄文同, 李寿哲, 王德真, 马腾才
2010, 59 (6): 4110-4116. doi: 10.7498/aps.59.4110
摘要 +
在石英毛细管内利用两个边缘锋利的中空针型电极间的放电形成了63 cm长的大气压弧光等离子体.通过记录放电图片和测量电流-电压特征波形及伏安特性曲线的方法对管内等离子体从反常辉光状态过渡至超长弧光状态的过程做了细致的研究,发现管内等离子体在弧光状态下的电子密度不低于1014 cm-3.另外,还进一步考察了两电极的间距和电源工作频率对放电伏安特性的影响以及通过发射光谱法测得的等离子体气体温度随外加电压的变化规律.当活性气体(氧气)按一定比例混合到氩等离子体中时,通过
凝聚物质:结构、热学和力学性质
应用量子理论方法研究中子双缝衍射
刘晓静, 张佰军, 李海波, 刘兵, 张春丽, 郭义庆, 张丙新
2010, 59 (6): 4117-4122. doi: 10.7498/aps.59.4117
摘要 +
通过严格求解薛定谔方程得到狭缝中的中子波函数,由基尔霍夫定律得到中子衍射波函数.最后得到中子双缝相对衍射强度与衍射图样位置之间的解析关系.计算所得结果与实验数据符合较好.
Mg2Si的电子结构和热电输运性质的理论研究
彭华, 王春雷, 李吉超, 王洪超, 王美晓
2010, 59 (6): 4123-4129. doi: 10.7498/aps.59.4123
摘要 +
利用全势线性缀加平面波法,对Mg2Si的几何结构和电子结构进行了计算,得到了稳定的晶格参数以及能带和电子态密度.能带结构表明,Mg2Si为间接带隙半导体,禁带宽度为020 eV.在此基础上利用玻尔兹曼输运理论和刚性带近似计算了材料的电导率、Seebeck系数和功率因子.结果表明,在温度为700 K时p型和n型掺杂的Mg2Si功率因子达到最大时的最佳载流子浓度分别为7749×1019 cm-3和
氦离子注入4H-SiC晶体的纳米硬度研究
张崇宏, 张勇, 周丽宏, 李炳生, 杨义涛
2010, 59 (6): 4130-4135. doi: 10.7498/aps.59.4130
摘要 +
4H-SiC晶体经能量为100 keV,剂量为3×1016 cm-2的氦离子高温(500 K)注入后,再在773—1273 K温度范围内进行了退火处理,最后使用纳米压痕仪测量了样品注入面的硬度.测试结果表明,在500—1273 K温度范围内样品的硬度随退火温度升高呈现先增大后减小再增大的趋势,其中773 K退火样品的硬度增大明显.分析认为,退火样品的硬度变化是由退火过程中缺陷复合与氦泡生长导致样品内部的Si—C键密度、键长和键角改变引起的.
质子辐照电荷耦合器件诱导电荷转移效率退化的实验分析
王祖军, 唐本奇, 肖志刚, 刘敏波, 黄绍艳, 张勇
2010, 59 (6): 4136-4142. doi: 10.7498/aps.59.4136
摘要 +
开展了电荷耦合器件(CCD)质子辐照损伤的实验研究. 分析了质子辐照CCD后电荷转移效率的退化规律,阐述了质子辐照诱导电荷转移效率退化的损伤机理,比较了不同能量质子对电荷转移效率的损伤程度. 通过开展辐射粒子输运理论计算,分析了不同能量质子对电荷转移效率损伤差异的原因.
Al吸附在Pt, Ir和Au的(111)面的低覆盖度研究
张建军, 张红
2010, 59 (6): 4143-4149. doi: 10.7498/aps.59.4143
摘要 +
应用密度泛函理论,系统研究了Al原子在Pt(111),Ir(111)和Au(111)表面的桥位、顶位、三重面心立方(fcc)洞位和六角密排(hcp)洞位这四个典型位置的吸附情况. 主要计算了三吸附体系的几何结构、平均结合能和差分电荷密度,并系统讨论了相关原子的密立根电荷布居数和投影态密度.研究发现,对于Pt(111)和Ir(111)表面,Al原子在hcp洞位最稳定,但是对于Au(111)表面,Al原子在fcc洞位最稳定.
AlN/NbN纳米结构多层膜的共格异结构外延生长研究
喻利花, 薛安俊, 董松涛, 许俊华
2010, 59 (6): 4150-4155. doi: 10.7498/aps.59.4150
摘要 +
采用射频磁控溅射法制备了NbN,AlN单层膜及不同调制周期的AlN/NbN纳米结构多层膜,采用X射线衍射仪、小角度X射线反射仪和高分辨透射电子显微镜等对薄膜进行了表征.结果表明:单层膜AlN为六方结构,NbN为面心立方结构;AlN/NbN多层膜中AlN为六方结构,NbN为面心立方结构,界面处呈共格状态,其共格关系为c-NbN(111)面平行于h-AlN(0002)面,晶格错配度为013%.热力学计算表明:AlN/NbN多层膜中不论AlN层与NbN层的厚度如何,AlN层均不会形成亚稳的立方AlN,而是形成
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
ZnO高掺杂Ga的浓度对导电性能和红移效应影响的第一性原理研究
侯清玉, 赵春旺, 金永军, 关玉琴, 林琳, 李继军
2010, 59 (6): 4156-4161. doi: 10.7498/aps.59.4156
摘要 +
采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,在相同环境条件下建立了浓度不同的由Ga原子取代Zn原子的Zn1-xGaxO模型.对低温高掺杂Ga原子的Zn1-xGaxO半导体的能带结构、态密度和吸收光谱进行了计算.结果表明:Ga原子浓度越大,进入导带的相对电子数越多,但是电子迁移率反而减小.通过对掺杂和未掺杂ZnO的电导率以及最小间隙带宽度分别进行了比较
碳链输运对基团吸附的敏感性分析
邱明, 张振华, 邓小清
2010, 59 (6): 4162-4169. doi: 10.7498/aps.59.4162
摘要 +
基于局域原子轨道的密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了碳链输运特性对分别吸附7种常见官能团NO2, CN, CHO, Br, C6H5, C5H4N和NH2时的敏感性. 计算表明,电流对C6H5和CHO的吸附最为敏感,其次是对CN和C5H4N的吸附,在某些偏压下电流有大幅度的下降,其值
ZnO 极性表面及其N原子吸附机理的第一性原理研究
李琦, 范广涵, 熊伟平, 章勇
2010, 59 (6): 4170-4177. doi: 10.7498/aps.59.4170
摘要 +
基于密度泛函理论的第一性原理赝势法计算了ZnO极性表面的几何结构和电子结构特性,对比分析了ZnO(0001)和ZnO(0001)表面结构弛豫、能带结构、电子态密度及N吸附ZnO极性表面的形成能情况.计算结果表明: 相对于ZnO(0001)表面,ZnO(0001)表面受结构弛豫影响更加明显,而ZnO(0001)表面完整性更好.相对于体相ZnO结构,ZnO(0001)表面的能带带隙变窄,同时价带顶附近能级非局域性增强使晶体表面的导电性能变得更好;而ZnO(0001)表面的能带带隙变宽,由于O-
Zr催化剂对NaAlH4和Na3AlH6可逆储氢性能的影响
叶佳宇, 刘亚丽, 王靖林, 何垚
2010, 59 (6): 4178-4185. doi: 10.7498/aps.59.4178
摘要 +
采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,分别计算纯净的以及掺杂Zr的NaAlH4和Na3AlH6的晶格结构常数、能量、电子局域函数和电子态密度.结果表明:NaAlH4和Na3AlH6分别是带隙为46和31 eV的绝缘体;NaAlH4和Na3AlH6中Al—H键是共价键,Na—H键是离子键;Zr原子替代Na原子
扶手椅型单壁碳纳米管中的B/N对共掺杂
徐慧, 肖金, 欧阳方平
2010, 59 (6): 4186-4193. doi: 10.7498/aps.59.4186
摘要 +
利用第一性原理电子结构计算方法,研究了扶手椅型单壁碳纳米管(SWCNT)的B/N对掺杂效应.研究发现,对于扶手椅型SWCNT两个不同的掺杂位点,B/N对更容易发生在与管轴线成30°角的P1位点上.B/N对的掺杂使得金属性SWCNT能隙打开,且能隙随着B/N对轴向掺杂浓度的升高而逐渐增大.同时,还发现两B/N对掺杂后SWCNT的电子结构敏感地依赖于B/N对在圆周上的相对位置,能隙随着B/N对相对距离的增大而增大.这归结于B/N对的掺入影响了原有的电荷分布,这种影响是局域的
拉伸形变下BC3纳米管的能带结构
韩文鹏, 刘红
2010, 59 (6): 4194-4201. doi: 10.7498/aps.59.4194
摘要 +
运用紧束缚能带理论,研究拉伸形变下BC3纳米管的能带结构. 研究表明:随着拉伸和压缩强度的不断增加,BC3纳米管的导带能级和价带能级逐渐靠近,最终发生能带交叠. 压缩形变下能带的交叠程度可达05 eV,而拉伸形变下只有02 eV. 对于扶手椅型BC3纳米管,随着拉伸和压缩的不断增加,BC3纳米管首先由直接半导体转化为间接半导体,进而发生能带的交叠,表现出金属性. 在无形变时,扶手椅型BC3纳米
Fibonacci序列的统计属性和电子输运系数
黄晓梅, 徐慧, 任意, 刘小良
2010, 59 (6): 4202-4210. doi: 10.7498/aps.59.4202
摘要 +
对按膨胀规律A→AB和B→A生成的Fibonacci序列,采用一维随机行走模型数值计算了序列的自相关函数以及自行定义的准标准偏差.利用Hurst分析法研究了序列的再标度范围函数及其Hurst指数,并将结果与一维随机二元序列进行了对比.发现这些统计量有奇特的准周期振荡行为以及小于05的Hurst指数,直接论证了Fibonacci序列具有关联、标度不变及自相似等性质.从Anderson紧束缚模型出发,采用传输矩阵方法研究了Fibonacci序列的电子输运特性,讨论了输运系数对能量及其序列长度的依赖关系.研究
Ca3-x AgxCo4O9(x=0—0.05)氧化物的电输运性能
张飞鹏, 张忻, 路清梅, 张久兴
2010, 59 (6): 4211-4215. doi: 10.7498/aps.59.4211
摘要 +
Ca位掺杂可以优化Ca3Co4O9复合氧化物的电输运性能. 采用柠檬酸溶胶凝胶结合放电等离子烧结制备了Ca位微量掺杂Ag的Ca3-xAgxCo4O9(x=0—005)氧化物块体试样,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、电参数测试仪分析了所得试样. 试验结果表明: 产物呈单一物相,Ca位微量掺杂Ag降低了Ca
制备条件对纳米晶吸收剂的吸波性能影响的实验研究
石云龙, 张拴勤
2010, 59 (6): 4216-4220. doi: 10.7498/aps.59.4216
摘要 +
采用柠檬酸盐溶胶凝胶法制备出不同Co掺杂的Ba纳米晶铁氧体吸收剂,分析了制备条件对其物性、吸波性能等的影响,确定了最佳制备工艺条件. 研究了粒径对纳米晶吸波性能的影响,同时还测试了纳米晶吸收剂的雷达波吸收性能. 结果表明,纳米晶吸收剂是一种性能优良的雷达波吸收材料.
弱耦合GaAs/AlGaAs/InGaAs双势阱隧穿结构的磁隧穿特性研究
周远明, 俞国林, 高矿红, 林铁, 郭少令, 褚君浩, 戴宁
2010, 59 (6): 4221-4225. doi: 10.7498/aps.59.4221
摘要 +
研究了低温(15 K)条件下弱耦合GaAs/AlGaAs/InGaAs双势阱结构的纵向磁隧穿特性. 研究表明,器件在零偏压下处于共振状态. 通过分析不同偏压下的磁电导振荡曲线,可以得到双量子阱中的基态束缚能级随偏压的变化规律,从而可以确定隧穿电流峰对应的隧穿机制. 所得结果可为弱耦合双量子点器件的制备提供基础.
尺寸相关的弹性常数对应变硅纳米线电学性质的影响
张加宏, 刘清惓, 李敏, 顾芳, 顾斌
2010, 59 (6): 4226-4234. doi: 10.7498/aps.59.4226
摘要 +
从Keating模型出发,基于离散化思想建立了计算单晶硅纳米线弹性常数和杨氏模量的半连续原子晶格力学模型. 从微扰理论和形变势理论出发,采用有限差分方法建立了计算不同晶向应变硅纳米线价带结构的数值模型. 结合上述的两个计算模型,进而应用经典弹道传输模型研究了轴向应力和弹性常数对p型硅纳米线弹道晶体管电学特性的影响. 研究结果表明,硅纳米线的弹性常数和杨氏模量呈现尺寸效应,该结果与分子动力学的模拟结果具有很好的一致性. 同时发现尺寸相关的弹性常数对硅纳米线晶体管输运电流的影响强烈依赖于单轴应力对输运电流的影
原位高压微米氧化锌电学性质的研究
韩永昊, 彭刚, 刘才龙, 王月, 高春晓, 吴宝嘉
2010, 59 (6): 4235-4239. doi: 10.7498/aps.59.4235
摘要 +
利用集成有金属薄膜电极的金刚石对顶砧,对微米氧化锌样品进行了原位高压电导率测量.结果表明,在919 GPa时样品电导率达到最小值,在919—1122 GPa时样品电导率急剧增大,说明此时样品从纤锌矿结构向岩盐矿结构转变直至完全相变,1122 GPa为相变点.通过测量不同条件下高温退火处理的样品电导率,明显看到氧空位对电导率的影响.
一种基于荧光材料的聚合物白光发光二极管
王保争, 张安琪, 吴宏滨, 杨伟, 文尚胜
2010, 59 (6): 4240-4244. doi: 10.7498/aps.59.4240
摘要 +
制备了一种基于荧光聚合物共混的单发光层聚合物白光发光二极管.器件结构为铟锡氧化物/苯磺酸掺杂聚乙烯基二氧噻吩/发光层/ 1,3,5-三(N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯41/Ba/Al,蓝光材料芴-氟化喹喔啉共聚物(PF-BPFQ5)、绿光材料苯基取代的聚对苯乙炔(P-PPV)和红光材料聚(2-甲氧基-5-(2′-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔)(MEH-PPV)共混为发光层.当PF-BPFQ5,P-PPV,MEH-PPV的质量比例为100∶06∶06时,获得标准的白光,色坐标为(033
铁基化合物 SrFeAsF以及 Co掺杂超导体SrFe0.875Co0.125AsF的电子结构和磁性
刘甦, 李斌, 王玮, 汪军, 刘楣
2010, 59 (6): 4245-4252. doi: 10.7498/aps.59.4245
摘要 +
采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法,计算了 SrFeAsF 和 Co 掺杂超导体 SrFe0875 Co0.125AsF 的电子能带结构和磁性.结果表明,SrFeAsF 的基态构型为条状反铁磁结构,而 SrFe0.875Co0.125AsF 的条状反铁磁构型与棋盘形能量相差非常小,体系处于两种构型转变的临界值附近.由电子能带结构计算表明,Co掺杂引起FeAs杂化能带增宽,增强了d电子的平面巡游性,同时掺杂后
Bi0.5Ba0.5Fe0.5Ti0.49Nb0.01O3热敏陶瓷的微结构和电学性能研究
袁昌来, 刘心宇, 马家峰, 周昌荣
2010, 59 (6): 4253-4260. doi: 10.7498/aps.59.4253
摘要 +
采用固相合成工艺,制备了Bi05Ba05Fe05Ti049Nb001O3(BBFTN)热敏陶瓷,借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻温测试仪和交流阻抗谱考察其微结构、直流电阻、介电特性、阻抗和电学模量方面的电学性能. 结果表明:BBFTN材料依然为立方钙钛矿结构,平均晶粒尺寸约为10 μm,晶格常数相对于BaTiO3的晶格常数有所变大;室温电
n-SiC拉曼散射光谱的温度特性
杨银堂, 韩茹, 樊晓桠
2010, 59 (6): 4261-4266. doi: 10.7498/aps.59.4261
摘要 +
测量了采用离子注入法得到掺N的n-SiC晶体从100—450 K的拉曼光谱. 研究了SiC一级拉曼谱、电子拉曼散射谱及二级拉曼谱的温度效应. 实验结果表明,大部分SiC一级拉曼峰会随温度升高向低波数方向移动,但声学模红移(峰值位置向低频方向移动)的幅度较光学模小. 重掺杂4H-SiC的纵光学声子等离子体激元耦合(LOPC)模频率随温度升高表现出先蓝移(峰值位置向高频方向移动)后红移的变化趋势,表明LOPC模的温度特性不仅会受到非简谐效应的影响,还与实际已离化杂质浓度有关. 电子拉曼散射峰线宽随温度升高而增
基于β-FeSi2的(Fe, M)Si2三元合金相形成规律
李胜斌, 李晓娜, 董闯, 姜辛
2010, 59 (6): 4267-4278. doi: 10.7498/aps.59.4267
摘要 +
二元β-FeSi2相是一种重要的窄带半导体型金属硅化物,研究了基于该二元相的三元合金的形成规律,以丰富其材料范围.首先,利用团簇线判据作为理论依据,选取一个团簇和一个连接原子构成的模型,添加不同的第三组元作为连接原子,设计了Fe3Si8M(M=B, Cr, Ni, Cu, Co, Al)系列合金成分,即用添加组元替代二元相中的Fe连接原子.然后,用真空吸铸和真空甩带方法制备合金棒以及薄带,以获得无成分偏析的均匀合
电场调谐InAs单量子点的发光光谱
常秀英, 窦秀明, 孙宝权, 熊永华, 倪海桥, 牛智川
2010, 59 (6): 4279-4282. doi: 10.7498/aps.59.4279
摘要 +
采用稳态和时间分辨发光光谱,研究了生长在p-i-n二极管结构内的InAs单量子点发光光谱的电场调谐特性.随着电场强度的增加,观察到量子点中激子发光的Stark 效应.通过选择不同波长的激光线激发量子点样品,发现随着电场强度的增加导致量子点发光强度的减弱,这是由于量子点俘获载流子概率的减小所致,而激子寿命的增加源于电场导致激子的Stark效应.
LiF插层对有机发光二极管磁场效应的调控
刘荣, 张勇, 雷衍连, 陈平, 张巧明, 熊祖洪
2010, 59 (6): 4283-4289. doi: 10.7498/aps.59.4283
摘要 +
制备了有LiF插层的有机发光二极管,以八羟基喹啉铝(Alq3)作为电子传输层,N, N′-二苯基-N, N′-二(1-萘基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺(NPB)作为空穴传输层.通过改变Alq3与NPB间LiF插层的厚度,研究了不同温度下器件的光电特性及电致发光的磁场效应.测量结果表明:LiF插层可以影响器件内部载流子的输运和激发态的形成.较厚的插层阻碍了空穴的传输,使器件的电流效率变低.但实验中发现,
透射式指数掺杂GaAs光电阴极最佳厚度研究
杨智, 邹继军, 常本康
2010, 59 (6): 4290-4295. doi: 10.7498/aps.59.4290
摘要 +
通过研究指数掺杂GaAs光电阴极中光电子扩散漂移长度与均匀掺杂GaAs光电阴极中光电子扩散长度的差异,确定透射式指数掺杂GaAs光电阴极的最佳厚度范围为16—22 μm.利用量子效率公式对透射式指数掺杂GaAs光电阴极最佳厚度进行了仿真分析,发现厚度为20 μm时阴极积分灵敏度最大.外延生长阴极厚度分别为16和20 μm的两种透射式指数掺杂GaAs样品并进行了激活实验,测得样品的积分灵敏度分别为1228和1547 μA/lm,两者的比值为796%. 实验结果与仿真结果符合.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
脉冲偏压电弧离子镀C-N-V薄膜的成分、结构与性能
李红凯, 林国强, 董闯
2010, 59 (6): 4296-4302. doi: 10.7498/aps.59.4296
摘要 +
用脉冲偏压电弧离子镀方法在硬质合金基体上制备了一系列不同成分的C-N-V薄膜.用X射线光电子能谱、激光Raman光谱、 X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕等方法分别研究了薄膜的成分、结构与性能.Raman光谱,XRD和TEM结果表明,所制备的薄膜为在类金刚石(DLC)非晶基体上匹配有VN晶体的碳基复合薄膜.随V和N含量的增加,薄膜硬度与弹性模量先增加后下降,在N含量为204%,V含量为218%时薄膜硬度与弹性模量具有最大值,分别为368和5697 GPa,高于相同条件下制备的
单轴应变条件下Fe从α到ε结构相变机制的第一性原理计算
刘绍军, 卢铁城, 陈向荣, 崔新林, 祝文军, 卢志鹏
2010, 59 (6): 4303-4312. doi: 10.7498/aps.59.4303
摘要 +
采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,研究了沿[001]方向单轴应变条件下Fe从体心立方结构(bcc,α相)到六角密排结构(hcp,ε相)相变的临界压力、相变路径、相变势垒以及相变过程中原子磁性的变化.结果发现:单轴应变条件下Fe从α到ε结构的相变路径与以前理论计算模拟给出的静水压力条件下的相变路径明显不同;原子磁矩沿着相变路径突然降低,同时伴随着能量和体积的突然变化,是典型的一阶磁性相转变,表明原子磁性的丧失导致了bcc结构不稳定而向hcp结构转变.对单轴应变下吉布斯自由能的计算表明,相变势垒随着单轴应
整体煤气化联合循环合成气水合物法分离CO2的分子动力学模拟
颜克凤, 李小森, 陈朝阳, 徐纯钢
2010, 59 (6): 4313-4321. doi: 10.7498/aps.59.4313
摘要 +
利用分子动力学(MD)模拟方法研究整体煤气化联合循环(IGCC)合成气(CO2/H2)水合物法分离CO2的分离机理,系统研究了CO2水合物、H2水合物以及合成气水合物法一级分离所得CO2/H2混合气体水合物的微观结构及性质.模拟分析n个CO2或H2与水合物笼状结构的整体结合能ΔE
晶硅太阳电池中Fe-B对与少子寿命、陷阱浓度及内量子效率的相关性
李凤, 马忠权, 孟夏杰, 殷晏庭, 于征汕, 吕鹏
2010, 59 (6): 4322-4329. doi: 10.7498/aps.59.4322
摘要 +
以太阳电池级直拉单晶硅片为材料,利用瞬态微波反射光电导衰减仪研究了硅片分别经过单、双面扩散后Fe-B对与少子寿命τ、陷阱浓度及制备成电池的内量子效率(IQE)的相关性.对于单面扩散后的样品,Fe-B对浓度分布在较大程度上决定了少子寿命分布;对于双面扩散后的样品,Fe-B对浓度显著降低(在135×1011 cm-3左右),已不及其他杂质和缺陷对少子寿命的影响.结合瞬态微波衰减信号和陷阱模型,对单、双面吸杂前后硅片的陷阱浓度进行数值计算,发现经过扩散
n型掺杂层结构对n-i-p型微晶硅电池性能和光致衰退特性的影响
杨瑞霞, 侯国付, 袁育杰, 赵颖, 卢鹏
2010, 59 (6): 4330-4336. doi: 10.7498/aps.59.4330
摘要 +
采用射频化学气相沉积法,制备了一系列具有不同晶化率n型掺杂层的n-i-p结构微晶硅薄膜太阳电池.发现本征层的结构很大程度上依赖于n型掺杂层的结构,特别是n/i界面处的孵化层厚度以及本征层的晶化率.该系列太阳电池在100 mW/cm2的白光下照射400 h,实验结果证实了本征层晶化率最大(Xc(i)=65%)的电池性能表现出最低的光致衰退率.拥有非晶/微晶过渡区n型掺杂层的电池(本征层晶化率Xc(i)=54%)分别
脱氧核糖核酸单链序列的预测
章林溪, 江绍钏, 夏阿根, 陈宏平
2010, 59 (6): 4337-4342. doi: 10.7498/aps.59.4337
摘要 +
利用Langevin动力学方法模拟了脱氧核糖核酸(DNA)单链在电场力作用下穿越纳米孔道的动力学过程.研究表明,不同种类的单体对应着不同的居留时间,相邻单体的居留时间随着孔道长度的增大而减小.在简化模型的基础上,可以从居留时间图中一次性地推测出一条DNA链的嘌呤和嘧啶的分布.应用该方法对17条不同序列的DNA链进行了预测,平均准确率为951%.在此方法的基础上做一些改进,可以为DNA链的测序提供一种高效的低成本方法.
基于小波变换的人体步态序列提取
符懋敬, 庄建军, 宁新宝, 展庆波, 邵毅, 侯凤贞
2010, 59 (6): 4343-4350. doi: 10.7498/aps.59.4343
摘要 +
将小波变换用于处理人体行走时产生的加速度信号.利用离散小波变换的多尺度、多分辨率特性对原始加速度信号进行尺度分解,在对小波基以及分解尺度进行合理选取后准确地从加速度信号中提取出隐藏的步态节律.与利用阈值法直接对原始加速度信号提取峰值的算法比较后发现:利用小波分解得到与步态节律相关的特征尺度后再进行峰值检测能显著地提高信号峰值的检出率;即使当原始信号存在较严重的噪声干扰时,该方法也能保证所提取出的步态序列的准确性.这对于步态序列的后续分析具有至关重要的意义.研究表明,离散小波变换是一种有效的提取步态节律的方
地球物理学、天文学和天体物理学
汶川地震后中国及邻区地震活动趋势——地震能量释放特征的“振荡类比”研究
刘惠娟, 李平林, 王夫运, 胡卫建, 尚红
2010, 59 (6): 4351-4358. doi: 10.7498/aps.59.4351
摘要 +
根据欧亚地震带东段地质构造和地震活动特征,选取中国及邻区地震区域,对1897—2008年发生的824次震级Ms≥60地震的年度释放能量进行滤波和系统分析.结果显示,地震能量释放特征表现为周期性衰减振荡.通过振荡特征分析和计算,从理论上预测中国及邻区长期和中短期强震活动形势.计算结果表明,所选区域内大陆板块地震活跃时间应持续1537 a,如果从1897年开始,即到2050年结束.这一理论结果与中国两千多年历史地震资料分析结论一致,也为我国的地震活跃期持续150 a左右
一种气象观测数据求导的新方法
黄思训, 王业桂, 蔡其发
2010, 59 (6): 4359-4368. doi: 10.7498/aps.59.4359
摘要 +
气象观测数据不可避免地带有观测误差,而对带有误差的离散数据求导是一个不适定的反问题.为了解决这一长期困扰气象工作者的问题,利用吉洪诺夫正则化思想,提出了矩形区域内观测数据的二维一阶偏导数重构算法.通过系列模拟观测数据试验检验了该算法的性能,表明该算法有效且计算精度高.另外,应用该算法对气象观测资料进行客观分析,结果表明:该算法作为一种新的客观分析方法是可行的,并且还能提高小尺度天气系统的识别能力.
新型静态偏振风成像干涉仪理论探测误差的分析与计算
刘宁, 张淳民, 王金婵, 穆廷魁
2010, 59 (6): 4369-4379. doi: 10.7498/aps.59.4369
摘要 +
简述了新型静态偏振风成像干涉仪的原理,推导出一般情况下系统的Jones矩阵.在此基础上计算了系统中各偏振器件重要参数在非理想情况下对风速和温度探测结果的影响.利用计算机模拟对探测误差进行了分析,并按照系统精度要求从理论上提出了各重要参数的误差容限.该研究为新型静态偏振风成像干涉仪的研制、定标及后期数据处理提供了理论依据.
带电带磁粒子的量子隧穿辐射
周亮, 张靖仪
2010, 59 (6): 4380-4384. doi: 10.7498/aps.59.4380
摘要 +
运用Parikh-Wilczek的半经典量子隧穿法,计算了带电带磁粒子穿过黑洞视界时的量子隧穿辐射谱.以带有时空拓扑缺陷的双荷Reissner-Nordstrǒm黑洞为例进行研究,计算结果表明带电带磁粒子的出射过程满足么正性原理,支持Parikh-Wilczek的结论,出射谱不再是纯热谱.
克尔-纽曼-反德西特黑洞的有效热力学性质
魏益焕
2010, 59 (6): 4385-4389. doi: 10.7498/aps.59.4385
摘要 +
首先分析Reissner-Nordstrm-反de Sitter黑洞的有效左系统和右系统的热力学性质,然后分析更一般的克尔-纽曼-反德西特(KN-AdS)黑洞的情况,计算其相应的左系统和右系统的有效热力学量.在极限情况下,KN-AdS黑洞的有效热力学右系统满足能斯特定理,但有效左系统是一个有限温度系统.
Gibbons-Maeda dilaton黑洞的全息熵
谢志堃, 余国祥, 刘成周
2010, 59 (6): 4390-4394. doi: 10.7498/aps.59.4390
摘要 +
依据全息原理,通过计算Gibbons-Maeda dilaton黑洞事件视界上量子场的统计熵,得到了该黑洞的全息熵和Bekenstein-Hawking熵.计算中利用非对易量子场论,克服了普通量子场论中态密度在视界上的发散困难,避免了黑洞熵热气体方法中紫外截断的引入.用留数定理克服了计算中的积分困难,所得的结果定量成立.研究表明,黑洞熵可以视为其视界上量子场的熵;通过计算视界上量子态的统计熵可以得到黑洞熵,计算中可以且应该避免视界外量子态的影响.
前沿领域综述
集成电路微互连结构中的热迁移
吴懿平, 陶媛, 张金松, 王永国
2010, 59 (6): 4395-4402. doi: 10.7498/aps.59.4395
摘要 +
高工作电流在集成电路微互连结构中产生大量焦耳热,引起局部区域的温升、形成高温度梯度,金属原子沿着温度梯度反向运动发生热迁移.热迁移是集成电路微互连失效的主要原因之一.阐述了热迁移原理、失效模式及原子迁移方程.综述和分析了在单纯温度场、电场和温度场耦合等不同载荷条件下金属引线和合金焊料的热迁移研究.归纳并提出了集成电路微互连结构热迁移研究亟待解决的问题.