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Vol. 59, No. 9 (2010)

2010年05月05日
总论
总论
核物理学
核物理学
原子和分子物理学
原子和分子物理学
唯象论的经典领域
唯象论的经典领域
流体、等离子体和放电
流体、等离子体和放电
凝聚物质:结构、热学和力学性质
凝聚物质:结构、热学和力学性质
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
物理学交叉学科及有关科学技术领域
物理学交叉学科及有关科学技术领域
地球物理学、天文学和天体物理学
地球物理学、天文学和天体物理学
领域
总论
基于无记忆状态观测器的多时滞不确定非线性系统的自适应控制
郭鹏, 胡慧, 刘国荣, 胡俊达
2010, 59 (9): 5925-5929. doi: 10.7498/aps.59.5925
摘要 +
针对一类多时滞不确定非线性系统,研究了基于无记忆状态观测器的自适应控制问题.时滞状态扰动的上界未知,在控制中通过自适应律估计未知参数,并利用估计值设计了不依赖于时滞的无记忆状态观测器和控制器,基于Lyapunov-Krasovskii函数证明了观测误差渐近收敛到零.最后仿真结果说明了该方法的有效性.
广义Birkhoff方程的积分方法
梅凤翔, 李彦敏
2010, 59 (9): 5930-5933. doi: 10.7498/aps.59.5930
摘要 +
场方法和最终乘子法是求解运动微分方程的基本方法. 本文将这两种方法应用于广义Birkhoff系统,求出了场方法的基本偏微分方程和该方程的完全积分; 根据Jacobi最终乘子定理求出了广义Birkhoff方程的解. 并举例说明结果的应用.
标量控制下的二次自治混沌系统不确定参数估计和自适应反同步
刘迪, 徐伟, 郭培荣, 倪菲
2010, 59 (9): 5934-5939. doi: 10.7498/aps.59.5934
摘要 +
基于Lyapunov稳定性理论,设计了一个简单的标量自适应控制器分别使具有确定和不确定参数的三维(3D)二次自治混沌系统实现反同步.此外,从驱动和响应系统间的时序列动态估计出所有不确定参数. 数值仿真表明该方法的有效性和实用性.
简易混沌振荡器的混沌特性及其反馈控制电路的设计
史正平
2010, 59 (9): 5940-5948. doi: 10.7498/aps.59.5940
摘要 +
研究了一个新的简易混沌振荡电路系统的稳定性和混沌特性,从理论上推导了该混沌振荡电路系统的稳定和混沌的条件,并对该系统进行了精确反馈线性化控制.最后,通过电路仿真实验和硬件实验验证了理论分析的准确性.
振幅耦合动态网络中相邻结点间的相同步
卢静, 张荣, 徐振源
2010, 59 (9): 5949-5953. doi: 10.7498/aps.59.5949
摘要 +
研究用适当的量化指标来刻画动态网络的相同步,为此定义了新的量化指标:相邻结点的网络平均锁相值和网络平均相频差.动态网络结点选择的是多旋转中心的Lorenz混沌振子,对Lorenz系统进行柱面坐标变换,用振幅耦合方法构造动态网络.分别对星形网络和小世界网络进行了仿真计算,结果表明随着耦合强度的增大,网络中相邻结点的两个系统之间存在相同步现象,而且相同步行为与定义的量化指标之间存在较准确的对应关系.
不确定混沌系统的反同步与参数辨识
李农, 刘宇平, 李建芬
2010, 59 (9): 5954-5958. doi: 10.7498/aps.59.5954
摘要 +
针对一类混沌系统,提出了一种系统的混沌反同步设计方案,基于该方案,设计一种自适应控制方法,实现了参数不确定系统的混沌反同步和未知参数的辨识.数值模拟结果表明了提出方法的有效性.
基于微控制器数字硬件实现的网格涡卷超混沌系统
徐煜明, 徐强, 包伯成
2010, 59 (9): 5959-5965. doi: 10.7498/aps.59.5959
摘要 +
基于微控制器(MCU)设计了一个通用的四维混沌系统数字硬件实验电路,由此实现了9×7网格涡卷的混沌和超混沌吸引子的生成.本文基于由Colpitts振荡器模型延伸出的四维多涡卷超混沌系统,通过引入单位锯齿波函数替换原系统中的三角波函数,构建了一个便于MCU数字硬件实现的新的网格涡卷超混沌系统,并对新系统网格涡卷吸引子的形成机理进行了分析和数值仿真.通过采用Euler算法对新系统进行离散化,在实验电路的有效动态范围内可以生成比原系统更多网格涡卷数量的吸引子.实验结果有效验证了本文基于MCU实现的网格涡卷超混沌
最近邻耦合网络的时空混沌同步研究
吕翎, 李钢, 商锦玉, 沈娜, 张新, 柳爽, 朱佳博
2010, 59 (9): 5966-5971. doi: 10.7498/aps.59.5966
摘要 +
本文进行了最近邻网络的时空混沌同步研究.以时空混沌系统作为网络的节点,基于Lyapunov稳定性定理,通过确定网络的最大Lyapunov指数,得到了实现网络完全同步的条件.采用Fisher-Kolmogorov时空混沌系统作为网络节点实例进行了仿真模拟,获得了理想的同步效果.进一步研究了有界噪声影响下网络的同步性能,结果显示它具有较强的抗干扰能力.
截断误差导致的非双曲不动点邻域拓扑变异
盛利元, 张刚
2010, 59 (9): 5972-5978. doi: 10.7498/aps.59.5972
摘要 +
提供一个关于截断误差使简单系统复杂化的直接实验证据,以此证明存在混沌抗退化机理.分别构造了一个一维圆弧迭代系统和一个一维抛物线迭代系统,两者均有一个非双曲不动点,其迭代序列被证明是简单极限序列,数字计算实验显示这两个迭代系统都存在可以越过不动点的序列.采用计算"元胞"分析方法清晰地展示了截断误差导致非双曲不动点邻域拓扑变异:形成第I类阵发混沌通道,或产生纹波分岔.
非均匀激发介质中螺旋波的演化
戴瑜, 韦海明, 唐国宁
2010, 59 (9): 5979-5984. doi: 10.7498/aps.59.5979
摘要 +
采用简单的离散可激发介质模型研究了不同性质和形状的小异质性颗粒对螺旋波演化的影响,在小异质性颗粒均匀分布的情况下,螺旋波的失稳与小异质性颗粒的形状、分布密度和性质有关.数值研究结果表明:在适当的条件下,可以观察到稳定螺旋波发生漫游和螺旋波漂移出系统边界现象,首次观察到螺旋波破碎成空间无序的周期变化斑图和破碎成时空有序的迷宫斑图现象,简要讨论了产生这些现象的物理机理.
具有非线性控制的Chua电路的混沌同步
付士慧, 裴利军
2010, 59 (9): 5985-5989. doi: 10.7498/aps.59.5985
摘要 +
Chua电路是一个非光滑系统.本文通过广义哈密顿系统和观测器方法,将具有非线性控制的Chua电路的混沌同步问题转化成研究具有非线性控制的光滑系统的零解稳定性;进而利用滑模控制对该光滑系统的零解稳定性进行了研究,从而使得Chua电路达到了混沌同步.最后,将上述方法应用到具体系统,数值结果也表明其正确性.
开放边界条件下平面环行交叉路口交通流的相图研究
白克钊, 刘慕仁, 孔令江, 邝华
2010, 59 (9): 5990-5995. doi: 10.7498/aps.59.5990
摘要 +
运用具有内、外环车道的平面环形交叉路口元胞自动机模型,对开放边界条件下平面环行交叉路口的交通流进行研究.计算机模拟结果表明:边界条件和道路瓶颈影响着平面环形交叉路口交通流的性质,产生概率和消失概率均只在一定范围内影响系统流量的变化.根据系统流量与产生概率和消失概率的关系,将系统分为三个相区,并对相图进行研究,为实际交通控制提供参考.
低速十字路口交通流模型相图
刘慕仁, 孙晓燕, 汪秉宏, 李启朗
2010, 59 (9): 5996-6002. doi: 10.7498/aps.59.5996
摘要 +
研究由两个单车道构成低速十字路口交通流模型.模型中两车道上的车辆更新遵循无交通灯管制下的并行规则.依据构建相图的原则并采用局部占有概率方法,建立相图,给出相图中的各部分区域的流量表达式.两车道均采用周期边界条件和确定性FI模型进行数值模拟,模拟结果与理论分析精确一致.模型中两条车道的行车规则更接近实际道路交通,该结果为交通管理提供一定的指导作用.
换道概率对交通系统动能的影响
唐铁桥, 黄海军, 尚华艳
2010, 59 (9): 6003-6008. doi: 10.7498/aps.59.6003
摘要 +
基于跟车模型的特点,提出了跟车模型的动能变化公式,利用该公式研究换道概率对各车辆动能的影响.数值实验结果表明,换道概率和相对速度对各车辆动能产生较大影响,但换道概率和相对速度会分别降低其动能变化频率和幅度.此外,系统增加的平均动能会随着系统最大换道概率的增加而降低.
无标度网络上队列资源分配研究
濮存来, 裴文江, 缪瑞华, 周思源, 王开
2010, 59 (9): 6009-6013. doi: 10.7498/aps.59.6009
摘要 +
研究了节点队列资源有限的条件下,无标度网络上的信息流动力学过程,发现了网络由自由流通到拥塞的相变现象,提出了一种基于节点度的队列资源分配模型.模型的核心是使节点i的队列长度与kβi成正比(ki为节点i的度,β为分配参数).仿真结果表明,在网络使用最短路径算法进行信息包传送的条件下,β近似等于1.25时队列资源分配最合理,网络容量最大,且该最佳值与队列总资源多少以及网络的规模无关.
蒸汽冷凝过程的分子团聚模型及其对不凝性气体影响传热性能的解释
兰忠, 王爱丽, 马学虎, 彭本利, 宋天一
2010, 59 (9): 6014-6021. doi: 10.7498/aps.59.6014
摘要 +
根据相变过程的微观物理机理和热力学特性,提出了冷凝传热过程中,近壁面蒸汽分子经由团聚阶段进而冷凝成宏观液滴的物理模型.并将团聚体分布与滴状冷凝传热性能相联系,从而研究不凝性气体对滴状冷凝传热过程的影响.在改进的Dillmann和Meier(DM)模型基础上,将分子团聚过程中的临界过饱和度与冷凝过程中的过冷度相联系,以及将团聚体的能量特性与液固界面物理化学特性相联系,将团聚模型与考虑固液界面效应的滴状冷凝传热模型相联系,建立了近壁面条件影响的分子团聚模型.利用模型计算了近壁面蒸汽中团簇体尺寸和分布,以及不凝
加权网络权重自相似评判函数及其社团结构检测
沈毅, 徐焕良
2010, 59 (9): 6022-6028. doi: 10.7498/aps.59.6022
摘要 +
提出了权重自相似性加权网络社团结构评判函数,并基于该函数提出一种谱分析算法检测社团结构,结果表明算法能将加权网络划分为同一社团内边权值分布均匀,而社团间边权值分布随机的社团结构.通过建立具有社团结构的加权随机网络分析了该算法的准确性,与WEO和WGN算法相比,在评判权重自相似的阈值系数取较小时,该算法具有较高的准确性.对于一个具有n个节点和c个社团的加权网络,社团结构检测的复杂度为O(cn2/2).通过设置评判权重自相似的阈值系
核物理学
基于读出条读出的二维位置灵敏气体电子倍增器的研制
董静, 吕新宇, 刘贲, 刘荣光, 马骁妍, 王岚, 陈元柏, 欧阳群, 谢一冈
2010, 59 (9): 6029-6035. doi: 10.7498/aps.59.6029
摘要 +
为研发能够满足北京同步辐射(BSRF)实验要求的二维探测器,研制了基于读出条读出的二维位置灵敏X射线气体电子倍增器(GEM).实验过程中通过改进读出条的周期,并基于中科院高能所实验物理中心电子学组研制的多路电荷放大器系统与VME存储-ADC系统,对软X射线源的位置分辨率进行了精密测量且得到了优异的二维位置分辨:X方向约为84 μm,Y方向约为75 μm.研究了三级GEM压差之和对位置分辨的影响,并测试了探测器的位置准确度与线性.对基于阳极读出的GEM用于模拟读出测试系统得到了一定的理论认识,侧重研究了GE
原子和分子物理学
钪原子的自电离里德伯能级3d4s(1D2)nf2 D3/2,3d4s(1D2)nf2 F5/2和3d4s(1D2)np2 D3/2<
张新峰, 薛平, 许祥源, 范士林, 贾凤东, 钟志萍
2010, 59 (9): 6036-6043. doi: 10.7498/aps.59.6036
摘要 +
在多通道量子亏损理论框架下,利用相对论多通道理论,分别在冻结实近似和考虑偶极极化下计算钪原子的Jπ=(3/2)-,(5/2)-的三个收敛于 3d4s(1D2)的自电离里德伯系列的能级.对3d4s(1D2)np2D3/2和3d4s(1
类钠Ni17+离子双电子复合过程理论研究
李传莹, 孟广为, 王建国, 刘晓菊
2010, 59 (9): 6044-6051. doi: 10.7498/aps.59.6044
摘要 +
使用基于相对论多组态方法的FAC程序,研究了类钠Ni17+(3s)离子通过双激发态Ni16+(3pnl,3dnl)(Δn=0激发)的双电子复合过程,得到了态选择的双电子复合截面和速率系数,并与文献中的实验和理论数据进行了对比.结果发现,计算通过3p3/210l和3p1/211l共振态的双电子复合积分截面在实验误差范围内与实验测量很
亚乙基硫脲分子键伸缩模式与全耦合模式键极化率的对比及其拉曼激发虚态的相关研究
陈艳荣, 王培杰, 方炎
2010, 59 (9): 6052-6058. doi: 10.7498/aps.59.6052
摘要 +
从拉曼峰强着手,得到了键伸缩模式与全耦合模式两种不同计算条件下,亚乙基硫脲(ethylene thiourea,ETU)分子的键极化率,并比较分析了两种计算结果的异同.研究表明:在键伸缩模式的算法中,仅考虑势能分布中键对称伸缩比重相对较大的部分拉曼峰参与极化率计算,显然忽略了键伸缩与键弯曲间的相互耦合,造成了与弯曲振动耦合较强的部分键伸缩极化率值存在一定误差.因此,此方法虽能使问题简化,但却丢失了一些信息.而全耦合模式算法考虑了所有振动模式(键伸缩与键弯曲)相互影响的情况,能更全面的反映键电荷的分布情况,
129Xeq+激发Mo表面产生的X射线谱
梁昌慧, 李耀宗, 张小安, 赵永涛, 肖国青
2010, 59 (9): 6059-6063. doi: 10.7498/aps.59.6059
摘要 +
研究了高电荷态离子129Xeq+(q=25,26,27)入射金属Mo表面产生的特征X射线谱.实验结果表明,在束流强度小于120 nA条件下, 高电荷态离子129Xeq+可以激发Mo的L壳层特征X射线谱.单离子X射线相对产额可达10-8量级,特征X射线的相对产额随入射离子的动能和电荷态(势能)的增加而增加.通过Mo原子的Lα
高电荷态Ar17+离子在表面以下过程中发射X射线分支比及各分支能量的研究
邹贤容, 邵剑雄, 陈熙萌, 崔莹
2010, 59 (9): 6064-6070. doi: 10.7498/aps.59.6064
摘要 +
对低速高电荷态Ar17+离子在与不同金属靶相互作用过程中放出的Ar离子K壳X射线的Kβ/Kα分支比及各分支K线平均能量进行了理论研究.在文献 的基础上,通过对实验数据的分析,得到了0.3—0.8玻尔速度之间的Ar17+离子与Be,Al,Ni,Mo,Au等金属相互作用过程中入射离子发出的X射线分支比及各分支平均能量.理论上,基于导带电子俘获模型和级联跃迁模型,建立耦合方程组,以解释实验主要结果,理论结果与实验符合较
唯象论的经典领域
三维椭球隐身条件的严格推导及其隐身特性验证
吴群, 张狂, 孟繁义, 李乐伟
2010, 59 (9): 6071-6077. doi: 10.7498/aps.59.6071
摘要 +
基于坐标变换理论,提出并推导了任意轴比下三维椭球的隐身条件,得到了相应隐身罩材料本构参数张量的通解表达式.根据导出的本构参数张量,利用电磁仿真软件分别对不同轴比的三个典型算例进行仿真验证.仿真结果证实了所导出的本构参数张量的正确性.这些分析结果为隐身物理机理的进一步理解,以及三维隐身罩的设计奠定了更充分的理论基础.
基于阻抗匹配条件的树枝状超材料吸收器
张燕萍, 赵晓鹏, 保石, 罗春荣
2010, 59 (9): 6078-6083. doi: 10.7498/aps.59.6078
摘要 +
基于树枝状金属结构单元的电磁谐振特性,设计了一种双面大小树枝状结构的超材料吸收器,该结构分别是正面二级树枝及正对的背面三级树枝.通过仿真模拟设计了不同的阻抗匹配方式,调节相应的结构参数,找到了阻抗匹配对吸收特性的影响.在最佳的阻抗匹配条件下,得到最大吸收率.实验测量表明,阻抗匹配条件下双面大小树枝模型可以实现90.01%吸收率.增加样品层数可以有效的增加吸收率,3层样品就可以达到99%以上的吸收率,实现工程意义的完美吸收.
一种基于金属开口谐振环和杆阵列的左手材料宽带吸收器
樊京, 蔡广宇
2010, 59 (9): 6084-6088. doi: 10.7498/aps.59.6084
摘要 +
用数值仿真在微波X波段研究了金属开口谐振环和杆阵列这一最基本的谐振结构.通过合理的参数调节,这种结构在10.91 GHz附近可以表现出高达98%的吸收率,并且半高峰宽达到3.5 GHz.用散射参量提取法计算其有效电磁参数,发现在谐振频率附近其介电常数、磁导率和折射率的实部均为负值.相比于传统的左手材料,这种结构的电磁参数在谐振区域均具有较大的虚部,是形成高吸收率的根本原因.本文的左手材料吸收器在电磁加热、电磁隐身等领域具有许多潜在的应用.
斜入射分层线性各向异性等离子体电磁散射时域有限差分方法分析
谢应涛, 孔娃, 于萍萍, 王刚, 杨利霞
2010, 59 (9): 6089-6095. doi: 10.7498/aps.59.6089
摘要 +
提出了斜入射分层线性各向异性等离子体电磁散射的时域有限差分(FDTD)方法,通过将二维麦克斯韦方程等价地转换为一维麦克斯韦方程,避免了用二维时域有限差分方法分析该散射问题,极大地提高了计算效率.分析推导了TEz和TMz波斜入射线性分层各向异性等离子体电磁散射的FDTD方法,然后通过该方法计算不同入射角的各向异性等离子板的电磁波反射系数,并与其解析解进行比较,结果表明该方法的准确性和有效性.最后,将该算法应用于计算涂覆分层各向异性等离子
阶变折射率轴棱锥产生局域空心光束
马亮, 吴逢铁
2010, 59 (9): 6096-6100. doi: 10.7498/aps.59.6096
摘要 +
提出利用折射率成阶跃性变化的轴棱锥产生局域空心光束(bottle beam).讨论了折射率沿径向成阶跃式减小或增加两种模型,从几何光学角度分析了它们产生bottle beam的原理,利用衍射积分理论数值模拟两种轴棱锥光传输的光场分布和不同距离处的二维光斑图,研究结果表明折射率沿径向阶跃减小的轴棱锥产生单个bottle beam,而折射率沿径向阶跃增加的轴棱锥产生具有周期再现的bottle beams.bottle beam在原子引导和囚禁、光学俘获及光镊等方面有广泛的应用, 因此本文的研究对bottle
环形障碍物-轴棱锥产生局域空心光束
卢文和, 吴逢铁, 马宝田
2010, 59 (9): 6101-6105. doi: 10.7498/aps.59.6101
摘要 +
提出一种产生局域空心光束(bottle beam)的新方法,它是在传统的轴棱锥底面上放置一个环形障碍物.平面波入射到带有环形障碍物的轴棱锥底面时,将在轴棱锥产生的最大无衍射距离内形成bottle beam,而在bottle beam的前后仍然保持无衍射贝塞尔光.通过变化障碍物大小及轴棱锥底角实现bottle beam尺寸的控制.利用衍射理论描述了平面波经带有环形障碍物的轴棱锥产生bottle beam的原理,分析和模拟了传输过程中不同位置的截面光强分布及整个过程的三维光强分布,并给出相关的实验结果.研究结
基于传输线的单负材料双层结构的隧穿性质
张利伟, 赫丽, 许静平, 王佑贞
2010, 59 (9): 6106-6110. doi: 10.7498/aps.59.6106
摘要 +
通过传输线方法实现了负介电常数(ENG)和负磁导率(MNG)材料,并在实验上研究了由两种单负材料组成的双层结构(ENG-MNG)的电磁隧穿性质.结果表明,两种单负材料均不支持电磁波的传播,然而ENG-MNG双层结构在结构的平均介电常数和平均磁导率分别为零的条件下,具有完全隧穿模,并且这一隧穿模不随着结构尺度的改变而改变.在隧穿频率点,通过对ENG-MNG双层结构中电场分布的模拟与测量,实验上观察到了倏逝场的指数放大.
纳米碳纤维红外消光数值计算
王红霞, 周战荣, 张清华, 马进, 刘代志
2010, 59 (9): 6111-6117. doi: 10.7498/aps.59.6111
摘要 +
为探讨纳米碳纤维作为烟幕粒子的红外消光特性,基于电磁场理论建立了细直的纳米碳纤维感应电流积分方程,并利用矩量法进行了求解,导出了纳米碳纤维散射场及吸收、散射和消光截面的计算式.通过与变分法的计算结果相比较,表明了该方法的有效性.利用该方法数值分析了纳米碳纤维红外消光截面与入射场波长、入射角、纤维长度和半径的关系,计算结果为纳米碳纤维用于红外烟幕干扰提供了理论依据.
优化的两步相移算法在图像加密中的应用研究
蔡履中, 孟祥锋, 彭翔, 何文奇, 秦琬, 郭继平, 李阿蒙
2010, 59 (9): 6118-6124. doi: 10.7498/aps.59.6118
摘要 +
优化了此前提出的两步相移算法,仅通过两幅去除背景光强(或抑制直流分量)后的干涉图数据和一个(0, π)区间的相移值,就可以成功再现出原始物波场信息,无需借助于物光光强、参考光光强等其他辅助测量信息.与菲涅耳域的双随机相位编码技术结合,该优化算法可以应用于图像加密方案中,通过计算机仿真实验验证了所提方案的可行性,并对几何密钥的灵敏度进行了测试分析.
局域椭圆偏振光束强聚焦性质的研究
徐凯, 杨艳芳, 何英, 韩小红, 李春芳
2010, 59 (9): 6125-6130. doi: 10.7498/aps.59.6125
摘要 +
数值计算了局域椭圆偏振光束强聚焦时在焦平面上的横向场强分布、纵向场强分布、横向能流以及纵向角动量分布.结果显示在焦平面上光束总的纵向角动量为零,但在不同象限光束具有不同方向的纵向角动量.当相位延迟角度在0到π之间变化时横向场强分布基本不变,但纵向场强分布有很明显的变化.液晶相位延迟器由外部电压控制,使其相位延迟角度能在0到π之间可以连续取值.因而液晶相位延迟器的外接电压可以实现对焦平面上的纵向场强以及纵向角动量的实时调控.
时空混合调制型偏振干涉成像光谱仪数据处理研究
简小华, 张淳民, 祝宝辉, 任文艺
2010, 59 (9): 6131-6137. doi: 10.7498/aps.59.6131
摘要 +
研究了基于Savart偏光镜的偏振干涉成像光谱仪在时空混合调制模式下图像形成、数据分布的特点,论证了视场补偿型偏振干涉成像光谱仪更适用于单色光条件下的时空混合调制工作模式,并提出了时空混合调制模式下数据采集与处理的基本原理及其需要注意的问题与解决方法.最后,应用这种方法对实验获取的干涉图进行了数据处理,并成功复原出了光谱.
基于光纤光参量放大的异步双波长全光再生技术研究
于晋龙, 罗俊, 郭精忠, 吴波, 王菊, 张晓媛, 杨恩泽, 韩丙辰
2010, 59 (9): 6138-6144. doi: 10.7498/aps.59.6138
摘要 +
本文提出了一种新型的多波长全光再生方案,利用相位时钟光纤光参量放大,并采用相邻信道偏振正交的方法,实现对由异步信源产生的双波长信号全光再生.理论分析了参量放大中的增益饱和现象用于幅度噪声抑制,以及利用相位时钟及后续色散实现对信号定时的机理.在这个基础上,对两个独立信源产生的异步双波长10 Gbit/s信号进行再生实验,实验表明该方案有效的抑制了基于多波长3R再生系统中信道间的四波混频与交叉相位调制等非线性干扰.系统在单波长和双波长情况下分别将两路信号信噪比改善了至少6.5 dB与4.5 dB.误码率测试结
彩色全息显示中液晶空间光调制器位相调制偏差的矫正方法
郑华东, 于瀛洁, 代林茂, 王涛
2010, 59 (9): 6145-6151. doi: 10.7498/aps.59.6145
摘要 +
采用三基色激光照明并结合时分复用或空间复用技术,可实现基于液晶空间光调制器(LC-SLM)的彩色全息显示. 但由于在不同激光波长入射条件下LC-SLM的位相调制特性曲线不同,难以同时满足多波长入射条件下2π线性位相调制的要求,致使彩色全息再现结果受到共轭像和零级斑的干扰. 针对该问题,本文通过实验测试获得LC-SLM在不同波长入射时的位相调制特性曲线,并分析了RGB激光器各分量的位相调制特性曲线非线性偏差和调制幅度偏差对多阶位相型傅里叶变换相息图再现效果的影响. 根据"查表法"建立了各波长入射条件下满足2
Λ型三能级原子与对相干态光场共振作用中的非经典性质
陈子翃, 廖长庚, 罗成立
2010, 59 (9): 6152-6158. doi: 10.7498/aps.59.6152
摘要 +
研究了对相干态光场与一个Λ型三能级原子的共振相互作用中的各种非经典性质,例如光场的反群聚效应,Cauchy-Schwart不等式违背,光场的双模压缩性质等,并发现这些非经典性质在对原子态进行测量后将得到增强.
单光子轨道角动量的传输特性研究
柯熙政, 卢宁, 杨秦岭
2010, 59 (9): 6159-6163. doi: 10.7498/aps.59.6159
摘要 +
描述了高阶椭圆厄米-高斯光束及其单光子平均轨道角动量,并分析了一些与其单光子轨道角动量变化的有关情况,通过计算机仿真简要进行了说明.最后分析了单光子轨道角动量在空间某范围的概率分布及其变化情况.研究结果表明,高阶椭圆厄米-高斯光束与物质相互作用时,其单光子平均轨道角动量的变化幅度随接触物质材料的不同而异.
一维游标位敏阳极光子计数探测器
赵宝升, 杨颢, 刘永安, 朱香平, 鄢秋荣, 李梅
2010, 59 (9): 6164-6171. doi: 10.7498/aps.59.6164
摘要 +
报道了一维游标位敏阳极光子计数探测器,详细介绍了一维游标位敏阳极的解码原理和设计结果. 搭建了基于一维游标位敏阳极探测器的紫外光子计数探测系统. 该系统工作于光子计数模式,可同时测量单光子事件的一维坐标. 获得了对应入射光空间强度一维分布的脉冲计数分布图. 通过测试,系统的分辨率优于100 μm. 该探测器可以实现极微弱的高能光子、电子和离子等粒子流强度分布的一维探测,因此可以用于深空探测、光谱测量、高能物理以及生物发光探测.
各向异性光子晶体中二能级原子和自发辐射场间的纠缠
谢双媛, 胡翔
2010, 59 (9): 6172-6177. doi: 10.7498/aps.59.6172
摘要 +
应用 Von Neumann熵 和 Schmidt number K两种纠缠度量讨论了各向异性光子晶体中二能级原子和自发辐射场间纠缠度的演化性质. 研究发现,原子-光场纠缠度的演化与原子上能级和光子晶体能带带边的相对位置有关,当原子上能级处于光子晶体禁带内,原子-光场纠缠度将保持稳定,当原子上能级处于光子晶体能带中,原子-光场纠缠度先增大后衰减到零. 纠缠度的大小还与原子的初态有关. 可以通过控制原子的初态和原子上能级与带边的相对位置来控制原子-光场纠缠度的演化特性.
Kerr效应对二项式腔场谱量子干涉的影响
李悦科, 张桂明, 高云峰
2010, 59 (9): 6178-6184. doi: 10.7498/aps.59.6178
摘要 +
研究了含Kerr介质高Q腔内单个二能级原子与双模二项式光场发生双光子共振相互作用系统的腔场谱,给出了Kerr效应与量子干涉项ΔS(ω)关系的数值计算结果,讨论了Kerr效应对二项式腔场谱量子干涉的影响.结果表明:若初始时刻原子处于激发态而双模光场处于二项式态,随Kerr效应的增强,致使量子干涉项引起谱线强度的改变量呈现出"不规则的周期性衰减振荡"特性,震荡幅度与两模光场的频差密切相关.在Kerr系数χ<g(g为光场与原子的耦合常数)时,
低维半导体异质结中的量子相干红外发射机理理论研究
孙伟峰, 李美成, 赵连城
2010, 59 (9): 6185-6192. doi: 10.7498/aps.59.6185
摘要 +
给出了一种在非粒子反转条件下量子阱和量子点激光器的红外发射机理. 此种红外发射是基于在同一作用区产生并作为红外场相干源的两种带间跃迁激光场的共振非线性混合. 这种频率下转换机理并不依赖于在半导体激活媒质中的长时相干假定条件,在室温和泵注入电流条件下仍然有效. 频率下转换的固有效率可以达到相当于每个可见光子产生一个红外光子的量子极限值. 根据红外发射的可参变特性,这种非粒子反转的方法尤其适用于长波红外工作范围.
1.5 μm波长n-p-n型InGaAsP-InP晶体管激光器材料外延生长
黄晓东, 周宁, 段子刚, 徐光辉, 柴广跃
2010, 59 (9): 6193-6199. doi: 10.7498/aps.59.6193
摘要 +
基于器件模拟仿真,设计了一种1.5 μm波长InGaAsP-InP晶体管激光器材料外延结构. 其多量子阱有源区置于基区非对称波导中. 仿真结果显示该外延结构能够获得较好的光场限制和侧向电流限制. 对该材料MOCVD生长研究表明,基极重掺杂接触层中Zn2+扩散将导致量子阱严重退化. 通过对其扩散过程的模拟仿真,采用平均掺杂浓度为1×1018 cm-3的梯度掺杂,有效地抑制了Zn2+向量子阱区的扩散. 所获得的外延材料在
基于高能量耗散型脉冲掺铒光纤激光器的实验研究
王擂然, 刘雪明, 宫永康
2010, 59 (9): 6200-6204. doi: 10.7498/aps.59.6200
摘要 +
在正色散掺铒光纤激光器中,利用非线性偏振旋转技术实现自启动锁模,得到了具有极大光谱宽度的高能量、无波分裂耗散型脉冲.该耗散型脉冲的形成是腔内增益、损耗、非线性偏振旋转、正色散和其他非线性效应等共同作用的结果,其形成机理与传统的负色散激光器完全不同.当抽运功率为500 mW时,该类型脉冲的光谱覆盖了1530—1660 nm范围,半高全宽光谱宽度可达42 nm以上.脉冲具有极大的正啁啾,其时间带宽积为483,而单脉冲总能量最大可达34.4 nJ.
光学微盘腔与三能级量子点系统中的模耦合研究
柏江湘, 米贤武, 李德俊
2010, 59 (9): 6205-6212. doi: 10.7498/aps.59.6205
摘要 +
用一种全量子理论方法研究了波导、光学微盘腔与三能级量子点耦合系统的动力学过程,求出其耦合后的透射模和反射模的解析解. 由于微腔表面粗糙引起反向散射,在微腔内形成两简并回音壁耦合共振模,其耦合率为β;量子点的两激发态分别以耦合率g1,g2与回音壁耦合共振模产生耦合. 在实数空间里,得出透射光谱和反射光谱的数值解,这些三能级模型结果比二能级模型结果更接近真实光学微盘腔系统,能更好地显示耦合系统的动力学特性.
非稳腔主动式直接获取纳秒近似无衍射贝塞尔绿光
马宝田, 吴逢铁, 马亮
2010, 59 (9): 6213-6218. doi: 10.7498/aps.59.6213
摘要 +
通过对基于轴棱锥的贝塞尔谐振腔和贝塞尔-高斯谐振腔的研究,设计了一台腔内倍频Nd:YAG纳秒近似无衍射贝塞尔绿光激光器. 非稳激光器谐振腔由轴棱锥和凸面镜组成. 实验采用单灯脉冲抽运激光增益介质Nd:YAG晶体,倍频晶体选用KTP. 当抽运电压为350 V时,由主动式直接产生纳秒近似零阶贝塞尔绿光,其脉冲宽度为55.1 ns,波长为532 nm,线宽为0.8 nm,近似无衍射零阶贝塞尔绿光的中心光斑直径为192 μm. 利用Fresnel-Kirchhoff 衍射积分和Fox-Li迭代法,通过数值计算得出
环境温度宽范围变化对光纤布里渊频移的影响
赵丽娟
2010, 59 (9): 6219-6223. doi: 10.7498/aps.59.6219
摘要 +
搭建了光纤布里渊频移测量系统,实现了色散位移光纤20 ℃到820 ℃布里渊频移的测量,并对测量数据进行拟合. 在环境温度大范围变化时,目前采用的布里渊频移-温度一阶线性关系式对测量数据分析误差较大,针对这个问题,本文从纯石英光纤的结构特点和材料的物性系数出发,在分析光纤的热膨胀系数、光纤密度、折射率、弹性模量和泊松比与宽范围温度关系的基础上,根据布里渊频移与各物性参数的关系式理论推导了宽范围温度变化与布里渊频移之间的二次项关系式. 理论推导结果与实验数据基本符合,验证了理论分析的正确性,从而为光纤宽范围布
宽带啁啾脉冲激光非线性传输过程中的时空微扰研究
王灿华, 章礼富, 傅喜泉, 文双春
2010, 59 (9): 6224-6230. doi: 10.7498/aps.59.6224
摘要 +
基于非线性薛定谔方程推导出大啁啾脉冲的传输方程,利用微扰理论,分析了啁啾脉冲激光的时空不稳定性. 理论上比较清楚的阐述了宽带脉冲激光在大啁啾情况下,其时空噪声的相互影响与相互作用情况及脉冲啁啾对噪声微扰调制的影响,发现在相同γI0(非线性系数与峰值强度乘积)的情况下脉冲啁啾对噪声调制的增长没有直接影响. 最后我们在实验上利用非线性介质对啁啾脉冲的空间小尺度自聚焦过程进行了部分验证,同时也在数值上对宽带啁啾脉冲的时间噪声调制的增长进行了模拟分析,发现实验结果和模拟分析结论
弱抽运下光学参量过程中压缩真空场的光子统计性质
赵冬梅, 李志刚, 郭龑强, 李刚, 王军民, 张天才
2010, 59 (9): 6231-6236. doi: 10.7498/aps.59.6231
摘要 +
在理论和实验上研究了光学参量振荡中产生的弱压缩真空场的光子统计行为. 弱压缩真空具有强烈的光子聚束效应,这种比热光场更强的聚束效应在量子光学和量子测量中具有重要的应用. 利用远离阈值的光学参量振荡(optical parametric oscillator, OPO )过程,在实验上产生了该弱压缩真空输出,运转波长在铯原子线附近. 通过Hanbury-Brown-Twiss(HBT)测量了OPO输出光场的二阶关联函数,实验结果与理论分析基本一致.
基于闪锌矿晶体中受激电磁耦子散射产生可调谐太赫兹波的理论研究
李忠洋, 姚建铨, 李俊, 邴丕彬, 徐德刚, 王鹏
2010, 59 (9): 6237-6242. doi: 10.7498/aps.59.6237
摘要 +
基于受激电磁耦子散射原理,采用已报道的利用非线性光学参量振荡方法产生可调谐太赫兹波的实验条件作为理论分析的实验模型,以GaAs,GaP, InP,ZnTe晶体为代表,计算分析了在闪锌矿晶体中参量振荡产生太赫兹波的吸收、增益特性,对输出THz波的调谐特性给出了详尽分析.分析太赫兹波高效耦合输出的腔型结构,并与掺氧化镁铌酸锂晶体组成的太赫兹波参量振荡器做对比.
BBO晶体倍频中的温度场与光场耦合模拟
Andreev Y. M., Shaiduko A. V., 黄金哲, 王宏, 常彦琴, 沈涛
2010, 59 (9): 6243-6249. doi: 10.7498/aps.59.6243
摘要 +
首先建立了无限大晶体截面近似下的时-空4维光场和温度场耦合的倍频模型. 并在瓦级功率激光抽运下,利用解析公式和迭代方法数值模拟了BBO晶体内的倍频过程.得到了基频光和倍频光的振幅和转换效率曲线以及温度场分布,展示了温度场及光场的时间演化过程. 其次分析了抽运功率和晶体长度对转换效率和温度场的影响. 结果给出,温度分布对转换效率和光束质量都有较大影响;对热效应引起的相位失配进行补偿能够很好地改善转换效率的下降,因此必须在实际应用中加以考虑.
二维电荷转移结构轮烯衍生物光学性质理论研究
韩奎, 李明雪, 李海鹏, 吴玉喜, 唐刚, 吴琼华, 童星, 钟琪
2010, 59 (9): 6250-6255. doi: 10.7498/aps.59.6250
摘要 +
以一系列轮烯衍生物为目标分子,运用MP2和TD-DFT方法在6-31G(d)基组水平上计算了分子一阶超极化率β和紫外吸收光谱, 研究了分子结构和非线性光学性能的关系. 研究发现, 本文中的二维电荷转移(2DCT)分子2—6均具有较大的β值, 且紫外吸收光谱最大吸收峰和相对应的一维电荷转移(1DCT)分子8和9相比发生蓝移, 这对解决"非线性效率-透光性的矛盾"给予了很大启示. 对于2DCT分子2—7, 分子一阶超极化率的大小和分子构型关系密切, 随着键长交替(BLA)的增加,分
应用于白光显示的Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光特性研究
王大刚, 周亚训, 王训四, 戴世勋, 沈祥, 陈飞飞, 王森
2010, 59 (9): 6256-6260. doi: 10.7498/aps.59.6256
摘要 +
用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-La2O3)样品,测试了玻璃样品的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机理.结果发现:在975 nm波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(546 nm)和蓝光(480 nm)三基色上转换发光,红光对应于Tm3+离子
相变前的热力学平衡态对铁电液晶排列的影响
彭增辉, 刘永刚, 鲁兴海, 宣丽, 唐先柱
2010, 59 (9): 6261-6265. doi: 10.7498/aps.59.6261
摘要 +
本实验选用ZLI-3654型铁电液晶(FLC)以及SE-3140型取向剂制备FLC器件样品,通过改变FLC相变过程中的降温速率以及相变前的热力学平衡态来研究FLC相变前的热力学平衡态对FLC排列的影响,共进行了十组实验.实验后,将FLC器件静态对比度进行比较,得出手性向列相到近晶A相(N*-SmA)相变前的热力学平衡态对FLC实现均匀排列起着极其重要的作用的结论.实验结果表明:器件的静态对比度可高达620 ∶1, N*-SmA相变前的热力学平衡态有利于形成高对比
碱性品红光致聚合物薄膜的光致光衍射
马晨, 张保民, 张立, 马玉峰, 赵维富
2010, 59 (9): 6266-6272. doi: 10.7498/aps.59.6266
摘要 +
本文研究了全息存储实验中以波长532 nm的半导体激光器作为记录和读出光源,碱性品红作为光敏剂的丙烯酰胺基光致聚合物薄膜的光致光衍射现 象.它可以考虑为透过全息干涉条纹的原始入射光和反射光,与来自光聚物中未曝光的不均匀表面和内部的散射光四波混频的结果.根据简并四波混频理论中的位相匹配条件对双光束全息写入时产生的衍射光锥,以及单光束辐照复现时产生的衍射光锥现象分别做出了理论解释;并且利用全息散射理论结合三角学知识对入射光的入射角与衍射光锥的锥角的依赖关系进行了深入讨论.
高效异质结构四波长波分复用器的设计与优化
叶涛, 徐旭明
2010, 59 (9): 6273-6278. doi: 10.7498/aps.59.6273
摘要 +
将两光子晶体单模波导平行、邻近放置构成一个光子晶体波导耦合结构.根据耦合和解耦合理论,设计了一种新型的高效异质结构四波长波分复用器.应用时域有限差分法模拟了该器件的效率,并通过改变一排介质柱的折射率,实现了较高的透射率.进一步发现在入射口处添加三对介质柱,可以有效地降低系统的反射,实现了四个波长的高效传输,四个波长的透射率均超过了90%.该器件不仅具有较高的透射率,而且其尺寸仅为36 μm×17 μm,在未来的光子集成回路中具有潜在的应用价值.
中心外缺陷对带隙型光子晶体光纤色散特性的影响
赵岩, 施伟华, 姜跃进
2010, 59 (9): 6279-6283. doi: 10.7498/aps.59.6279
摘要 +
利用时域有限差分法(FDTD)模拟仿真了在中心缺陷外出现点缺陷、空气柱位错和内层空气柱发生形变三种缺陷形态对光子带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)色散特性的影响.发现一方面缺陷的出现会使色散曲线趋于平坦,另一方面点缺陷和位错缺陷的出现会使零色散点向长波移动,内层空气柱的形变使零色散点向短波长移动.这对PBG-PCF的实际生产实践会有指导意义.
制作工艺误差对X射线组合折射透镜聚焦性能影响研究
乐孜纯, 张明, 董文, 全必胜, 刘魏, 刘恺
2010, 59 (9): 6284-6289. doi: 10.7498/aps.59.6284
摘要 +
本文主要介绍对X射线组合折射透镜的制作工艺误差对其聚焦性能影响的研究结果. 首先给出采用深度X射线光刻技术制作的PMMA材料圆柱面型X组合折射透镜的工艺测试结果,得出制作工艺误差值,定性分析制作工艺误差对X射线组合折射透镜聚焦性能的影响. 然后根据实际的制作工艺误差建模,给出详尽的理论分析和定量的理论模拟结果. 最后在北京同步辐射装置(BSRF)上,构建基于PMMA材料的圆柱面型X射线组合折射透镜的微束聚焦实验系统,实际测试了有明显工艺误差和尽量消除工艺误差的两种X射线组合折射透镜的聚焦性能,给出实测结果
基于波导相位调制器的光谱色散平滑技术实验研究
张锐, 王建军, 粟敬钦, 刘兰琴, 丁磊, 唐军, 刘华, 景峰, 张小民
2010, 59 (9): 6290-6298. doi: 10.7498/aps.59.6290
摘要 +
利用波导相位调制器产生的正弦调频脉冲进行了光谱色散平滑技术实验研究.结果表明该铌酸锂波导相位调制器可以容易地将DFB振荡器产生的单纵模信号展宽到0.1—1.5 nm,远场分析表明焦斑扫动规律与理论计算一致,近场分析表明SSD对近场百微米尺度的调制有显著改善.本研究为高功率激光装置束匀滑方案的优化提供了参考.
光子晶体光纤带隙及模场的一种综合模拟分析方法
张晓娟, 赵建林
2010, 59 (9): 6299-6305. doi: 10.7498/aps.59.6299
摘要 +
提出直接由MATLAB读入光纤端面图实现复杂结构光子晶体光纤(PCF)模型的快速建立,并综合平面波法(PWM)和频域有限差分(FDFD)法,模拟分析带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)的带隙和模场分布.利用PWM计算得到了在PBG-PCF中传输的光波频率及模式有效折射率范围;基于FDFD法在给定波长及模式有效折射率范围情况下,模拟得到了PBG-PCF中可能存在的模场分布及其他特性.以市售的PBG-PCF为例,验证了数值模拟的正确性,随后系统地分析了结构参数(晶格结构、"原子"占有率、背景材料折射率及"原子
感应读出方式紫外光子计数成像技术的研究
赵宝升, 刘永安, 胡慧君, 曹希斌, 赵菲菲
2010, 59 (9): 6306-6311. doi: 10.7498/aps.59.6306
摘要 +
搭建了感应读出方式紫外光子计数成像系统,详细介绍了该系统的组成、工作原理和分辨率性能测试.紫外光经过减光和滤光后入射微通道板,产生的光电子在微通道板内倍增后形成电子云,由呈高阻特性的半导体Ge薄膜收集后,通过电荷耦合感应到Ge膜衬底背面的位敏阳极.阳极输出的信号经过电荷灵敏前置放大器、整形放大器后由计算机进行数据采集和处理,最后得到不同位置的光子计数图像.通过分辨率板,测得了该系统分辨率为150 μm,并通过对比试验和分布式RC网络理论模型分析了Ge膜电阻及其衬底厚度对系统性能的影响.该系统在生物超微
锥形空心银波导的聚焦特性
曾夏辉, 范滇元
2010, 59 (9): 6312-6318. doi: 10.7498/aps.59.6312
摘要 +
利用时域有限差分(FDTD)方法数值演示了一种能光学引导和聚焦激光的锥形空心银波导,数值模拟结果表明这种锥形空心银波导能把激光聚焦成一个极小的、直径只有1 μm、强度高度局域性的光斑.对锥形波导能光学引导和聚焦激光的物理机理作了分析和探索,并进一步探讨了激光倾斜入射、波导几何结构对锥形波导聚焦特性造成的影响,这些研究结果对于锥形光学的应用、快点火或产生高能带电粒子中锥靶结构的最佳设计具有重要的参考价值.
土壤-地雷共振系统模型解析
王驰, 于瀛洁, 李醒飞, 梁光强
2010, 59 (9): 6319-6325. doi: 10.7498/aps.59.6319
摘要 +
在研究土壤-地雷共振系统模型的基础上,提出一种共振与反共振相结合的声波探雷模型.根据地雷顺性大及低频声学的特征,把地雷与其上方的土壤分别等效为弹簧和质量块,构成质量-弹簧共振系统,通过对系统频响函数的解析,讨论模型的共振与反共振现象.通过实验发现有、无地雷的地表振动速度比值存在大于1的极大值频率点和小于1的极小值频率点交替出现的现象,与理论预测符合.表明土壤-地雷共振系统同时存在共振与反共振现象,可用于地雷成像的研究.
导热几何形状反演的变分原理及边界条件的确立
吴兆春
2010, 59 (9): 6326-6330. doi: 10.7498/aps.59.6326
摘要 +
本文采用变域变分原理,建立了导热几何形状反演问题的变分原理,同时获得了该问题所需满足的边界条件和附加条件.该变分原理能将未知形状的几何变量及控制方程结合在一个变分泛函中,使得数学描述简洁、紧凑,且几何变量及控制方程的求解能耦合地进行.介绍了运用该变分原理并结合有限元方法进行数值计算的方法.
雷诺数对圆形渐缩喷嘴湍流射流的影响
杜诚, 徐敏义, 米建春
2010, 59 (9): 6331-6338. doi: 10.7498/aps.59.6331
摘要 +
本文研究雷诺数(Re)对圆形渐缩喷嘴湍流射流的影响.实验在射流出口雷诺数为 Re = 4050—20100 的范围内进行,分别测量了射流出口、中心线的平均及湍流流场以及部分径向剖面速度分布.所有测量均采用单热线恒温热线风速仪进行高频采样,所测流场范围在轴向上为 0—30d(这里d为射流出口直径).虽然出口速度分布均为"平顶帽"形,但测量结果依然反映出Re对射流出口以及下游流场有强烈的影响.当Re小于临界值(~10000)时
应用非线性薛定谔方程模拟深海内波的传播
王建步, 宋莎莎, 孟俊敏, 宋诗艳, 王晶
2010, 59 (9): 6339-6344. doi: 10.7498/aps.59.6339
摘要 +
本文选取东沙岛以东深海区域,应用描述深海内波的非线性薛定谔方程,采用啁啾的思想,研究了频散和非线性效应之间的关系,模拟了深海内波的传播.数值模拟内波演变趋势与MODIS影像拍摄到的内波演变趋势基本符合,从而验证了应用非线性薛定谔方程模拟深海弱非线性内波传播的合理性.
流体、等离子体和放电
ZnO压敏陶瓷冲击老化的电子陷阱过程研究
成鹏飞, 尹桂来, 李建英, 尧广, 李盛涛
2010, 59 (9): 6345-6350. doi: 10.7498/aps.59.6345
摘要 +
使用8/20 μs脉冲电流发生器对普通商用ZnO陶瓷压敏电阻片进行了最多5000次的冲击试验.测量了冲击前后试样的电气性能和介电特性,分析了冲击后小电流区的U-I特性和损耗角正切值tanδ随脉冲大电流的不断作用而发生的变化.实验发现压敏电压U1mA随冲击次数的增加经历增大—稳定—减小三个过程.认为正反偏Schottky势垒的中性费米能级的变化是影响样品小电流区的最根本原因.本文提出用试样的非线性系数α作为老化特征参数比传统的U

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丝阵Z箍缩早期消融等离子体动力学的二维数值模拟研究
黄俊, 孙顺凯, 肖德龙, 丁宁, 宁成, 张扬, 薛创
2010, 59 (9): 6351-6361. doi: 10.7498/aps.59.6351
摘要 +
采用理想磁流体力学模型,给出合理的二维(r, θ)质量注入边界条件,对丝阵Z箍缩早期消融等离子体的动力学过程进行了二维(r, θ)数值模拟研究,得到消融等离子体各参量以及磁场的二维时空分布.模拟结果表明,消融等离子体的运动包括四个主要阶段:首先向轴漂移,然后在轴线处滞止并形成先驱等离子体柱,随后先驱等离子体柱被压缩,最后缓慢膨胀.计算了不同丝阵半径和丝间距情况下消融等离子体到轴速度以及消融质量占丝阵总质量的份额,它们的变化规律与实验结果基本符合.通过
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剪切作用下Cu(100)扭转晶界塑性行为研究
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2010, 59 (9): 6362-6368. doi: 10.7498/aps.59.6362
摘要 +
本文采用分子动力学方法研究了在剪切载荷作用下,Cu(100)扭转晶界对Cu柱屈服强度的影响.模拟结果发现,在加载过程中,低角度扭转晶界形成的位错网发生位错形核与扩展,位错之间的塞积作用提高了Cu柱的屈服强度;对于高角度扭转晶界,晶界发生滑动降低了Cu柱的屈服强度.同时发现,随着扭转角度的增加,Cu柱的屈服强度先增大,当扭转角度大于临界角度时,Cu柱的屈服应力逐渐减小.这表明剪切载荷作用下,两种不同的机理主导Cu柱的屈服,对于小于临界角度的扭转晶界,Cu柱的屈服由晶界位错形核和扩展机理主导,对于大于临界角度
非均匀剪切流场中液晶聚合物微观结构的无网格模拟
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2010, 59 (9): 6369-6376. doi: 10.7498/aps.59.6369
摘要 +
基于宏观流场控制方程与微观分子取向扩散方程耦合的微-宏观双尺度模型,率先采用无网格方法对液晶聚合物在非均匀剪切流场中的微观结构进行了模拟研究.无网格方法精度高、稳定性好的特性保证了模拟结果的可靠性.研究了Deborah数对平板Poiseuille流中液晶聚合物微观结构的影响,预测出非均匀剪切流场中液晶聚合物的一种单一结构和五种复合结构.指出在复合结构的过渡区,分子运动具有不稳定性,可能产生瑕疵.
银纳米杆高温熔化断裂弛豫性能的原子级模拟研究
卢敏, 许卫兵, 刘维清, 侯春菊, 刘志勇
2010, 59 (9): 6377-6383. doi: 10.7498/aps.59.6377
摘要 +
采用分子动力学模拟方法,研究了不同长度银纳米杆在不同温度弛豫过程中的结构演变过程.结果表明:银纳米杆存在一与杆长相关的临界熔断温度,该临界熔断温度随杆长增加而显著降低.当温度大于熔点而小于临界熔断温度时,体系形成一个高度无序的球形团簇,而温度大于临界熔断温度时,体系则熔断成两个球形团簇.并给出了银纳米杆的产生该熔断现象的机理.
强流脉冲电子束辐照诱发金属纯镍中的空位簇缺陷
关庆丰, 荆洪阳, 邹慧, 王志平
2010, 59 (9): 6384-6389. doi: 10.7498/aps.59.6384
摘要 +
利用强流脉冲电子束(high-current pulsed electron beam,HCPEB)技术对多晶纯Ni进行了辐照处理,采用透射电子显微镜详细分析了辐照诱发的缺陷结构.HCPEB辐照后,纯镍表层积聚了幅值极大的残余应力,沿{111}晶面形成了稠密的位错墙及孪晶结构,另外还形成了大量的包括位错圈、堆垛层错四面体(SFT)及孔洞在内的空位簇缺陷.SFT缺陷的数量远高于其他空位簇缺陷,其周围区域位错密度很低.孔洞缺陷主要出现在SFT密集区域.HCPEB瞬间的加热和冷却诱发的幅值极大的应力和极高的应变
铒离子注入6H-SiC的横向离散研究
秦希峰, 王凤翔, 梁毅, 付刚, 赵优美
2010, 59 (9): 6390-6393. doi: 10.7498/aps.59.6390
摘要 +
利用离子注入掺杂技术设计、制作半导体集成器件时,了解离子注入半导体材料的射程分布、射程离散和横向离散规律等是很重要的.用400 keV能量的铒(Er)离子分别与样品表面法线方向成0°,45°和 60°倾角注入碳化硅(6H-SiC)晶体中,利用卢瑟福背散射技术研究了剂量为5×1015 cm-2 的400 keV Er离子注入6H-SiC晶体的横向离散.测出的实验值与TRIM98和SRIM 2006得到的理论模拟值进行了比较,发现实验值跟TRIM98和SRIM
聚乙烯冲击压缩特性实验研究
罗平庆, 龙滔, 黄秀光, 傅思祖, 舒桦, 叶君建, 吴江, 谢志勇, 方智恒, 贾果, 何钜华, 顾援, 王世绩
2010, 59 (9): 6394-6398. doi: 10.7498/aps.59.6394
摘要 +
利用神光Ⅱ装置第九路输出的倍频激光,采用直接驱动方式研究了聚乙烯(CH2)材料的冲击压缩特性.实验表明聚乙烯冲击波阵面自发辐射较强,冲击波在聚乙烯台阶中的传播比较稳定.采用阻抗匹配方法,以铝作标准材料,测量了聚乙烯的冲击绝热线,聚乙烯冲击压强达0.54 TPa,冲击波速度测量相对扩展不确定度~2%(K=2),实验数据的一致性较好,与已有低压实验数据及状态方程解析模型比较符合.
在不同应力下石墨烯中拉曼谱的G峰劈裂的变化
陈东猛
2010, 59 (9): 6399-6404. doi: 10.7498/aps.59.6399
摘要 +
应用计及五阶近邻的力常数模型,研究了单轴应力下的石墨烯和芳香烃分子三明治型贴层的石墨烯中拉曼谱的G峰劈裂.计算结果表明对称性的降低解除了G峰对应的在Γ点的面内的纵波光学模声子和横波光学模声子能量简并,从而G峰劈裂为G+和G- 两个峰.在单轴应力作用下,C—C键的伸长致使力常数减小,软化了面内的光学模声子,导致两个G峰都红移;芳香烃分子对石墨烯产生的沿分子长短边方向不同的应力作用,使得G峰对应的两支光学模声子的频率一支发生蓝移,而另一支发生红移.这解
二维链间扩展的极化子动力学研究
刘文, 李海宏, 刘德胜
2010, 59 (9): 6405-6411. doi: 10.7498/aps.59.6405
摘要 +
基于扩展的SSH模型,研究了有序耦合聚合物链系统中的极化子动力学,包括极化子的形成过程及其在外场下的输运.发现,当聚合物链间的耦合较强时,注入到系统中的电子会诱发二维链间扩展的极化子态,分布在多条聚合物链上.另外,动力学模拟表明,与一维链内定域极化子相比,在相同的电场强度下二维极化子具有更大的运动速度,这与实验结果一致.
室温下金属中电子格林艾森常数的测量
朱鹏飞, 张忠超, 李润泽, 陈龙, 盛政明, 张杰
2010, 59 (9): 6412-6416. doi: 10.7498/aps.59.6412
摘要 +
在室温条件下用自己研制的超快电子衍射实验设备精确测量了金属铝的电子格林艾森常数(γe).当飞秒脉冲激光瞬间加热铝膜时,电子和晶格对固体热膨胀的作用在时间域上是不同步的,借助于超快电子衍射实验设备的高时间分辨能力,可以摆脱以往测量非磁性金属材料时低温的限制,在室温条件下,实验通过直接观测瞬间加热的铝膜中电子和晶格对热膨胀的不同贡献得到电子的格林艾森常数.
Pb(Zr0.3Ti0.7)O3铁电薄膜激光感生电压效应
谢康, 张辉, 张鹏翔, 胡俊涛, 朱杰
2010, 59 (9): 6417-6422. doi: 10.7498/aps.59.6417
摘要 +
采用脉冲激光沉积(PLD)技术在LaSrAlTaO3(LSATO),LaAlO3(LAO)和SrTiO3(STO)的单晶倾斜衬底上成功制备了Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(PZT)薄膜,在三种倾斜衬底上生长的PZT薄膜中都首次发现了LIV效应.对PZT/LSATO薄膜在a,c轴两种不同取向择优生长下的LIV效应做了研究,发现在薄膜c轴取向择优生长
光致原子解吸附对冷原子磁光阱装载的动力学研究
张鹏飞, 李刚, 张玉驰, 杨榕灿, 郭龑强, 王军民, 张天才
2010, 59 (9): 6423-6429. doi: 10.7498/aps.59.6423
摘要 +
在获得光致原子解吸附(light-induced atom desorption,LIAD)效应的基础上,从理论和实验方面分析了LIAD对铯原子磁光阱装载的动力学过程的影响,特别是背景原子对磁光阱的影响.通过实验获得了不同光强和照射时间下关闭解吸附光后磁光阱中铯原子的衰减过程,理论模型定量地描述了背景铯原子造成压强的变化及其对最终平衡态下真空度的影响.该研究对中性原子的长时间俘获,有效控制磁光阱中原子的装载过程具有重要意义.
非均一相互作用能对超薄膜生长影响的Monte Carlo模拟研究
刘祖黎, 魏合林, 姚凯伦, 苑新喜
2010, 59 (9): 6430-6437. doi: 10.7498/aps.59.6430
摘要 +
利用Monte Carlo (MC)模拟技术研究了非均一的吸附原子与基底相互作用能在一定的生长条件下对超薄膜生长过程的影响.非均一相互作用能是由基底表面原子在垂直和水平方向上实际位置与理想晶格原子位置的偏差所造成.本文用高斯分布来表示这种非均一相互作用能.模拟结果表明:非均一相互作用能对超薄膜的生长过程及薄膜的形貌有显著的影响.这种影响同时受到生长条件的限制,在中等温度时相互作用能的非均一性对岛的个数、平均大小的影响最显著;温度的增加在一定程度上可抵御相互作用能的非均一性对薄膜生长的影响.

编辑推荐

一种制备单原子碳链的方案
曹荣根, 庄军, 王音, 林正喆, 明辰, 宁西京
2010, 59 (9): 6438-6442. doi: 10.7498/aps.59.6438
摘要 +
考虑到迄今为止实验上尚不能制备含有上百个原子的自由单原子链,本文提出利用探针从graphene中拉伸较长单原子碳链的设想,并通过分子动力学计算发现,室温下可以利用C60探针以1 m/s的速度从graphene的zigzag边缘拉出较长的一维单原子碳链,为实验提供了一种制备单原子碳链的可能方案.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
单层正三角锯齿型石墨烯量子点的电子结构和磁性
陈丽, 孙媛媛, 王永龙, 潘洪哲, 徐明
2010, 59 (9): 6443-6449. doi: 10.7498/aps.59.6443
摘要 +
采用基于密度泛函理论的广义梯度近似(GGA),对不同尺寸(N=2—11)的单层正三角锯齿型石墨烯量子点(ZN -GNDs)的结构进行优化,得到与实验数据较好符合的晶格常数,进一步计算得到不同尺寸下体系的自旋多重度、磁矩、电子态密度以及自旋电子密度.结果表明:所有体系都呈现金属性,在尺寸较小的体系中量子尺寸效应对电子结构的影响比较明显;与单层石墨烯片一样,sp2杂化作用和非键态电子在量子点中仍起到非常重要的作用;费米能级上有自旋向上的电子分布,体系的
He原子掺杂铝材料的第一性原理研究
刘颖, 刘显坤, 钱达志, 郑洲
2010, 59 (9): 6450-6456. doi: 10.7498/aps.59.6450
摘要 +
采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),计算了铝及铝晶胞间隙位置掺入He原子后体系的几何结构、电子结构、总体能量和电荷布居值.计算结果表明:随着氦在金属铝中逐渐形成,铝晶胞体系会发生晶格畸变,但总的趋势是He在铝体系的八面体位置的晶格畸变小于其在四面体位置的晶格畸变.He在铝晶胞八面体和四面体间隙的杂质形成能分别为1.3367 eV和2.4411 eV.由此可知,He在铝晶胞中最稳定位置是八面体间隙位置.同时,文中还从原子尺度层面分析了He原子在铝晶胞中的占位及其键合性质,讨论
Li, N双受主共掺杂实现p型ZnO的第一性原理研究
罗华峰, 王藩侯, 袁娣, 黄多辉
2010, 59 (9): 6457-6465. doi: 10.7498/aps.59.6457
摘要 +
基于密度泛函理论,采用第一性原理平面波超软赝势法,首先对六方纤锌矿结构的ZnO晶体和N,Li分别掺杂ZnO以及Li-N共掺杂ZnO晶体的几何结构分别进行了优化计算,在此基础上计算得到了未掺杂ZnO晶体和不同掺杂情况下ZnO晶体的能带结构、总体态密度、分波态密度和电荷布居数.利用计算的结果,从理论上分析了Li-N共掺杂ZnO更容易得到稳定的p型ZnO.
掺Ga对ZnO电子态密度和光学性质的影响
刘建军
2010, 59 (9): 6466-6472. doi: 10.7498/aps.59.6466
摘要 +
采用密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势方法,研究了掺Ga对纤锌矿ZnO电子态密度和光学性质的影响.从晶体配位场理论分析了掺Ga前后ZnO的成键情况及态密度的变化.计算得到掺Ga后电子浓度为2.42×1021 cm-3,ZnO的载流子浓度提高了104倍.比较分析掺Ga前后ZnO的介电函数、复折射率、吸收光谱和反射光谱可得,ZnO光吸收边向高能端移动,光学带隙增大.在可见光区,ZnO光吸收系数与反射率减小,光透过率显著提高,使ZnO:Ga成为
中子嬗变掺杂前后Ge纳米晶的结构和性质
卢铁城, 胡又文, 陈青云, 徐明, 孟川民
2010, 59 (9): 6473-6479. doi: 10.7498/aps.59.6473
摘要 +
采用第一性原理计算模拟Ge纳米晶在中子嬗变掺杂(NTD)后受空位、O和As杂质的影响.结果表明,退火方法引入的O并不能消除纳米晶中的辐照致空位缺陷的影响,而NTD 产生的As掺杂能补偿这些空位缺陷并消除禁带中产生的杂质能级,从而改善半导体掺杂性能.计算还发现,由于较高的电负性,纳米晶中O对Ge原子较强的吸附作用阻止了空位的形成,导致与缺陷相关的非辐射发光中心的浓度减小,发光效率提高,因此中子辐照掺杂前的高温退火处理是非常有必要的.计算较好地解释了已报道的实验结果.
氧化钒晶体的半导体至金属相变的理论研究
陈军, 何捷, 林理彬, 宋婷婷
2010, 59 (9): 6480-6486. doi: 10.7498/aps.59.6480
摘要 +
本文利用第一性原理方法研究了金红石相和单斜相VO2晶体的电子结构和热力学性质.在计算中采用局域密度近似结合Hubbard U模型(LDA+U)描述电子的局域强关联效应,同时也利用微扰密度泛函方法计算了两种相结构的声子谱.计算结果表明V原子3d电子轨道中x2-y2轨道能级分裂决定了VO2晶体在不同相结构下的金属和绝缘体特性.零温状态方程计算揭示了在68 GPa时可以发生从单斜结构
阻挫三角反铁磁AgCrO2螺旋自旋序的第一性原理研究
江学范, 刘先锋, 韩玖荣
2010, 59 (9): 6487-6493. doi: 10.7498/aps.59.6487
摘要 +
基于密度泛函理论的广义梯度近似(GGA)和投影缀加波(PAW)方法,分别从共线和非共线磁性结构出发,研究了自旋阻挫三角反铁磁AgCrO2的基态、磁性以及电子结构,从理论计算的角度给出了基态磁性结构.计算结果表明:AgCrO2具有120°螺旋自旋序反铁磁基态,其自旋螺旋面平行于(110)面或(11-0)面;由于Cr离子间的自旋几何阻挫,导致沿晶体的a,b和a+b方向上均形成了螺旋自旋转动角为120°的
Sr掺杂Eu1-xSrxMnO3体系的磁相变以及输运特性研究
张佳佳, 曹世勋, 袁淑娟, 李哲, 康保娟, 张金仓
2010, 59 (9): 6494-6500. doi: 10.7498/aps.59.6494
摘要 +
对Eu1-xSrxMnO3 (ESMO, x=0—1)体系的结构和磁性进行了系统的研究,结果表明Sr的掺入使EuMnO3反铁磁母体的磁结构发生巨大的变化.通过磁化和电输运测量,深入探讨了高掺杂浓度Eu0.4Sr0.6MnO3和Eu0.3Sr0.7MnO3
Cs2NaMF6(M=Al, Ga):Cr3+ 络合分子体系局域结构和基态分裂的理论研究
王利霞, 邝小渝, 李慧芳, 柴瑞鹏, 王怀谦
2010, 59 (9): 6501-6507. doi: 10.7498/aps.59.6501
摘要 +
采用双自旋轨道耦合系数模型并结合完全能量矩阵的方法对Cs2NaMF6(M=Al, Ga):Cr3+ 体系中Cr3+ 离子的基态分裂和局域结构进行了研究.通过模拟光谱和EPR谱确定了Cr3+ 取代 M3+ 形成的两种占位结构的畸变角,发现用双自旋轨道耦合系数模型与单自旋轨道耦合系数模型计算出的畸变角Δθ存在较大的差异.这表
等温结晶化条件对氟化孔洞聚丙烯膜电荷稳定性的显著影响
姚俊兰, 安振连, 毛明军, 张冶文, 夏钟福
2010, 59 (9): 6508-6513. doi: 10.7498/aps.59.6508
摘要 +
基于开路热刺激放电电流和电荷等温衰减测量系统地研究了等温结晶化条件对氟化孔洞聚丙烯(PP)膜电荷稳定性的影响.结果表明等温结晶化温度和时间对氟化PP膜的电荷稳定性或电荷陷阱的构造具有显著的影响,即使90 ℃,0.5 h的等温结晶化处理也能显著地加深其电荷陷阱、改善电荷的稳定性.而且随着等温结晶化温度的提高和时间的延长,电荷陷阱进一步被加深、电荷稳定性进一步被改善,如130 ℃,2 h以上的等温结晶化情形.衰减全反射红外分析和宽角X射线衍射分析表明,电荷稳定性的改善归因于PP膜的组成和结构变化.
人工调控微结构压电驻极体的热稳定性和电荷动态特性
曹功勋, 张晓青, 孙转兰, 王学文, 娄可行, 夏钟福
2010, 59 (9): 6514-6520. doi: 10.7498/aps.59.6514
摘要 +
利用表面带有周期性结构的硬质模板,通过冷压工艺将周期结构图案复制到多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜表面,再经过热黏合工艺与致密氟化乙丙烯共聚物(FEP)薄膜复合,制备出了高度有序的微孔结构复合膜,并用电晕充电的方法对复合膜进行极化处理,最终获得氟聚合物复合膜压电驻极体.借助对这类复合膜压电驻极体介电谐振谱的测量,得到了材料的杨氏模量.并利用等温热老化工艺对它们的压电系数d33的热稳定性进行了考察.最后通过短路热刺激放电谱的测量和分析,讨论了该复合膜在热老化处理后的电荷动态
影响磁性pn结自旋极化输运特性的因素
何志刚, 程兴华, 蔡娟露, 石瑞英, 龚敏
2010, 59 (9): 6521-6526. doi: 10.7498/aps.59.6521
摘要 +
利用漂移扩散理论研究了磁性pn结中自旋的输运特性.探讨了外加电压、平衡自旋极化率、外加自旋注入和自旋寿命对磁性pn结电流密度和电阻的影响,讨论了磁性pn结自旋伏特效应与pn结宽度的关系.发现平衡自旋极化率使得不同自旋方向电子具有不同的势垒高度从而能有效调制电流;而外加自旋注入则为磁性pn结提供了非平衡自旋极化电子从而达到对电流的调制作用,同时发现自旋伏特电流随准中性p区宽度减小而增大.
NPB/Alq3 界面激子拆分研究
孙晓宇, 李文彬, 郑晓燕, 游胤涛, 王爱芬
2010, 59 (9): 6527-6531. doi: 10.7498/aps.59.6527
摘要 +
采用瞬态光电压技术研究了NPB和Alq3界面激子拆分过程和拆分机理.对NPB和Alq3组成双层结构的样品,在脉冲355nm激光照射下,测量样品的瞬态光电压信号,通过对不同结构的和有界面激子阻挡层的样品的瞬态光电压分析,并排除了ITO/有机外界面对激子拆分的影响,得出了NPB/ Alq3界面激子拆分机理是向Alq3 注入电子,向NPB注入空穴.
纳米金表面修饰与表面等离子体共振传感器的相互作用研究
郝鹏, 吴一辉, 张平
2010, 59 (9): 6532-6537. doi: 10.7498/aps.59.6532
摘要 +
为了分析纳米金表面修饰对表面等离子体共振(SPR)的放大作用,以及其对传感器本身的影响,首先,基于色散介质的吸收理论,通过建立波长型SPR生物传感器四层膜结构的数学模型,理论分析了传感器表面所吸附纳米金对传感器的影响:纳米金的表面修饰,改变了表面等离子体传感器中棱镜表面各介质层内电磁场的能量分布,削弱了金属膜在共振吸收中的作用,从而使SPR曲线的半波宽度增加,最小反射系数增大,金膜的最优膜厚度也随之改变.其次,通过不同厚度的金膜外吸附纳米金的对比试验,验证了此理论.金膜厚45nm、表面修饰10nm纳米金颗
a-Si:H/c-Si 异质结太阳电池 J-V 曲线的 S-Shape 现象
钟春良, 耿魁伟, 姚若河
2010, 59 (9): 6538-6544. doi: 10.7498/aps.59.6538
摘要 +
通过异质结界面分析与 AMPS 模拟计算研究了 a-Si:H/c-Si 异质结太阳电池在低温工作、a-Si:H 层低掺杂、高价带补偿以及高界面态时光态 J-V 曲线出现 S-Shape 现象的物理过程,总结了 S-Shape 现象的物理原因.分析结果表明,当空穴输运受到界面势垒的限制时,空穴在 c-Si 界面附近聚集,能带重新分配,c-Si 耗尽区的电场减小,更多的电子从 c-Si 准中性区反转至 c-Si 界面及耗尽区与空穴复合,复合速率显著增大,光电流的损失显著增大,光态 J-V<
应变Si电子电导有效质量模型
赵丽霞, 张鹤鸣, 胡辉勇, 戴显英, 宣荣喜
2010, 59 (9): 6545-6548. doi: 10.7498/aps.59.6545
摘要 +
采用K·P微扰法建立了应变Si导带能谷由纵、横向有效质量表征的E-k关系,并在此基础上,研究分析了(001),(101),(111)晶面应变Si电子的电导有效质量与应力、能谷分裂能及晶向的关系.结果表明,弛豫Si1-xGex材料(001)面生长的应变Si沿[100],[010]晶向的电子电导有效质量和弛豫Si1-xGex材料(101)面生长的应变Si
稀土钇、镧掺杂TiO2薄膜的拉曼谱分析
马忠权, 徐飞, 赵磊, 李凤, 何波, 杨昌虎
2010, 59 (9): 6549-6555. doi: 10.7498/aps.59.6549
摘要 +
采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上用旋涂法制备了未掺杂、掺杂钇和掺杂镧的TiO2薄膜样品,对样品在700—1100 ℃范围内进行退火处理,并对样品的拉曼光谱进行了分析.分析表明:随着退火温度的升高,未掺杂TiO2薄膜发生了从锐钛矿相经混相最终向金红石相的转换,掺杂钇和掺杂镧对TiO2薄膜的晶相转换起阻碍作用,掺杂镧的阻碍作用更强;稀土掺杂能使TiO2薄膜晶粒细化,并使晶粒内部应力增大从而阻碍晶格振动,掺杂镧比掺杂钇的效果
不同密度氢吸附金刚石(100)表面的微观结构
刘峰斌, 赵明, 何广平, 汪家道, 陈大融
2010, 59 (9): 6556-6562. doi: 10.7498/aps.59.6556
摘要 +
利用基于广义梯度近似的密度泛函理论,计算了金刚石(100)表面不同氢吸附密度的平衡态几何结构和态密度.结果表明对于2×1构型,在平行和垂直表面两个方向上发生弛豫,而1×1构型仅在垂直表面方向上发生弛豫.另外,清洁2×1,2×1 ∶0.5H和1×1 ∶1.5H表面,带隙中存在空表面态;而对于1×1 ∶2H和2×1 ∶H两种表面结构,空表面态上移进入导带,带隙中不存在表面态.结合电荷密度分布,探讨了金刚石(100)不同构型和氢吸附密度表面的表面态诱发机理.
相变存储材料Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5薄膜的结构和电学特性研究
廖远宝, 徐岭, 杨菲, 刘文强, 刘东, 徐骏, 马忠元, 陈坤基
2010, 59 (9): 6563-6568. doi: 10.7498/aps.59.6563
摘要 +
采用射频磁控溅射方法制备了两种用于相变存储器的Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5相变薄膜材料,对其结构、电学输运性质和恒温下电阻随时间的变化关系进行了比较和分析.X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)的结果表明:随着退火温度的升高,Ge1Sb2Te4薄膜逐步晶化,由非晶态转变为多晶态,表面出现均匀的、
Bi0.5Ca0.5Mn1-xCoxO3体系中的电荷有序和相分离
王强
2010, 59 (9): 6569-6574. doi: 10.7498/aps.59.6569
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利用固相反应法制备了Bi0.5Ca0.5Mn1-xCoxO3(0≤x≤0.12)系列多晶样品.研究了Co掺杂对Bi0.5Ca0.5MnO3电荷有序的影响.结果表明,Co掺杂导致电荷有序相逐渐融化、铁磁相互作用的增强;当x≥0.08时,电荷有序转变峰完全消失,但残留的反铁磁电荷有
KKR-CPA-LDA计算方法对CuMnAl和CoMnAl以及CuCoMnAl合金的磁性研究
孟凡斌, 刘何燕, 罗鸿志, 李养贤, 冯琳, 朱志永, 朱伟, 刘恩克, 唐晓丹, 钱金凤, 吴光恒
2010, 59 (9): 6575-6579. doi: 10.7498/aps.59.6575
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采用KKR-CPA-LDA方法研究了CuMnAl,CoMnAl和CuCoMnAl四元合金中磁性原子磁矩和Co-Mn间的交换作用.通过与实验结果对比,揭示了Mn的磁矩和Co的磁矩以及它们的相互作用随成分变化的规律.研究发现,在Cu50Mn25+xAl25-x合金中超过化学配比并占据Al位的Mn原子是反铁磁的,而且由于近邻环境的不同,其磁矩大于原有Mn原子的磁矩.在Co50Mn25+<
有机自旋阀的磁电阻性质研究
任俊峰, 王玉梅, 原晓波, 胡贵超
2010, 59 (9): 6580-6584. doi: 10.7498/aps.59.6580
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考虑到有机半导体中极化子和双极化子特殊的电荷-自旋关系,从自旋扩散方程和欧姆定律出发,理论研究了"铁磁/有机半导体/铁磁"有机自旋阀结构中的磁电阻性质.计算发现,磁电阻在数值上随有机半导体层中极化子比率的增加而增大,随有机半导体层厚度的增加而迅速减小.同时发现自旋相关界面电阻能在很大程度上提高系统的磁电阻.讨论了铁磁层和有机半导体电导率比率、铁磁层极化率等对系统磁电阻性质的影响.
Sr2CoO4-δ薄膜中的自旋玻璃态的磁性质研究
储海峰, 李洁, 李绍, 黎松林, 王佳, 高艳丽, 邓辉, 王宁, 张玉, 吴玉林, 郑东宁
2010, 59 (9): 6585-6592. doi: 10.7498/aps.59.6585
摘要 +
用脉冲激光沉积方法(PLD)在铝酸镧衬底上制备了c取向的高氧空位含量的锶钴氧薄膜.X射线衍射分析表明薄膜单一取向且没有明显杂相.原位的高气压反射式高能电子衍射仪(RHEED)监测显示,薄膜为层状生长.通过对薄膜磁化强度随温度、磁场及时间的变化曲线进行测量,发现零场冷曲线上可能存在两个特征温度:Tf和Ta.Tf为对应玻璃态的冻结温度而Ta对应少量的不缺
纳米复合永磁材料中软磁性相交换硬化的研究
姜宏伟, 张帅, 张宏伟, 陈京兰, 吴光恒, 阴津华, 陈喜芳
2010, 59 (9): 6593-6598. doi: 10.7498/aps.59.6593
摘要 +
本文就纳米复合永磁材料中软磁相被交换硬化问题,从一维模型和三维模拟计算进行了分析研究. 一维和三维各向异性样品研究表明,在相同微结构下,当硬磁相的各向异性降低时,除矫顽力降低外,在磁矩全部反转之前退磁曲线是一样的. 因此,硬磁相各向异性的降低不会导致最大磁能积(BH)max增大和剩磁增加. 对于三维各向同性样品的模拟计算表明,降低硬磁相的各向异性会使剩磁和(BH)max都明显降低. 因此,增强硬磁相的各向异性并增大硬磁相晶粒尺寸是提高
横向磁场中大挠度金属薄板的混沌振动
张善元, 树学锋, 薛春霞
2010, 59 (9): 6599-6605. doi: 10.7498/aps.59.6599
摘要 +
利用Karman关于板的大挠度理论,考虑涡电流在板中引起的Lorentz力,导出了在横向磁场和横向载荷共同作用下薄板的非线性运动方程.借助Bubnov-Galerkin法将非线性偏微分方程转化为含三次非线性项的常微分方程.在定性分析的基础上,利用次谐轨道的Melnikov函数给出了发生Smale马蹄型混沌运动的阈值条件,进而数值计算了系统的分岔图、相应的相图、Poincaré映射和时程曲线,给出了混沌运动的数字特征.分析结果表明:磁感应强度和外载荷都会影响系统的振动特性.
Ba1-xSrxTiO3及Ba0.6-xPbxSr0.4TiO3陶瓷的制备和介温特性研究
王梦, 贺建龙, 杨卫明, 吴云翼, 李建军, 雷强, 于军
2010, 59 (9): 6606-6612. doi: 10.7498/aps.59.6606
摘要 +
用固相反应法制备了Ba1-xSrxTiO3(BST)及Ba0.6-xPbxSr0.4TiO3(BPST)陶瓷,通过XRD,FESEM和拉曼谱分析了Pb掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3样品的晶格、相变及表面形貌的影响.测试了BST及B
锰掺杂对Ba(Zr, Ti)O3陶瓷压电与介电性能的影响
丁南, 唐新桂, 匡淑娟, 伍君博, 刘秋香, 何琴玉
2010, 59 (9): 6613-6619. doi: 10.7498/aps.59.6613
摘要 +
采用氧化物固相反应法制备了锰掺杂改性的Ba(Zr0.06Ti0.94)O3陶瓷.研究了锰的掺杂量对Ba(Zr0.06Ti0.94)MnxO3 (BZTM)陶瓷的结构、介电和压电性能的影响.实验发现,当锰含量xx>0.5 mo
外延铁电薄膜相变温度的尺寸效应
周志东, 张颖, 张春祖
2010, 59 (9): 6620-6625. doi: 10.7498/aps.59.6620
摘要 +
考虑外延钙钛矿型铁电薄膜内的等效应力、表面晶格变化和表面电荷引起的退极化效应等机电耦合边界条件,利用铁电薄膜系统的动态金茨堡-朗道方程(DGL),系统分析和讨论了外延铁电薄膜相变温度与临界相变厚度的尺寸效应.结果表明,铁电薄膜相变温度与临界相变厚度完全依赖于各种与薄膜厚度相关的力电耦合边界条件.也给出了BaTiO3外延铁电薄膜相变温度在各种边界条件下随厚度的变化,从结果看出,本文的分析与结论更符合实验数据.
激发态质子转移分子2-(2'-羟基苯基)苯并噻唑溶液的全光开关效应
郑加金, 陆云清, 李培丽, 陈陶
2010, 59 (9): 6626-6631. doi: 10.7498/aps.59.6626
摘要 +
研究了激发态质子转移(ESPT)分子2-(2'-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)在不同极性溶剂中的光开关行为,探讨了溶剂极性对HBT分子光开光效应的影响.揭示了光开关脉冲信号的形成原因,建立了基于光诱导HBT分子激发态非线性折射效应的皮秒全光开关的理论模型.根据对时间响应函数的理论计算和实验结果分析,确定了光开关脉冲信号下降前沿和上升后沿的形成机理以及影响因素,并提出了增强光开关信号下降前沿的关断深度,提升上升后沿的恢复速度的有效途径和方法.本文工作为制成皮秒量级关断,微秒甚至纳秒量级重新打开的快速全光开关器
蓝色荧光粉Sr2B5O9Cl:Eu2+发光特性的研究
丁旭, 徐琰, 郭崇峰
2010, 59 (9): 6632-6636. doi: 10.7498/aps.59.6632
摘要 +
采用高温固相法合成了近紫外光激发的蓝色荧光粉Sr2B5O9Cl:Eu2+,研究了SrCl2 ·6H2O用量和Eu2+浓度对其结构和发光性能的影响.随着Eu2+浓度的增加,其结构无明显变化,发光强度先增强后减弱,当其浓度为8mol%时,荧光粉的发光强度最大;当用Ca取代Sr时,荧光粉的发射峰从425 nm红移到453 nm. 适当过量
Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质和上转换发光
刘丽莎, 吕树臣, 孙江亭
2010, 59 (9): 6637-6641. doi: 10.7498/aps.59.6637
摘要 +
本文制备了Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-Bi2O3(TWB)玻璃. 测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱及上转换发光. 用Judd-Oflet(J-O)理论计算了Er3+在玻璃样品中的光谱强度参数,随着Bi2O3含量的增加,Ω2增加,Ω4
双量子阱结构OLED效率和电流的磁效应
姜文龙, 孟昭晖, 丛林, 汪津, 王立忠, 韩强, 孟凡超, 高永慧
2010, 59 (9): 6642-6646. doi: 10.7498/aps.59.6642
摘要 +
通过结构为ITO/NPB(60 nm)/ Alq3 ∶1 wt% rubrene(20 nm)/ Alq3(3 nm)/ Alq3 ∶1 wt% rubrene(20 nm)/ Alq3(20 nm)/LiF/Al的双量子阱的黄色有机电致发光器件,研究了不同磁场强度下的发光效率和电流变化特性. 研究结果表明该器件的电流是随着磁场强度的增加而单调下降的,显示了器件的电阻是随着磁场强度的增加而增加的. 同时也得到了该结构有
不同气氛下多孔硅中电子偶素湮没行为研究
薛德胜, 李卓昕, 王丹妮, 王宝义, 魏龙, 秦秀波
2010, 59 (9): 6647-6652. doi: 10.7498/aps.59.6647
摘要 +
使用正电子湮没谱学方法,在不同气氛下对电化学腐蚀法制备的多孔硅中电子偶素的湮没行为进行了系统的研究.正电子湮没寿命谱测试结果表明,样品中存在长达40 ns的电子偶素湮没成分,并且进入多孔硅膜层的正电子约有80%形成电子偶素,具有非常高的电子偶素产额;在氧气气氛下,由于气体导致o-Ps发生自旋转化猝灭是使多孔硅样品中电子偶素寿命缩短的主要原因.结合正电子寿命-动量关联谱测量结果,分析了不同气氛下多孔硅样品中电子偶素湮没寿命及动量变化关系,讨论了多孔硅中电子偶素的湮没机理以及气氛对孔径计算理论模型的影响.
介质加载折叠波导行波管的线性分析
张长青, 宫玉彬, 魏彦玉, 王文祥
2010, 59 (9): 6653-6658. doi: 10.7498/aps.59.6653
摘要 +
提出了一种介质加载折叠波导慢波结构,给出了该结构中存在电子注时慢波互作用的热色散方程,在介电常数εr=1的特殊情况下该方程即简化为普通折叠波导的小信号工作方程.在给定慢波结构尺寸的基础上,分析比较了介质加载对放大器小信号增益特性的影响,结果表明:"弱加载"(介质厚度d/a<0.1)时,无需重新设计慢波结构的参数,只需适当调整工作电压和电流就可以满足原有设计要求,而且和未加载时相比增益特性更为平坦,降低的电子注阻抗也有利于电子效率的提高.考虑到
脊加载曲折波导行波管注波互作用的线性理论研究
何俊, 魏彦玉, 宫玉彬, 段兆云, 路志刚, 王文祥
2010, 59 (9): 6659-6665. doi: 10.7498/aps.59.6659
摘要 +
提出了一类新型毫米波大功率微波器件——脊加载曲折波导行波管,推导出了引入电子注后的"热"色散方程.通过数值求解此方程,研究了加脊尺寸和电子注参数对小信号增益影响.计算结果表明:通过适当的尺寸设计和工作参数的选择,此结构在Kα波段具有18.51%的3 dB增益带宽和1.15 dB/周期的增益;相比于常规曲折波导结构,脊加载结构在保证一定带宽的情况下,具有更高的增益和电子效率;为了进一步提高增益,可以适当增加脊宽度和高度,也可在一定范围内增加电子注电流.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
熔体旋甩法制备p型填充式方钴矿化合物Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12的微结构及热电性能
郭全胜, 李涵, 苏贤礼, 唐新峰
2010, 59 (9): 6666-6672. doi: 10.7498/aps.59.6666
摘要 +
采用熔体旋甩法结合放电等离子烧结技术(MS-SPS)制备了p型填充式方钴矿化合物Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12,研究了熔体旋甩工艺对微结构以及热电性能的影响规律.结果表明,较高的铜辊转速和较低的喷气压力有利于提高熔体的冷却速率,使带状产物晶粒细化.薄带经SPS烧结后得到致密、基本单相、晶粒尺寸均匀细小(150—300 nm)的块体.与传统方法制备的试样相比,MS-SPS试样虽然电导率有所降低,但因具有较大的Se
有边界条件的忆阻元件模型及其性质
张旭, 周玉泽, 闭强, 杨兴华, 俎云霄
2010, 59 (9): 6673-6680. doi: 10.7498/aps.59.6673
摘要 +
对第四类基本电路元件——忆阻元件的基本特性进行了研究,分别建立了无边界条件和有边界条件的忆阻元件的积分形式的数学模型.对有边界条件的数学模型进行了仿真,分析了有边界条件下电源频率和掺杂比、初始掺杂宽度等模型参数对电流、电压电流关系、磁链电荷关系等元件特性的影响,得出了相关的结论.
小世界网络上的扩散限制的聚集-湮没反应动力学
沈伟维, 李萍萍, 柯见洪
2010, 59 (9): 6681-6688. doi: 10.7498/aps.59.6681
摘要 +
通过Monte-Carlo模拟,研究了基于NW网络的两种类集团不可逆聚集-湮没过程的动力学行为.在系统中,两个同种类集团相遇,将不可逆地聚集成一个更大的集团;不同种类的两个集团相遇,则发生部分湮没反应.模拟结果表明,1)当捷径量化参数p相对较大或较小时,系统经较长时间演化后,集团密度c(t)和粒子密度g(t)呈现幂律形式,c(t)∝t-α和g(t)∝t-β,其中幂指数α和β满足α=2β的关系;2)当p为其他值时,集团密度和粒子密度随时间按非严格的幂
地球物理学、天文学和天体物理学
基于二分图的温度网络拓扑性质研究
龚志强, 周磊, 冯爱霞, 支蓉
2010, 59 (9): 6689-6696. doi: 10.7498/aps.59.6689
摘要 +
利用中国地区435个台站1961—2002年逐日平均温度序列,将温度变化发生在9天时间尺度上的特征编码在网络中,通过研究二分图温度网络(BGT网络)中节点与项目的关系,揭示出9天时间尺度上温度变化的特征及其在空间上的拓扑统计性质.网络中各节点RRRD, RrDD, eeed, DRRD, DDRR等所代表的温度波动模态在网络中异常频发,对9天尺度温度变化的预报有一定的指导意义.统计网络的节点度分布,集群系数等拓扑结构特征量,发现BGT网络服从正态分布特征.BGT网络项目内节点度的多样性大体上
基于不动点理论的多系统兼容接收机频点选择问题的研究与遗传算法实现
宋丹, 张晓林
2010, 59 (9): 6697-6705. doi: 10.7498/aps.59.6697
摘要 +
基于不动点理论研究了多系统兼容接收机的频点选择问题,并引入遗传算法解决了这一问题.将Banach不动点理论引入频点空间,提出并证明了频点空间中频点集的遗传进化过程反映了频点空间呈现出的一种不动点物理特性;经过频点空间算子的足够多次的反复遗传进化作用,频点空间中的任一迭代序列源频点集都将最终收敛于唯一不动点目标频点集,而该不动点目标频点集中的目标频点即为该频点选择问题的最优解.完成了遗传算法应用于频点选择问题的理论研究与实现.仿真结果表明,该算法能够有效地解决多系统兼容接收机的频点选择问题.