Vol. 60, No. 5 (2011)
2011年03月05日
总论
2011, 60 (5): 050201.
doi: 10.7498/aps.60.050201
摘要 +
本文为了获得非线性发展方程新的无穷序列精确解,给出了几种辅助方程的Böcklund变换和解的非线性叠加公式,并构造了一些非线性发展方程新的无穷序列精确解,其中包括无穷序列Jacobi椭圆函数解、无穷序列双曲函数解和无穷序列三角函数解.该方法在构造非线性发展方程无穷序列精确解方面具有普遍意义.
2011, 60 (5): 050202.
doi: 10.7498/aps.60.050202
摘要 +
将Birkhoff方程添加一附加项成为广义Birkhoff方程.将Birkhoff方程的一类积分推广并应用于广义Birkhoff方程.举例说明结果的应用.
2011, 60 (5): 050203.
doi: 10.7498/aps.60.050203
摘要 +
利用边界层函数法研究了一类经典物理中的扰动时滞模型. 构造了模型解的渐近表达式, 并讨论了它的渐近性态.
2011, 60 (5): 050204.
doi: 10.7498/aps.60.050204
摘要 +
利用解析方法研究了一类具有控制项的弱非线性发展方程. 由摄动理论得到了相应方程的渐近解,并研究了控制项对渐近解的影响.
2011, 60 (5): 050205.
doi: 10.7498/aps.60.050205
摘要 +
采用了一个简单而有效的技巧,研究了一类扰动mKdV耦合系统.首先利用同伦映射方法求解一个相应的复值函数微分方程孤子的近似解.然后得到了原扰动mKdV耦合系统孤子的近似解.
2011, 60 (5): 050301.
doi: 10.7498/aps.60.050301
摘要 +
研究了具有奇异物质和暗能量作用的sine-Gordon孤子星模型,根据场方程计算了物态方程的解和星体质量,发现物质密度和压强与孤子态和星体质量有关.另外,还对星体平衡和暗能量的稳定性质进行了分析和讨论,结果表明孤子星内部以奇异物质与暗能量的混合态形式存在.
2011, 60 (5): 050302.
doi: 10.7498/aps.60.050302
摘要 +
利用投射方程法和变量分离法,得到(2+1)维破裂孤子方程的新显式精确解. 根据得到的孤立波解,利用 Weierstrassp 函数,构造出多方孤子局域结构. 利用两个混沌系统研究了破裂孤子方程的混沌行为.
2011, 60 (5): 050303.
doi: 10.7498/aps.60.050303
摘要 +
本文用多体刚性椭球模型计算了相对入射能量为190 meV时,氖的同位素原子20Ne,34Ne与钠的同位素分子18Na2,23Na2,37Na2 替代碰撞体系的态态转动激发积分散射截面和总转动激发积分散射截面,在此基础上计算并分析了相互作用势的不同区域对20Ne-18Na2
2011, 60 (5): 050304.
doi: 10.7498/aps.60.050304
摘要 +
通过研究具有相同重量的算子集合的性质,找到了任意维数纯量子稳定子码参数的新的解析上限.与目前所知最优的解析上限——著名的量子汉明限相比,本文提出的码限强于量子汉明限.
2011, 60 (5): 050501.
doi: 10.7498/aps.60.050501
摘要 +
本文构造了一个基于在线社交网络的信息传播模型.该模型考虑了节点度和传播机理的影响,结合复杂网络和传染病动力学理论,进一步建立了动力学演化方程组.该方程组刻画了不同类型节点随着时间的演化关系,反映了传播动力学过程受到网络拓扑结构和传播机理的影响.本文模拟了在线社交网络中的信息传播过程,并分析了不同类型节点在网络中的行为规律.仿真结果表明:由于在线社交网络的高度连通性,信息在网络中传播的门槛几乎为零;初始传播节点的度越大,信息越容易在网络中迅速传播;中心节点具有较大的社会影响力;具有不同度数的节点在网络中的变
2011, 60 (5): 050502.
doi: 10.7498/aps.60.050502
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本文研究了时间延迟对Logistic系统从亚稳态跃迁到稳定态的跃迁率的影响. 假设在细胞演化过程中细胞衰减存在时间延迟,利用小延迟时间条件下一阶近似方法和最陡下降法导出了系统的跃迁率解析式. 数值计算结果表明,内噪声,外噪声和内外噪声之间的关联促使系统从亚稳态跃迁到稳定态, 而时间延迟阻碍了系统从亚稳态到稳定态的跃迁, 即时间延迟增强了系统亚稳态的稳定性.
2011, 60 (5): 050503.
doi: 10.7498/aps.60.050503
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近期文献中报道了在具有自适应反馈突触的神经元模型中,随着参数的变化,存在从两个共存吸引子到一个相连吸引子再到两个共存吸引子的混沌转化现象.本文对此模型进行了电路设计,同时对具有非单调激活函数功能的电路设计进行了细致的研究,并利用Electronic Workbench (EWB)软件对所设计的电路进行了仿真实验,研究了电路中的混沌现象,验证了所设计电路的动力学行为与通过数值模拟结果十分相似.
2011, 60 (5): 050504.
doi: 10.7498/aps.60.050504
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针对Rössler系统平衡点的Hopf分岔,以Washout滤波器为控制器,详细讨论了控制器参数对Hopf分岔点位置、分岔类型以及周期解振幅的控制问题.首先根据Routh-Hurwitz判据计算了受控系统的参数空间稳定域,找出了对应的Hopf分岔边界,并由此分析了滤波器时间常数、线性控制增益对分岔点位置的影响.然后,引入Normal Form直接法方便地求出系统Hopf分岔Normal Form系数,由此确定出改变分岔类型和周期解振幅的控制器非线性增益选择原则.最后用数值计算验证了本文的结论.
2011, 60 (5): 050505.
doi: 10.7498/aps.60.050505
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为了消除具有不确定参数的旋转圆盘横向混沌振动,克服其对整个系统及工作状况的不利影响,假设作用在旋转圆盘上的集中力不确定且有界,并鉴于干扰的普遍存在性,对有界扰动下的旋转圆盘横向振动的四维非线性方程进行了复杂动力学特征分析,包括相轨迹图、Lyapunov指数和庞加莱映射图,这些特征加深了对其的认识,同时也证明该四维动力系统含有混沌吸引子.为了保证系统控制的鲁棒性,利用滑模变结构法,将旋转圆盘从混沌轨道先后控制到任意固定点和周期轨道,并用MATLAB模拟验证其有效性.结果证明,用滑膜变结构法能够使系统严格地跟
2011, 60 (5): 050506.
doi: 10.7498/aps.60.050506
摘要 +
提出了一种Rössler超混沌系统多变量广义预测控制快速算法.采用改进的时变遗忘因子递推最小二乘方法辨识混沌系统,通过在常规多变量广义预测控制性能指标函数中引入前馈增益矩阵与柔化矩阵,实现系统对参考信号的快速跟踪.该算法降低了求逆矩阵的维数,从而减少了计算量.仿真结果验证了该方法的有效性和实用性.
2011, 60 (5): 050507.
doi: 10.7498/aps.60.050507
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针对一类参数未知的混沌系统,提出一种追踪控制方法,基于Lyapunov稳定性理论,设计了追踪控制器和参数自适应控制律,实现了混沌系统的追踪控制和未知参数的辨识.以统一混沌系统为例进行了数值模拟,结果表明了该方法的有效性.
2011, 60 (5): 050508.
doi: 10.7498/aps.60.050508
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通过引进特殊矩阵构造并基于Lyapunov稳定性理论,提出了一种改进的主动控制法来实现混沌系统的广义投影同步.改进后的主动控制不依赖于罗斯-霍维兹判据,与未改进的主动控制相比,简化了相关运算步骤和复杂度.通过对混沌能源系统和Nuclear Spin Generator系统的研究,并与其他同步方法进行比较,说明了该方法具有简单,直观,稳健,高效等优点,且对混沌系统的自结构和异结构广义投影同步均适用.数值模拟的结果进一步表明了该方法的有效性和理论分析的正确性.
2011, 60 (5): 050509.
doi: 10.7498/aps.60.050509
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理论上利用两个混沌半导体激光器的耦合反馈,构建了两种基本的光电及全光门.基本方法是,让外部光注入到两个激光器中而导致激光混沌,通过两激光器激光的相互耦合及反馈实现同步;在这基础上,一是让两激光器分别在电流调制下,控制混沌同步或者非同步,实现光电逻辑门的功能与计算;二是利用光的外部调制方法让两相互耦合激光分别在相位调制下,控制混沌同步或者非同步,并最终实现全光逻辑门的功能与计算.数值结果证明了两方法的可行性.
2011, 60 (5): 050510.
doi: 10.7498/aps.60.050510
摘要 +
基于滑模控制理论和自适应控制理论,研究了分数阶混沌系统的同步问题.设计了新的分数阶积分滑模面,并提出了用单一自适应控制器实现一类三维分数阶混沌系统同步的方法.数值模拟证实了所提方法的有效性.
2011, 60 (5): 050511.
doi: 10.7498/aps.60.050511
摘要 +
本文通过设计一个新型的含分数阶滑模面的滑模控制器,应用主动控制原理和滑模控制原理,实现了一个新分数阶超混沌系统和分数阶超混沌Chen系统的投影同步.应用Lyapunov理论,分数阶系统稳定理论和分数阶非线性系统性质定理对该控制器的存在性和稳定性分别进行了分析,并得到了异结构分数阶超混沌系统达到投影同步的稳定性判据.数值仿真采用分数阶超混沌Chen 系统和一个新分数阶超混沌系统的投影同步,仿真结果验证了方法的有效性.
编辑推荐
2011, 60 (5): 050601.
doi: 10.7498/aps.60.050601
摘要 +
本文主要研究锶原子光钟Doppler冷却过程中再抽运光对俘获冷原子参数的影响,实验上测得再抽运光光强和失谐跟所俘获原子数目的关系,并且测得了在同时注入再抽运光707 nm和679 nm后使俘获冷原子的数目提高了17倍,分析了再抽运光的失谐对俘获原子数目的影响,测得了再抽运光707 nm在失谐5 MHz的情况下俘获原子数目的波动小于3‰.
2011, 60 (5): 050701.
doi: 10.7498/aps.60.050701
摘要 +
本文运用改进的中观交通流模型,研究了网络拓扑结构对交通拥堵的影响,进而分析复杂网络上的交通传播动力学特征和传播规律.结论有助于提出消除交通拥堵的有效控制策略以及交通规划的合理方案.
2011, 60 (5): 050702.
doi: 10.7498/aps.60.050702
摘要 +
测量了0—15 GPa压强下联苯分子的拉曼光谱. 结果表明,随压强增加,分子内和分子间π-π共轭和离域效应增强,谱线的绝对强度变大、蓝移. 联苯分子的两费米共振谱线强度比Rf/a减少,频率差Δ增加,当压强为8 GPa时,费米共振现象消失,利用Betran理论得出了固有频率差Δ0和耦合系数ω随压强的变化关系,通过高压下相变进行了解释,并探讨了高压下费米共振耦合变弱的机理.
2011, 60 (5): 050703.
doi: 10.7498/aps.60.050703
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利用分形单元的自相似性将分形结构应用于频率选择表面(FSS)领域使单屏FSS具有多频谐振的特性,在各波段实现简易、多频带通滤波器的设计.以易加工的十字单元为例,经过递归、迭代产生二阶十字分形单元,给出描述单元几何分布的公式;应用周期矩量法结合Floquet定理及阻抗边界条件得到描述FSS表面电流分布的电场积分方程,对FSS传输特性规律进行数值分析,采用遗传算法对分形单元参数进行全局优化得到了在9.2 GHz和29.4 GHz谐振的单屏FSS设计;最后采用成熟的镀膜、光刻工艺制备十字分形FSS样件并在微波暗
2011, 60 (5): 050704.
doi: 10.7498/aps.60.050704
摘要 +
本文分析了超导量子干涉器(SQUID)和超导-绝缘-超导(SIS)约瑟夫森结散粒噪声测试方法的应用局限性,提出了常规器件的散粒噪声测试方案.针对常规电子器件散粒噪声特性,研究了噪声测试基本条件,并建立了低温测试系统.通过采用双层屏蔽结构和超低噪声前置放大器,实现了较好的电磁干扰屏蔽和极低的背景噪声.在10 K温度下对常规二极管散粒噪声进行了测试,通过理论和测试结果对比分析,验证了测试系统的准确和可信性.
2011, 60 (5): 050705.
doi: 10.7498/aps.60.050705
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光栅耦合是量子阱光电探测器探测正入射电磁辐射的常用耦合方法,本文采用模式展开法研究了一维金属光栅太赫兹量子阱光电探测器中的电磁场分布,并给出了器件有源区中的平均光强.研究结果表明,若一维光栅的周期与太赫兹波在器件材料中的波长相当,并且根据器件结构选取合理的光栅占空比,可使器件中的平均光场最强,光栅的光耦合效率最高,从而提高器件的响应率.
基本粒子物理学与场
2011, 60 (5): 051101.
doi: 10.7498/aps.60.051101
摘要 +
本文基于空间电荷波理论,导出了N间隙耦合腔中注-波耦合系数和电子注电导计算公式.通过计算分析多间隙耦合腔中工作模式(2π模)耦合系数和归一化电子注电导随间隙数目N、直流电压和导流系数的变化,研究多间隙耦合腔中注-波耦合和同步关系,对分布互作用速调管的理论研究有指导意义.
2011, 60 (5): 051301.
doi: 10.7498/aps.60.051301
摘要 +
本文用时域有限差分方法(FDTD)研究了微带阵列天线的时域散射场,分析了入射脉冲极化方向不同以及入射方向不同时的散射场的分布情况;讨论了时域散射场的时域波形以及频谱与微带阵列天线结构的关系;用散射场分离算法讨论了地板对于微带贴片阵列散射场的影响.研究发现,有限大地板的微带阵列天线的散射场主要是由地板的边沿电流产生的,同时微带贴片阵列的谐振频率与入射脉冲的极化方向有关,因此不同的极化方向对应于不同的散射频谱.
核物理学
2011, 60 (5): 052101.
doi: 10.7498/aps.60.052101
摘要 +
利用同位旋依赖的尼尔逊势,在宏观-微观理论框架下,计算了幻数N=28同中子链上原子核的性质,研究了N=28同中子链上原子核的形变和形状共存现象. 研究结果表明,N=28这个幻数在Na,Mg, Al同位素链上有着强的形状共存现象. 此外,计算表明42Si的基态为扁椭球,同时在Si同位素链上的形状共存现象相对较弱.
2011, 60 (5): 052501.
doi: 10.7498/aps.60.052501
摘要 +
本文采用高能粒子输运程序MCNPX 2.5.0,对中国散裂中子源(CSNS)靶站重要部件所使用的钨、SS316不锈钢与Al-6061等材料,由于中子与质子辐照所引起的损伤能量截面与原子离位截面进行了计算,对钨靶体、靶的不锈钢容器、慢化器与反射体的铝容器等部件的辐照损伤量——原子离位次数(displacement per atom,DPA)进行了计算与分析,并给出了质子束斑形状对靶体及靶容器DPA峰值的影响. 这些计算与分析对正在建设的中国散裂中子源靶站的设计及参数选择具有重要的实际意义.
原子和分子物理学
2011, 60 (5): 053201.
doi: 10.7498/aps.60.053201
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本文将等离子体核聚变反应截面研究中利用等离子体环境涨落进行修正了的Debye-Hückel屏蔽势推广到计算等离子体中辐射离子束缚态的能级结构. 通过Tsallis参数q的变化,在等离子体辐射离子束缚态能级结构的计算中加入等离子体参数涨落的平均效应,即,等离子体动力学. 具体给出了利用修正的Debye-Hückel屏蔽势对类氦铝束缚态能级结构的计算结果. 结果表明基于这种修正的屏蔽势,自由电子的极化分布具有和线性Debye-Hückel屏蔽势不同的结构. 这种通过等离子体涨落分布对屏蔽势函数进
2011, 60 (5): 053202.
doi: 10.7498/aps.60.053202
摘要 +
利用R矩阵方法计算了F3+和Ne4+离子的基态2s22p2(3P)和激发态2s22p2 (1D,1S),2s2p3 (5So)的分波光电离截面、总光电离截面,分析辨认出了这些离子在自光电离过
2011, 60 (5): 053203.
doi: 10.7498/aps.60.053203
摘要 +
利用闭合轨道理论,研究了氢负离子在金属面和弹性界面组成的微腔中的光剥离截面.结果表明,微腔的上下表面对氢负离子的光剥离截面产生很大影响.若固定金属面与氢负离子之间的距离不变,当弹性界面与氢负离子之间的距离很大时,弹性界面对氢负离子光剥离截面的影响很小,光剥离截面的振荡幅度和振荡频率与只有金属面时的情况类似.随着弹性界面和氢负离子之间距离的不断减小,光剥离截面的振荡幅度增大,振荡频率减小.若保持氢负离子和弹性界面之间的距离不变,随着金属面和氢负离子之间距离d0的不断增大,
2011, 60 (5): 053204.
doi: 10.7498/aps.60.053204
摘要 +
研究了压缩真空中V形三能级原子在单色行波场中的辐射压力和激光冷却. 从系统的哈密顿量出发,利用玻恩-马尔科夫近似,推导出了原子的光学布洛赫方程. 利用绝热近似,给出了平均辐射压力的表达式. 通过量子回归定理和爱因斯坦关系,给出了系统所达到的平衡温度的表达式. 讨论了量子相干强度、平均光子数和拉比频率对原子的自发辐射压力和冷却的最终温度的影响. 结果表明:低于多普勒极限的温度可以获得.
2011, 60 (5): 053205.
doi: 10.7498/aps.60.053205
摘要 +
利用三维经典系综模型研究了碰撞阈值下氩原子的非次序双电离.计算结果表明,关联电子末态纵向动量主要分布在二、四象限,且在原点附近几乎没有分布;Ar2+离子末态纵向动量谱在零动量附近呈单峰结构.上述结果与实验结果 定量一致.轨迹分析表明,在碰撞阈值下,氩原子非次序双电离的微观物理机理在不同激光强度下是不相同的.当激光强度I=0.7×1014 W/cm2时,一次碰撞主导重碰撞过程.而当I=0.4×1014
2011, 60 (5): 053206.
doi: 10.7498/aps.60.053206
摘要 +
采用多周期800 nm激光组合1 600 nm红外激光脉冲辐照氦离子He+叠加态生成强、短孤立阿秒脉冲. 结果表明,相对于800 nm单色激光辐照基态情形,截止频率由70次谐波大幅度展宽到280次谐波,且获得频宽为108 eV并由单一短量子路径贡献的连续辐射谱,叠加该连续谱210次到280次谐波获得了脉宽为38 as的强、短孤立脉冲,其强度比单色场情形提高了11个数量级. 研究进一步表明,两束激光脉冲的时间延迟从0.05π到－0.05π之间获得的孤立阿秒脉冲是最优化的,且脉冲持续时间
2011, 60 (5): 053301.
doi: 10.7498/aps.60.053301
摘要 +
采用运动方程单双取代耦合团簇理论(EOM-CCSD)对XF3(X=N,P,As)的价层垂直离势(VIP)进行了系统计算,同时对称匹配团簇组态相互作用(SAC-CI)、外价层格林函数(OVGF)以及部分三阶近似(P3)方法也被应用到目前计算.与已有的实验结果比较表明:EOM-CCSD计算的价层垂直电离势整体上与SAC-CI结果相近,而优于OVGF和P3理论结果,在整个价层上,EOM-CCSD结果与实验值总体差距约0.2 eV, 在外价层这种差距相对较小,在内
2011, 60 (5): 053302.
doi: 10.7498/aps.60.053302
摘要 +
本文基于OH自由基所固有的分子结构特征,通过分子光谱理论系统地分析和计算了OH自由基A2Σ + →X2Πr 电子带系发射光谱的谱线跃迁频率、能级分布以及爱因斯坦自发发射跃迁概率等重要参数.同时结合实际的光谱实验,分析了谱线的自然展宽、碰撞展宽、多普勒展宽以及仪器展宽等各种展宽因素对谱线线型的影响,从理论上计算了任意转动温度、振动温度以及谱线展宽条件下OH自由基A2Σ
2011, 60 (5): 053401.
doi: 10.7498/aps.60.053401
摘要 +
运用准经典轨线方法,在碰撞能为1.0 eV时,研究了反应物OH分子的振转激发对C+OH反应的立体动力学性质的影响.详细地讨论了该反应在不同反应物振转态下的矢量性质. 计算表明,OH分子的振转激发对C+OH反应的矢量性质非常敏感,这种现象在对该反应的标量性质的研究中是不存在的.
2011, 60 (5): 053402.
doi: 10.7498/aps.60.053402
摘要 +
利用闭合轨道理论和金属面附近氢负离子的双脉冲光剥离截面的计算公式,计算了氢负离子在金属面附近激光脉冲作用下的光剥离截面.计算结果表明:如果脉冲宽度远大于闭合轨道的回归周期时,它对光剥离截面的影响很小;当脉冲宽度小于闭合轨道的周期或者可以和闭合轨道的周期相比较时,光剥离截面的振荡幅度大大地减弱.光剥离截面除了与脉冲宽度有关外,还与双脉冲之间的时间延迟、相位差有关.对于某些相位差, 双脉冲光剥离截面的取值增大; 而对于另外一些相位差, 光剥离截面的取值减小.因此,可以利用脉冲激光来控制氢负离子在表面附近光剥离
2011, 60 (5): 053601.
doi: 10.7498/aps.60.053601
摘要 +
采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在Lanl2dz基组水平上对(OsnN)0,±(n=1—6)团簇的各种可能构型进行了几何参数全优化,得到了它们的基态构型;并对基态构型的平均结合能(Eb) 、二阶能量差分(Δ2En) 、解离能(Ed)和能隙(Eg)进行了理论研
2011, 60 (5): 053602.
doi: 10.7498/aps.60.053602
摘要 +
针对特定尺度的小锥喷嘴,用瑞利散射方法研究了超声喷流二氧化碳团簇的瑞利散射信号S和团簇尺度N的轴向分布.实验发现,散射信号强度的对数ln(S)随着轴向距离Z的平方根的增大线性减小,团簇尺度最大位置出现在距喷嘴轴向距离4 mm附近,在背压6—17 bar范围内散射信号S与背压P满足S∝P3.6—4.2,测量到最大的团簇约为1.6×104分子/团簇.
电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
2011, 60 (5): 054101.
doi: 10.7498/aps.60.054101
摘要 +
本文基于微扰法求得不同金属镀层空心圆波导中各模式的损耗系数,对金属镀层空芯波导中THz波传输损耗随金属材料、波导结构等参数的变化关系进行了数值模拟.根据数值分析结果,优化设计并拉制了内径为1.1 mm的镀银空芯波导,实验测得当THz波的频率为2.5 THz时,传输损耗为8.6 dB/m,实现了THz波短距离的有效传输.
2011, 60 (5): 054102.
doi: 10.7498/aps.60.054102
摘要 +
本文利用电磁场数值计算方法研究了横截面具有不同长宽比例的电介质柱的电磁共振模式,发现横截面长宽比例影响电介质柱共振模式的激发顺序.截面长宽比小于2.2时,首先激发磁共振模式;而长宽比大于2.2时,磁共振模式在第二个共振被激发;作为转折点,截面长宽比例约为2.2的电介质柱不能激发磁共振模式.结果还表明改变电磁波入射方向可以调节长方形截面的电介质柱的磁共振发生的频率位置,实现偏振可控的电磁响应,这为新颖的电介质电磁超介质的设计与研究提供有价值的信息.
2011, 60 (5): 054103.
doi: 10.7498/aps.60.054103
摘要 +
通过将单回路镜像对称开口金属环结构印制在高介电常数基板上,实现了一种金属含量比传统负折射材料更少,"双负"通带比全介质负折射材料更宽的负折射材料.分析了高介电常数基板产生负介电常数以及"双负"通带形成的机理,通过仿真实验分析了影响"双负"通带的因素.通过制作样品验证了这一机理实现"双负"的可行性,理论分析与实验结果都表明这种方法可实现较宽频段内的"双负"通带.
2011, 60 (5): 054104.
doi: 10.7498/aps.60.054104
摘要 +
为了克服微带天线的横向尺寸需要满足半个波长的限制,本文提出了一种基于复合左右手传输线技术的二元阵天线.该天线阵由结构相同的两个天线阵单元构成:天线阵单元由3个辐射片、辐射片之间的交指电容和导通辐射片和接地板的短路针组成.辐射片、短路针、天线阵的基片和接地板构成了复合左右手传输线结构.天线阵单元之间通过弓形连接线连接,通过调节弓形连接线两个端口到馈源之间的距离来调节天线阵单元之间的初始相位差.在关心频段内,数值计算得到的二元阵天线的S参数与实际测量结果符合得很好,并且零阶谐振频率与用等效电路理
2011, 60 (5): 054201.
doi: 10.7498/aps.60.054201
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本文采用硅柱子周期性排列构成六角结构光子晶体,用平面波展开方法和FDTD方法研究表明,此结构光子晶体存在等效折射率接近-1的频率区域.在等效折射率趋于-1但不等于-1时,此光子晶体平板结构超透镜能形成一个非近场的像.模拟还发现,此结构平板光子晶体等效折射率为非-1时,可以亚波长成像.
2011, 60 (5): 054202.
doi: 10.7498/aps.60.054202
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研究一种新型的并列式的高密度存储材料ADPA-PVK-PBA-TNF聚合物薄膜.在非吸收区用光抽运测试法研究了薄膜光致双折射,获得光致双折射变化值Δn=1.3×10-3,分析了该聚合物薄膜光致取向增强的物理和化学机理.探讨了抽运光对光致双折射的增强和抑制效应.在此基础上初步实现了多重角度复用信息存储、获得了较为清晰的全息存储图像.并讨论了图象存储的增强/抑制效应,利用这种效应可对存储图像处理或删除.
2011, 60 (5): 054203.
doi: 10.7498/aps.60.054203
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本文涉及一种三角形谱啁啾光纤光栅的制备以及其在光纤无线(radio over fiber,RoF)单边带调制系统中的应用.基于相位掩模法和变速度折射率调制,实验制备了底部变化范围1.9 nm、透射深度0—15 dB的三角形谱啁啾光纤Bragg光栅,利用其透射谱具有较大负向斜边,研究了其在RoF系统中的应用.方案仅使用一个三角形谱光纤光栅,实现了以下两种功能: 1)双边带调制信号到单边带调制信号转换; 2)降低信号的载波边带比(carrier-to-sideband ratio,CSR),提高接收灵敏度.并
2011, 60 (5): 054204.
doi: 10.7498/aps.60.054204
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本文研究了宽频脉冲光在电磁诱导透明介质中的传播特性.结果表明,如果信号光的载波频率在透明窗口内,且频宽相对于透明窗口较宽时,输出信号光的时域宽度展宽,并出现明显的延迟效应;如果信号光的载波频率在介质吸收峰内,且频宽远大于介质吸收峰线宽时,信号光在传播过程中会发生形变,输出信号出现两个峰,峰值依赖于耦合光的频率和光强以及样品的长度,在适当条件下,在输出信号光中可获取较强的时域窄化的光脉冲.
2011, 60 (5): 054205.
doi: 10.7498/aps.60.054205
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采用沿光纤轴向光抽运消逝场激励增益的方式,获得了沿光纤轴向较长范围的回音壁模式激光辐射.研究了这种激光器的激光产生长度与抽运能量间的关系.实验发现:当抽运能量刚超过激光产生阈值时,激光产生长度迅速增长;随抽运能量的继续增加,产生长度的增长趋势变缓;产生长度随抽运能量的变化关系决定于增益包层溶液的染料浓度和溶液折射率.根据抽运光沿光纤轴向以受抑全反射方式传播的物理特性,在抽运能量中引入了遵循比尔吸收定律的指数衰减函数,结合消逝场激励增益的回音壁模式激光理论,在分析系统增益和损耗的基础上由激光阈值条件推导出了
2011, 60 (5): 054206.
doi: 10.7498/aps.60.054206
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利用光参量放大过程输出的闲置光载波-包络相位(CEP)被动稳定的特点,搭建了三级光参量放大(OPA)系统,获得了CEP稳定的近红外高能量超短激光脉冲(1.4 mJ/40 fs/1 kHz @ 1.8 μm),其CEP抖动为516 mrad(rms).经空心光纤展宽光谱和块体材料补偿色散,激光脉宽最终可被压缩至小于两个光学周期(<12 fs),脉冲能量达到0.54 mJ.该系统为单个阿秒脉冲的产生和其他高次谐波实验提供了优质的光源.
2011, 60 (5): 054207.
doi: 10.7498/aps.60.054207
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本文从理论和实验上分析了水的衰减系数及有效增益长度对受激布里渊散射(SBS)输出能量的影响。实验结果表明,衰减系数越小,SBS输出能量越高。由于脉宽压缩效应,当入射光能量足够高并且有效增益长度相对较长时,SBS易获得高能量而形成极高的峰值功率。一旦这种峰值功率超过受激拉曼散射(SRS)或者二阶SBS阈值,SBS就会作为一个新的激发源去激发SRS或者二阶SBS,从而消耗掉部分SBS的能量,所以会出现后向有效增益长度越长,SBS的输出能量越低的现象。
2011, 60 (5): 054208.
doi: 10.7498/aps.60.054208
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本文提出了一种利用受激布里渊散射(SBS)能量反射率的变化测定不同温度时的液体介质运动黏度的方法.液体介质的运动黏度随温度而变化,这导致了介质增益系数和SBS能量反射率的变化,因此通过SBS能量反射率的变化可测定不同温度时的液体介质的运动黏度.在Countinuum Nd: YAG种子注入激光系统中测定了不同温度时的水的运动黏度并与运动黏度计测定的结果进行了比较.用本方法获得的不同温度时的水的运动黏度测量值与运动黏度计测量值很接近,相对误差小于5%.
2011, 60 (5): 054209.
doi: 10.7498/aps.60.054209
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基于相对论条件的电动力学,解析求解了任意椭圆偏振条件下激光场的非线性汤姆逊散射的一般表示.利用解析结果得到了背向非线性汤姆逊散射高次谐波的极值条件.结果表明对于基频背向汤姆逊散射,在相同条件下,圆偏振激光具有最大值而线偏振是最小值,如果激光偏振态从圆偏振连续的过渡到线偏振,背向汤姆逊散射的角功率随之单调递减.这一效应对高强度入射激光尤为重要,当 a2 >5时,圆偏振情形的贡献几乎是线偏振的2倍.这对基于汤姆逊散射机制的X射线源实验研究具有重要参考意义.
2011, 60 (5): 054210.
doi: 10.7498/aps.60.054210
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利用分裂算符法求解速度规范下的含时薛定谔方程,研究了一维氦原子处于单色红外场、红外场与紫外场形成的双色组合场中产生的高次谐波谱,分析了在截止位置附近高次谐波的转换效率与激光波长(800—2000 nm)的关系,发现在双色组合场驱动下截止位置附近高次谐波的转换效率随波长的变化为η(λ)∝λ－x,其中〈x〉的数值取决于激光场的强度,但是只要选取合适场强的组合场就能提高截止位置附近高次谐波的转换效率.
2011, 60 (5): 054211.
doi: 10.7498/aps.60.054211
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基于双鱼网左手模型的思想,使用模板辅助化学电沉积的方法制备出不同结构周期的金属银纳米网格,并进一步实现了可见光波段的双鱼网结构超材料.随着结构周期的减小,金属银纳米网格透射通带位置出现蓝移.使用周期为420 nm的金属银纳米网格组装成双鱼网结构,样品在610 nm处出现透射增强及平板聚焦效应.倘若使用结构周期更小的模板,有望实现更短波长,甚至蓝光波段的双鱼网结构超材料.
2011, 60 (5): 054212.
doi: 10.7498/aps.60.054212
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提出了一种新的溶液掺杂与非化学气相沉积(non-chemical vapor deposition, NCVD)熔融相结合的方法制备稀土掺杂石英基玻璃,并采用该方法制备出组分为98SiO2-0.5Yb2O3-1.5Al2O3wt%、折射率nD =1.519和密度 ρ=2.62 g/cm3的镱铝共掺石英玻璃.经实验测试表明:它的
2011, 60 (5): 054213.
doi: 10.7498/aps.60.054213
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本文提出一种全面描述光刻机离轴照明光源物理分布特性的全参数解析模型,该模型采用Sigmoid函数作为构造各种主流离轴光源解析模型的核函数.提出通过加入光源全参数修正项来表征真实光源的各种物理畸变和偏差,全参数修正项可展开为傅里叶级数形式,相应级次的傅里叶系数具有特殊的物理意义,可分别代表偏心、倾斜、椭偏等形式的光源畸变,为光刻分辨率增强技术及其相关领域提供了仿真条件与理论依据,具有重要的应用价值.
2011, 60 (5): 054214.
doi: 10.7498/aps.60.054214
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基于氯酸钠晶体的各向同性和旋光色散特性,利用线偏振光以Brewster角内反射时P分量反射率为零的特性,研制出一种新型内反射旋光光学滤波器,该光学滤波器仅需采用单个偏振片,即可达到良好的滤波效果.利用Mueller矩阵对该滤波器的滤波特性进行理论分析以及实验测试,结果表明对含有532 nm和632.8 nm谱线的线偏振光,改变起偏器角度即可连续调制出射红、绿光的光强,当起偏器较初始位置旋转过133.36°和173.06°时,绿光和红光分别消光,绿光和红光的隔离度可达10 dB.
2011, 60 (5): 054215.
doi: 10.7498/aps.60.054215
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本文利用微机电系统技术实现气敏传感器的主要思想,设计了基于超棱镜效应的光子晶体分光系统,它能够实现高精度的分光,使得光谱仪的分辨率有很大程度的提高,并且为应用于许多光学系统的新型分光元件的研究提供新的思路和基础.
2011, 60 (5): 054216.
doi: 10.7498/aps.60.054216
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本文利用核函数非线性映射原理,重新设计出高维空间中的超声波频率协调关系.通过对Chang理论和Gass修正理论的具体分析,得出其超声波频率协调关系相对原始公式的偏差,由此得出两理论的不足;为明确超声波频率与入射光角度和入射光波长之间的关系,并使其得到简化,利用非线性映射原理使原始数据样本映射到高维核空间中,将非线性问题转化为线性问题,得到适合的核函数,改进了超声波频率的协调关系.
2011, 60 (5): 054217.
doi: 10.7498/aps.60.054217
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利用多极法对八边形光子晶体光纤的色散补偿特性进行数值模拟,分析了结构参数变化对色散补偿特性的影响;计算了具有相同参数的六边形结构光子晶体光纤的色散系数和非线性系数;研究表明八边形光子晶体光纤比六边形结构的光子晶体光纤的大负色散特性明显提高,非色散系数低,更有利于进行色散补偿.因此,本文设计了一种新型的八边形色散补偿光纤,在λ=1.55μm时色散值为-1434.9ps·nm-1·km-1,色散斜率为-4.6338ps·nm-2·
2011, 60 (5): 054401.
doi: 10.7498/aps.60.054401
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基于双材料微悬臂梁热变形原理的光学读出非制冷红外探测阵列经历了从有基底结构向无基底结构的发展过渡,无基底阵列的红外成像结果和有限元模型分析均表明无基底阵列不满足恒温基底条件.本文结合电学比拟的方法,提出了一种新的基于无基底焦平面阵列(focal plane Array,FPA)的热传递分析的理论模型.分析采用整体考虑的思路,避开了无基底FPA阵列各单元热传递互相影响所产生的复杂热分布分析,并考虑了框架对热量的吸收与传递.理论模型采用外边框与环境等温的边界条件,虽不及有限元方法对边界条件的处理灵活,但也已取
2011, 60 (5): 054501.
doi: 10.7498/aps.60.054501
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实验测量了重力驱动下的玻璃珠颗粒样品通过不同倾角和孔径的圆形孔洞的卸载流量.发现无论孔径大小,流量均与倾角的余弦呈良好的线性关系;线性外推得到的零流量角,即流量休止临界角随颗粒粒径与孔洞直径之比的减小而线性增加;在无穷大孔径极限下,此临界角在Bagnold角的误差范围内与样品的安息角一致.这些结果表明流量随倾角余弦线性变化的经验公式能揭示临界角的行为和特性,这是参数随倾角变化的Beverloo公式所不能描述的.
2011, 60 (5): 054701.
doi: 10.7498/aps.60.054701
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本文提出了一种核梯度改进光滑粒子动力学(KGC-SPH)方法,模拟了黏性液滴形变自由表面问题.首先,通过模拟等温黏性液滴拉伸和旋转变形,验证了KGC-SPH法较SPH法具有较高精度和更好稳定性,且能很好地保持总角动量守恒.其次,基于非等温van der Waals模型对平衡态圆形液滴的形成过程进行数值研究,观察到小幅度振荡现象,并给出了一种新的克服张力不稳定性的方法和一种适合KGC-SPH方法的新的表面张力处理技术.最后,研究了van der Waals液滴的周期性振荡现象,讨论了初始椭圆形液滴长短半轴比
2011, 60 (5): 054702.
doi: 10.7498/aps.60.054702
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本文在前人研究的基础上,计入浮力、表面张力、不同流体密度比等因素对弹性膜附近气泡运动的影响,结合不可压缩理想流体理论,建立气泡与弹性膜耦合动力学数值模型,采用边界元方法进行求解,计算值与Turangan等的实验结果符合良好.通过对弹性膜附近气泡运动的数值模拟,详细分析了弹性膜两侧为同种密度液体以及不同密度液体时气泡的运动,随后又分析气泡在弹性膜和浮力的共同作用下气泡的射流特性.旨在为相关气泡与弹性膜相互作用特性的研究提供参考.
气体、等离子体和放电物理
2011, 60 (5): 055201.
doi: 10.7498/aps.60.055201
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为了研究毫米波与等离子体的相互作用,采用时域积分法对毫米波在等离子体中传输时的衰减特性进行了仿真,初步研究了毫米波在等离子体中传输时的衰减值与等离子体密度、碰撞频率及其工作频率之间的关系.通过理论结果和仿真结果的分析比较,验证了仿真可以为理论研究提供数据支撑的可行性.
2011, 60 (5): 055202.
doi: 10.7498/aps.60.055202
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金属等离子体的组分为计算热力学、光学和辐射输运特性研究提供了基本的输入参数.为获得此参数,本文用部分电离等离子体模型,在考虑金属发生三次电离,以及电子与中性粒子的极化作用、离子与离子之间、电子与离子之间、电子与电子之间库仑相互作用下,计算得到了等离子体组分,进而用线性响应理论计算了金属钛和银的电导率.并与已有的实验数据进行了比较,验证了模型的可靠性.在此基础上进一步预测了密度在0.001—2.0 g/cm3、温度在1.5×104—2.5×104
2011, 60 (5): 055203.
doi: 10.7498/aps.60.055203
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本文对各向同性极端相对论快电子呈幂律分布等离子体中横振荡色散关系进行了解析和数值研究.得到长波支和短波支色散关系的解析表达式.由于解析近似对波数的限制,无法得到全波数空间色散曲线,因此对色散方程进行了数值求解.研究表明,在满足长波支和短波支条件时,解析色散曲线与数值色散曲线完全符合.此外,利用多项式回归的方法对数值结果进行拟合,得到不同参数下快电子分布等离子体横振荡色散关系近似表达式,该结果为进一步研究快电子分布等离子体的性质提供了重要的理论依据.
2011, 60 (5): 055204.
doi: 10.7498/aps.60.055204
摘要 +
考虑相对论电子束入射等离子体所产生的离子通道的具体结构,利用线性电磁流体力学理论对离子通道摇摆电子束激发的纵向慢波电磁不稳定性进行研究.通过对导出的系统色散关系的数值分析,给出了系统中电磁波、空间电荷波以及两者在一定条件下互作用形成的电磁-静电混合模式的传播特性.研究发现系统在慢波区域存在电磁不稳定性,并揭示此慢波不稳定性是由电子束的betatron振荡所导致,且系统的不稳定性程度与betatron振动频率密切相关.对betatron振荡激发的慢波电磁不稳定性物理机理进行了分析,并给出了不稳定性存在的条件
2011, 60 (5): 055205.
doi: 10.7498/aps.60.055205
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丝阵负载内爆动力学行为基本可以分为以下四个过程:1)丝的烧蚀;2)壳层的形成;3)内爆;4)滞止.利用所研制的可见光分幅相机和X射线分幅相机在"强光一号"加速器上对多种型号的丝阵负载Z箍缩内爆动力学行为进行了实验研究,获得了从早期单丝烧蚀到等离子体柱崩毁全过程图像,并对实验结果进行了分析,主要研究成果如下:1)发现存在较长时间的丝烧蚀过程,且单丝烧蚀在轴向上并不均匀;实验得到的内爆轨迹与唯像模型计算结果较为一致.2)不论早期的可见光图像还是中后期的软X射线图像都存在明显的阴极发射,内爆后期在阴极附近存在明
2011, 60 (5): 055206.
doi: 10.7498/aps.60.055206
摘要 +
本文建立辐射驱动小收缩比(5至10倍)的内爆靶丸的设计方法,并利用辐射流体力学程序Multi-1d对神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置的辐射驱动小收缩比内爆靶丸进行模拟计算,设计出小收缩比内爆靶丸的构形,计算结果给出压缩比、中子产额、压缩面密度随燃料压力变化等内爆物理参量.神光Ⅱ装置上的内爆靶燃料分别采用DD气体和DT气体两种;神光Ⅲ原型装置的内爆靶燃料采用DD气体.神光Ⅱ上小收缩比内爆实验结果与模拟结果基本一致,表明Multi-1d用于设计此类实验的可靠性.
2011, 60 (5): 055207.
doi: 10.7498/aps.60.055207
摘要 +
在2009年度神光Ⅱ装置上获得了可重复的冲击波数据,并与精密标定之后的软X射线能谱仪(SXS)给出了自洽的黑腔辐射温度.在三倍频激光能量2.1 kJ、脉宽1 ns条件下,对于神光Ⅱ输运腔(Φ0.8mm×1.7 mm,LEHΦ0.38 mm)辐射温度约为180 eV,对于原型输运腔(Φ1.0 mm×2.1 mm,LEHΦ0.6 mm)辐射温度约为150 eV.采用蒙特卡罗方法编制了数值计算程序,建立了辐射温度测量不确定度评估方法;通过精密标定和多种改进
2011, 60 (5): 055208.
doi: 10.7498/aps.60.055208
摘要 +
基于磁流体动力学理论(MHD)建立了考虑栅片烧蚀金属蒸气的三维空气电弧模型,对模型灭弧室内的的电弧跑动及切割过程进行了数值仿真与实验研究.在传统的质量,动量,能量守恒方程中引入了金属蒸气浓度方程耦合求解用于描述灭弧室内金属蒸气的对流与扩散.在计算中考虑了金属蒸气对于电弧等离子体热力学参数和输运参数的影响.通过计算获得了电弧运动及切割过程的电弧电压,温度分布,金属蒸气浓度分布,灭弧室内流场变化等,分析了由于金属蒸气存在引起的电弧等离子体电导率的变化在切割过程中对于电弧行为的影响.为了验证仿真模型的有效性,进
2011, 60 (5): 055209.
doi: 10.7498/aps.60.055209
摘要 +
采用时域有限差分法(FDTD)中的分段线性电流密度卷积(PLCDRC)算法研究了TM波入射时二维非磁化等离子体光子晶体的禁带特性.从频域角度分析得到微分高斯脉冲的透射系数,并讨论该光子晶体的介质圆柱的介电常数、晶格常数、介质圆柱半径,周期常数和等离子体参数对其禁带特性的影响.结果表明,增加周期常数和等离子体碰撞频率不会改变禁带宽度,增加介质圆柱的相对介电常数和等离子体频率可以展宽禁带的宽度. 当填充率一定时,减小介质圆柱的半径和晶格常数可以实现禁带的拓展.
凝聚物质：结构、力学和热学性质
2011, 60 (5): 056101.
doi: 10.7498/aps.60.056101
摘要 +
采用溶胶-凝胶方法制备无机纳米杂化聚酰亚胺(PI),应用同步辐射小角X射线散射(SAXS)方法研究不同组分杂化PI薄膜的界面特性与分形特征.研究结果表明:散射曲线不遵守Porod定理,形成负偏离,说明薄膜中有机相与Al2O3纳米颗粒间存在界面层,界面层厚度在0.54 nm到1.48 nm范围内;随无机纳米组分增加,界面层厚度增加,有机相与无机相作用变强;无机纳米颗粒同时具有质量分形和表面分形特征,其分布、集结是一种非线性动力学过程;随组分增加,其质量分形维数降低
2011, 60 (5): 056102.
doi: 10.7498/aps.60.056102
摘要 +
本文研究了染料掺杂透射式液晶/聚合物光栅的制备以及基于透射式液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的激光特性.实验选取DCM作为激光染料,制备了周期为586 nm的掺杂DCM的透射式液晶/聚合物光栅;使用532 nm输出的Nd ∶YAG倍频脉冲激光器作为抽运光源对染料掺杂液晶/聚合物光栅进行侧面抽运,得到了中心波长为603 nm的窄线宽、低阈值激光输出.激光线宽为1.4 nm、阈值能量约为17.3 μJ,与之前国外的报道相比,阈值能量有了很大幅度的降低.
2011, 60 (5): 056103.
doi: 10.7498/aps.60.056103
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从动势能转换与守恒原理出发,在微正则(NVE)系综下,采用COMPASS力场对石墨烯纳米带及其应变传感器的谐振特性进行了分子动力学模拟.研究发现,非线性响应主导了石墨烯纳米带的动态行为,而其超高的基波频率则与长度和边界条件密切相关;单轴拉伸应变对石墨烯纳米带基波频率的影响显著且强烈依赖于边界条件,四边固支型应变石墨烯纳米带具有更高的频移,其灵敏度可高达7800 Hz/nanostrain,远大于相同长度碳纳米管应变传感器的灵敏度;石墨烯纳米带及其应变传感器的谐振特性均与手性无关.本文所得结果表明,由于超低
2011, 60 (5): 056104.
doi: 10.7498/aps.60.056104
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为研究注氮改性对注氧隔离硅材料中埋氧层性质的影响,向其埋氧层内注入了1016 cm-2的高剂量氮.实验结果表明,与未注氮的埋氧层相比,所有注氮的埋氧层中的正电荷密度显著增加.实验还发现,注氮后的退火可使埋氧层内的正电荷密度进一步上升.但与注氮导致的埋氧层内正电荷密度的显著上升相比,退火时间对注氮的埋氧层内正电荷密度的影响不大.电容-电压测量结果显示,在埋氧层内部,注氮后未退火的样品与在1100 ℃的氮气气氛下退火2.5 h的样品相比,二者具有近似相同的等效正电荷
2011, 60 (5): 056105.
doi: 10.7498/aps.60.056105
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本文分析了浅槽隔离(STI)结构辐射诱导电荷的分布情况,给出一种模拟超深亚微米器件总剂量辐射效应的新方法.研究结果表明,如果在栅附近沿着STI侧墙不加辐照缺陷,仿真出的0.18 μm超深亚微米晶体管亚阈区I-V特性没有反常的隆起,并且能够很好地反映试验结果.在研究总剂量辐照特性改善方面,在剂量不是很大的情况下,采用超陡倒掺杂相对于均匀掺杂能有效地减小辐照所引起的泄漏电流.如果采用峰值(Halo)掺杂,不仅有利于提高超深亚微米器件的抗辐照能力,而且在大剂量的情况下,可以得到明显的效果.
2011, 60 (5): 056106.
doi: 10.7498/aps.60.056106
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本文采用γ射线、高能电子和中子对Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)的抗辐射特性进行了研究.研究发现对于γ射线和1 MeV电子辐照,-30 V辐照偏压对器件的辐照效应没有明显的影响.经过1 Mrad(Si)的γ射线或者1×l013 n/cm2的中子辐照后,Ti/4H-SiC肖特基接触都没有明显退化;经过3.43×1014 e/cm2的1 MeV电子辐照后Ti/4H-SiC的势垒高度比辐照前轻微下降,这是由于高能
2011, 60 (5): 056401.
doi: 10.7498/aps.60.056401
摘要 +
调制方式的不同以及信号受到功率放大器的非线性变换决定了调制无线电信号的形状存在着差异,提取这些差异特征是信号识别的基础. 基于分形理论提取信号特征是一种新的方法,本文模拟了在不同信噪比条件下,通过计算调制无线电信号的方差分形维以及Mandelbrot奇异分形维谱,将信号的调制特征以及非线性变换特征投射到分形特征空间. 数值仿真结果表明,不同调制方式、非线性变换对应了分形特征空间中的不同位置. 这些结果表明分形理论能够有效提取无线电信号的调制特征以及功率放大器的特征,对信号的调制方式以及个体特征识别具有一定
2011, 60 (5): 056402.
doi: 10.7498/aps.60.056402
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通过实验和计算研究了从Co2CrGa到Cr2CoGa一系列渐变成分合金(Co50-xCrx+25Ga25,x=0—25) 的结构、磁性及输运性质.当Cr不断替代A位Co时,晶体结构逐渐从典型的L21结构过渡到Hg2CuTi结构,晶格常数线性地增大0.69%.合金的磁性从Co2
编辑推荐
2011, 60 (5): 056601.
doi: 10.7498/aps.60.056601
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采用坩埚扭摆振动法测量Mg-9Al熔体的运动黏度,得到890—1190 K温区内高精度的黏度-温度关系曲线ν(T),发现升温过程中黏度随温度升高发生异常变化,当温度升高至1000—1075 K时,黏度由快速增大转变为逐渐减小,即发生转折变化;在随后的降温和第二次升温过程中,黏度随温度变化呈指数规律单调递增(减),符合Arrhenius方程式.在实验研究基础上,采用剩余键结构模型和"平均原子集团"演变行为的计算模型讨论Mg-9Al熔体的黏度与微观结构之间的相关性,结果表明:类
2011, 60 (5): 056801.
doi: 10.7498/aps.60.056801
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采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了SrTiO3(001)表面上Au和N原子间相互作用的微观机理.通过比较分析N置换表面层O原子前后SrTiO3(001)表面吸附Au原子体系的相关能量和电子结构,发现SrTiO3(001)表面吸附Au原子和N替代表面层O原子的置换过程二者之间存在明显的"协同效应",即N原子置换SrTiO3(001)表面层O原子的过程增强了相应表面吸附Au原子的稳定性,而SrTiO
2011, 60 (5): 056802.
doi: 10.7498/aps.60.056802
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运用分子动力学方法,研究了镍基单晶高温合金γ/γ' 相界面错配位错网在剪切载荷作用下的演化特征.结果表明:(100),(110) 和 (111) 三种相界面形成的位错网在载荷作用下有不同形式和不同程度的损伤,其变形和损伤随温度的增加而增加.在相同的剪切载荷和温度作用下,(100) 相界面形成的正方形位错网最稳定.
2011, 60 (5): 056803.
doi: 10.7498/aps.60.056803
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本文对随机扰动下的一般混沌系统进行了H∞控制同步研究,其中扰动是布朗运动随机过程.基于随机李雅普诺夫稳定性理论、线性矩阵不等式、It公式以及H∞控制方法,通过设置控制器,从理论上提出了驱动系统和随机扰动下的响应系统的H∞渐近同步的新标准,这些标准形式简单且易于用Matlab实现.最后的数值模拟表明提出的理论结果的正确性和有效性.
2011, 60 (5): 056804.
doi: 10.7498/aps.60.056804
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采用蒙特卡罗方法模拟了1064 nm,GW/cm2级脉冲激光辐照下,纳米尺度材料中电子迁移及加速过程.电子在激光场中迁移的过程涉及晶格散射、表面散射以及碰撞电离等作用.结果表明:材料的尺度小到一定程度后,表面散射作用主导电子散射过程,小尺寸限制效应表现明显,电子很难有效地吸收激光能量.研究结果对分析具有纳米尺度微结构材料的激光损伤行为提供了依据.同时,根据该小尺寸限制效应可以设计出具有新型纳米微结构的高激光损伤阈值薄膜.
2011, 60 (5): 056805.
doi: 10.7498/aps.60.056805
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本文考虑体单轴各向异性利用界面重参数化方法从理论上严格推导了两层异质铁磁质中量子自旋波的本征值,并模拟计算了简立方晶格结构 (100) 第一布里渊区的能带结构,特别研究了易轴型体单轴各向异性对本征值的影响.结果发现在这样的体系中存在体模、禁闭模和界面模;各种本征模与体交换作用、界面交换作用、晶格自旋、原子层数有关,而且各向异性直接影响各种本征模的存在条件.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2011, 60 (5): 057101.
doi: 10.7498/aps.60.057101
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本文基于第一性原理平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,对ZnS闪锌矿结构本体、掺入p型杂质Ag和Zn空位超晶胞进行结构优化处理. 计算了三种体系下ZnS材料的电子结构和光学性质,并从理论上给出了p型ZnS难以形成的原因. 详细分析了其平衡晶格常数、能带结构、电子态密度分布和光学性质.结果表明:在Ag掺杂与Zn空位ZnS体系中,由于缺陷能级的引入,禁带宽度有所减小,在可见光区电子跃迁明显增强.
2011, 60 (5): 057102.
doi: 10.7498/aps.60.057102
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基于密度泛函理论框架下的赝势平面波方法,计算了B1(氯化钠结构)、B2(氯化铯结构)、B3(闪锌矿结构)、Bk(六方氮化硼结构)、Bh(碳化钨结构)和B81(砷化镍结构)6种TiN多型体的晶体结构、体积弹性模量和相对稳定性.计算指出,不存在B4(纤锌矿)结构的TiN.通过不同外压下的晶格弛豫得到每种结构的焓,发现外压
2011, 60 (5): 057103.
doi: 10.7498/aps.60.057103
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本文讨论了不同含量的Dy元素对速凝条带微观组织的影响,得出Dy的添加量为1%—2%(at%)时条带的微观结构得到最优化,柱状晶生长均匀一致,具有良好的沿c轴取向度.同时,急冷面的细小等轴晶生长区域减少,氢破后相应的磁粉抗氧化性能增强.
2011, 60 (5): 057104.
doi: 10.7498/aps.60.057104
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本文计及波矢 q,q' 声子间动力学关联效应,采用双模-压缩(声子)相干态作为再一次正则变换方案,基于Huybrechts变分近似,求解 Fröhlich 大极化子的非经典基态.由于双模-压缩(声子)相干态导致声子相干态-压缩声子态关联效应,相干参量 fq 与双模压缩角 φqq'
2011, 60 (5): 057105.
doi: 10.7498/aps.60.057105
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采用脉冲激光沉积技术,在Si(111)衬底上成功制备出不同含量Na,Co共掺的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜、荧光光谱仪以及四探针电阻率测试台对薄膜的结构、表面形貌和光电性质进行了表征.重点讨论了不同掺杂浓度对薄膜光电性质的影响.结果表明:Na,Co共掺没有改变ZnO的六角纤锌矿结构且掺杂导致薄膜仅有的的紫外发光峰出现红移.当Na,Co掺杂浓度分别为10%时,峰值最强且红移最明显,发光峰波长为397 nm,薄膜的电阻率最低,达到了8.34×10-1 Ω ·cm.深入讨论了
2011, 60 (5): 057106.
doi: 10.7498/aps.60.057106
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依据量子理论与配位场理论,利用群论和对称性分析的方法探讨了C2+4分子在具有D4h对称性构型时,E×(b1g+b2g)系统的Jahn-Teller效应中的相关问题.研究了C2+4分子的电子态与声子态的对称性及其活跃声子态,讨论了系统声子间的耦合与CG系数,构建了E×(b1g+b2g
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2011, 60 (5): 057201.
doi: 10.7498/aps.60.057201
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为了进一步洞悉高分子薄膜自组织机理和高分子有机场效应晶体管(OFET)载流子迁移率之间的直接关联性,本工作采用先进的同步辐射掠入射X射线衍射(GIXRD)技术,研究了高分子OFET中高分子半导体高度区域规则的聚(3-己基噻吩)(RR-P3HT)工作层薄膜,由不同退火温度所导致的薄膜自组织微观结构的变化.GIXRD测试实验结果显示了,对于不同高分子薄膜制备方法(旋涂法及滴膜法)及不同溶液浓度(RR-P3HT溶液浓度为2.5 mg/ml及3.5 mg/ml)制备的RR-P3HT有机半导体工作层,在氮气气氛下,
2011, 60 (5): 057202.
doi: 10.7498/aps.60.057202
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利用二能级体系速率方程,推导了半导体中探测光探测到的法拉第旋转光谱的理论模型,发现电子-空穴对的复合对法拉第旋转信号随时间的衰减有重要影响,并利用该模型对GaAs量子阱中实验测得的法拉第旋转光谱进行拟合,得到GaAs量子阱材料中的电子自旋弛豫时间为73.5 ps,而直接利用单指数进行拟合得到的电子自旋弛豫时间仅为51.3 ps. 因此,直接利用单指数对法拉第旋转光谱进行拟合得到电子自旋弛豫时间的传统做法是不准确的.
2011, 60 (5): 057301.
doi: 10.7498/aps.60.057301
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设计了一种领结形中空表面等离子体波导.采用频域有限差分法,对这种波导所支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度和模式面积随几何结构参数和工作波长的依赖关系进行了分析.结果表明,沿纵向的能流主要分布在两个上下突起所形成的中间区域.通过调整几何参数及工作波长,可以调节模式的有效折射率、传播长度和模式面积.在工作波长确定的条件下,有效折射率随突起半径的增大呈减小趋势,而传播长度和模式面积则随着突起半径的增大呈增大趋势,四个角上的圆弧半径对波导的传输特性有微调作用,左右扇形区域的半径对波导的传输特性有较明显
2011, 60 (5): 057302.
doi: 10.7498/aps.60.057302
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本文利用非平衡格林函数运动方程方法,研究了与两个电极耦合在一起的三耦合量子点系统的微分电导及量子干涉的AB振荡问题.通过理论计算发现,由于量子点上的局域态密度的不同从而导致系统电导或隧穿性质的不同,而且量子点间耦合强度、量子点能级等都会对输运性质产生影响.
2011, 60 (5): 057303.
doi: 10.7498/aps.60.057303
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采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅层,然后在多孔硅表面沉积形成金属电极,制备出M/PS/Si微结构.利用SEM分析多孔硅的表面形貌,通过测试其I-V特性分析M/PS/Si微结构的电学特性.结果表明:由Pt做电极形成的M/PS/Si结构,表现出非整流特性.M/PS/Si结构的I-V曲线由线性区和非线性区组成,多孔硅孔隙率越高的M/PS/Si结构的I-V特性曲线线性区越宽.由Cu做电极形成的M/PS/Si结构,表现出整流特性.其整流比随多孔硅孔隙率增加而减小.
2011, 60 (5): 057304.
doi: 10.7498/aps.60.057304
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双屏频率选择表面能够更好地实现平顶效应和快速下降的边缘,是一种实现雷达舱对探测带外雷达波隐身的有效手段.本文针对双屏频率选择表面(FSS)在电磁波不同角度入射下的宽带通应用,采用遗传算法对FSS介质厚度、介电常数、单元图形、排列周期进行了整体优化,给出优化后的FSS结构和传输特性曲线;同时采用镀膜和光刻技术制备出相应的实验件,在微波暗室进行了测试.结果表明,优化后的结构在保证2 GHz的工作带宽下,对电磁波的入射角度有良好的传输稳定性,这为实现双屏FSS在曲面大角度下的应用奠定了基础.
2011, 60 (5): 057501.
doi: 10.7498/aps.60.057501
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运用X射线衍射(XRD)分析技术,对钙钛矿型La0.55Ca0.45MnO3化合物的空间结构进行了变温测量,用Rietveld方法对XRD实验数据进行了精修拟合.随着温度的降低,实验上观测到衍射峰的劈裂,暗示该化合物内部晶体结构发生了相变.磁化曲线测量表明,对应晶体结构相变的温度,化合物的磁性也发生由铁磁性向反铁磁性的转变.运用Rietica软件对化合物的XRD数据进行了处理,得到了La0.55Ca0.45<
2011, 60 (5): 057502.
doi: 10.7498/aps.60.057502
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采用直流磁控溅射的方法制备了Al/ZnO/Al纳米薄膜,并对薄膜分别在真空及空气中进行退火处理.利用X射线衍射仪(XRD)和物理性能测量仪(PPMS)分别对薄膜样品的结构和磁性进行了表征.XRD分析表明,不同的退火氛围对薄膜的微结构有着很大的影响.采用了一种新的修正方法对磁测量结果进行修正,计算了基底拟合误差的最大值,并对修正后样品的磁性进行了分析.结果显示,室温铁磁性可能与Al和ZnO基体之间发生的电荷转移以及在不同退火氛围下Al在ZnO晶格中的地位变化有关.
2011, 60 (5): 057503.
doi: 10.7498/aps.60.057503
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采用化学镀和黏接法制备层状磁电复合材料Ni/PZT/TbFe2,研究其磁电性能及谐振频率随Ni层厚度的变化情况. 结果表明:Ni/PZT/TbFe2层状磁电复合材料与其他结构的磁电性能不同,其一阶弯曲谐振峰值和纵向谐振峰值都很大. 随着Ni层厚度的增加,Ni/PZT/TbFe2层状磁电复合材料的一阶纵向谐振峰值逐渐增大. 结合实验数据和理论计算值得出了材料的一阶弯曲谐振频率fr1和一阶纵向谐振频率f
2011, 60 (5): 057601.
doi: 10.7498/aps.60.057601
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采用铁磁共振方法,研究了铁磁/反铁磁双层膜系统中,因交换耦合以及磁晶各向异性而产生的有效各向异性场.结果表明:被测系统有无交换偏置场以及其正负号性质等均能在共振谱中得到辨析.结果还显示:沿着不同结晶方向施加外磁场,共振场的行为与磁晶各向异性以及铁磁/反铁磁交换耦合作用而诱发的单向各向异性等密切相关.将共振频率的变化看成外磁场(包括其方向和大小)的函数,研究得到了单向各向异性,立方各向异性等对共振频率的影响,并同实验结果做了很好的比较.
2011, 60 (5): 057701.
doi: 10.7498/aps.60.057701
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对PZT 95/5陶瓷在直流电场、脉冲方波电场以及半正弦波电场作用下的失效机理进行了理论和实验分析.结果表明:在直流作用下,其失效机理以热-电耦合失效为主;而在脉冲电场作用下,考虑振动冲击效应以及相关的力谱分布,脉宽越短,能量向高频偏移,越可能发生力-电耦合失效;当脉宽增加,PZT 95/5陶瓷失效机理将从力-电耦合失效逐步转变成直流失效模式.
2011, 60 (5): 057702.
doi: 10.7498/aps.60.057702
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本文采用2-辛酸钡(Ba(C8H15O2)2)和3-甲基丁基醋酸盐(CH3COOC2H4CH(CH3)2-)为基的特殊前驱体溶液,在硅和石英基片上低温制备Ba0.7Sr0.3TiO3 (BST0.7)薄膜.性能测试结果表明,厚度约为214 nm的非晶BST0.7薄膜的光学带隙能和折射率分别为4.27 eV和n=1.94.薄膜在可见光和近红外区域的消光系数远远低于多晶BST薄膜,约为10-3数量级.激发波长为450 nm时,在室温环境下非晶BST0.7薄膜在波长520—610 nm处发出强烈的可见光,峰值为540—570 nm,而结晶态的BST0.7薄膜则无发光现象.
2011, 60 (5): 057801.
doi: 10.7498/aps.60.057801
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基于简单紧束缚方法理论,利用一维碳纳米管的量子化周期边界条件得到了碳纳米管的电子能级结构关系.并结合已报道的碳纳米管中电子与声子相互作用的实验结果,得到了碳纳米管能够辐射太赫兹波的结论.通过数值结果验证了碳纳米管在外场作用下能够产生太赫兹波,并对数值计算结果中太赫兹波的振荡现象给予合理的解释.其结果为进行碳纳米管产生太赫兹辐射的实验研究提供深入的理论基础.
2011, 60 (5): 057802.
doi: 10.7498/aps.60.057802
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光辐射吸收材料不同的表面形貌对入射光具有不同的多重反射吸收效果,对光辐射的吸收有较大的影响,合适的表面形貌可以提高光辐射有效吸收率.本文通过光线追迹的方法对V形表面、正弦表面、具有正态倾角(平均倾角)分布的表面以及具有正态高度分布的表面进行模拟, 分析了这四种表面对光辐射吸收率的提升效果及其入射角特性.通过倾角分布分析,得出不同表面形貌提升吸收率共同的必要条件,即倾角中心分布至少大于30°,并指出V形表面在正入射时对吸收率提升的优越性.
2011, 60 (5): 057901.
doi: 10.7498/aps.60.057901
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本文采用分子动力学方法研究空位缺陷对石墨层中碳氢粒子碰撞的影响.将氢原子以不同能量分别向单空位缺陷边缘的两个碳原子轰击,分析了入射氢原子的能量损失、发生吸附反应的能量范围和靶原子的能量传递过程.研究发现,单空位缺陷边缘的碳氢粒子更易发生吸附反应;在碳氢粒子正碰过程中,氢原子随入射能量变化出现了双反射区域;碳氢粒子在空位缺陷边缘吸附后,形成了高结合能的sp2结构,并出现悬挂键,其临近的碳碳键能未降低;单空位缺陷边缘的碳原子吸附氢原子能量的能力强而传递能量的能力弱.这些结果对理解聚变反应
2011, 60 (5): 057902.
doi: 10.7498/aps.60.057902
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利用金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)生长了发射层厚度为150 nm、掺杂浓度为1.6×1017 cm-3的透射式GaN光电阴极,并在超高真空激活系统中对其进行了激活.通过多信息量测试系统进行了测试,发现透射式负电子亲和势(NEA)GaN光电阴极的量子效率曲线成一个"门"的形状,在255—355 nm波段有较大且平坦的响应,在290 nm处取得最大值为13%,由于AlN缓冲层对短波段光的吸收系数较大,在小于255 nm的波段量子效率出现了下降,当波长大于3
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2011, 60 (5): 058101.
doi: 10.7498/aps.60.058101
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利用在线多信息紫外光电阴极激活评估系统,测试了真空室内两个GaN 光电阴极Cs,O激活后及衰减6 h和18 h后补Cs的光谱响应特性曲线和量子效率曲线;并绘制了光纤光源波长为300 nm的光电阴极响应电流衰减变化曲线.实验结果证明,GaN 光电阴极较GaAs阴极具有更好的稳定性,量子效率可保持相对稳定达10 h,然后缓慢衰减,衰减速率较窄禁带半导体材料低得多.补Cs后光电流最大值较刚激活完有16.8%的增长,这充分证明阴极表面量子效率衰减的原因是Cs的脱附,而不是O的吸附.这些现象可由双偶极层模型来解释,
2011, 60 (5): 058102.
doi: 10.7498/aps.60.058102
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本文报道了高温高压下纯铁触媒与石墨体系合成磨料级金刚石的过程,并给出了P-T相图.在此基础上,通过调整工艺参数,控制再结晶石墨量与金刚石生长速度,合成出无色透明的金刚石样品,解决了纯铁触媒合成的金刚石透明度较差及包裹体较多的问题.采用穆斯堡尔谱仪和傅里叶红外光谱仪等测试手段,对金刚石样品内部包裹体以及氮元素含量进行了表征,在揭示包裹体形成机理的基础上提出了减少包裹体的方法,同时阐明了纯铁触媒合成的金刚石样品颜色变浅的原因.
2011, 60 (5): 058103.
doi: 10.7498/aps.60.058103
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基于元胞自动机方法,建立了二元规则共晶生长的数值模拟模型.该模型耦合宏观温度场,考虑了溶质扩散、成分过冷以及曲率过冷等重要因素,实现了二元规则共晶的稳态层片生长.以共晶模型合金为对象,研究了定向凝固条件下不同过冷度、初始层片间距、温度梯度及凝固速率对共晶两相生长形貌及层片间距的影响,再现了两相在溶质扩散及界面能的相互作用下通过形核、分岔、湮没及合并等机理实现共晶层片间距的调整.模拟得到的结果与Jackson-Hunt模型及前人实验结果规律一致.将模型扩展到三维系统,验证了二元规则共晶生长三维模拟的可行性.
2011, 60 (5): 058104.
doi: 10.7498/aps.60.058104
摘要 +
本文通过建立多孔氧化铝(porous alumina,PA)的物理模型及理论分析,提出与发展了一种基于PA和单原子沉积(atomic layer deposition,ALD)技术的颜色调控新方法.以实验制备的PA样品为原型,对孔径相同、孔中心距相同但孔深不同的一系列PA模板进行了颜色调控的仿真,揭示了调控色随孔深变化的规律;通过控制在草酸溶液中的阳极氧化时间,实验制备出平均孔径40 nm、平均孔中心距100 nm、孔深分别为296 nm和373 nm的两个PA样品;之后采用ALD技术在它们表面均沉积一层
2011, 60 (5): 058201.
doi: 10.7498/aps.60.058201
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本文用固相反应法和水热法制备了ZnFe2O4材料,X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)表明制备出来的ZnFe2O4为尖晶石结构,表面形貌测试 (scanning electron microscopy, SEM) 显示两种方法制备的材料的平均粒径分别为500 nm和200 nm.比表面积测试结果表明,两种方法制备的样品的比表面积分别为136.7 m2 g-1
2011, 60 (5): 058401.
doi: 10.7498/aps.60.058401
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研究了恒定导通时间(constant on-time,COT)控制buck变换器的多开关周期振荡现象,揭示了buck变换器输出电容等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)对COT控制buck变换器控制性能的影响.研究结果表明,输出电容等效串联电阻是buck变换器发生多开关周期振荡现象的关键因素,并给出了COT控制buck变换器发生多开关周期振荡的临界ESR值.当输出电容ESR值小于临界值时,发生多开关周期振荡现象;而当ESR大于临界值时,多开关周期振荡现象消失.最后
2011, 60 (5): 058501.
doi: 10.7498/aps.60.058501
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本文通过求解二维泊松方程,为应变Si 全耗SOI MOSFET建立了全耗尽条件下表面势模型,利用传统的漂移-扩散理论.在表面势模型的基础上,得到了应变Si 全耗SOI MOSFET的亚阈电流模型,并通过与二维器件数值模拟工具ISE的结果做比较,证明了所建立的模型的正确性.根据所建立的模型,分析了亚阈电流跟应变Si应变度的大小,应变Si膜的厚度和掺杂浓度的关系,为应变Si 全耗SOI MOSFET物理参数设计提供了重要参考.
2011, 60 (5): 058502.
doi: 10.7498/aps.60.058502
摘要 +
本文基于多晶SiGe栅量子阱SiGe pMOSFET器件物理,考虑沟道反型时自由载流子对器件纵向电势的影响,通过求解泊松方程,建立了p+多晶SiGe栅量子阱沟道pMOS阈值电压和表面寄生沟道开启电压模型.应用MATLAB对该器件模型进行了数值分析,讨论了多晶Si1-yGey栅Ge组分、Si1-xGex量子阱沟道Ge组分、栅氧化层厚度、Si帽层厚度、沟道区掺杂浓度和
2011, 60 (5): 058801.
doi: 10.7498/aps.60.058801
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制备了结构为ITO/Pentacene/C60/Al的双层光伏电池器件,在C60/Al界面插入了常用的缓冲层材料bathocuproine(BCP)作为阴极缓冲层,通过优化BCP层的厚度来提高电池的性能并研究了阴极缓冲层的作用机理.实验发现,BCP厚度为10 nm时器件的效率最高,为0.46%.在此基础上,利用bathophenanthroline(Bphen)和3,4,9,10-Perylenetetracarb-oxylicdianhydride(PTCDA
2011, 60 (5): 058901.
doi: 10.7498/aps.60.058901
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本文基于实测数据抽象出用户网络与资源网络,探讨了对等网络中用户、资源及其内部的相互作用关系,发掘并分析了其内在的网络统计特征. 分析结果表明,用户节点度值及权值呈分段分布,体现了其各异的活跃性;网络资源的流行度差异明显,度值和权值近似呈幂律分布. 用户网络与资源网络存在分簇结构,少数簇中含大量节点,多数簇所含节点数量较少. 用户网络中,同簇内的用户有着相似的兴趣趋向,不同簇用户间兴趣趋向存在着差异,资源网络各簇中不同类别的资源间呈现出明显的关联性.
2011, 60 (5): 058902.
doi: 10.7498/aps.60.058902
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以NaSch模型为基础建立设置U形转向的路段交通流模型,对其特性进行模拟分析. 结果表明,U形转向路口对交通流影响显著,会导致在较小进车概率时发生自由流状态到拥挤状态的相变,相应的临界流量也随之降低. 设置双U形转向系统的相变、临界流量等交通流特性与单转向系统具有明显差异,其系统效率较高. 在实际交通规划与管理时应避免设置单转向系统,以减小U形转向的负面影响.
2011, 60 (5): 058903.
doi: 10.7498/aps.60.058903
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本文提出了一个基于随机行走和策略选择的复杂网络局域演化模型RAPA. 新节点加入系统不需要全局知识,而是通过随机行走构造局域世界;然后依据概率采用随机连接,"扶贫"连接或"亲富"连接策略,从局域世界中选择节点增加连接边;最终自组织演化具有幂律特点的复杂网络. 初步的解析计算和仿真实验都表明,RAPA模型不仅重现了具有小世界特性、整体上的无标度特性,还可以演化出小变量饱和以及指数截断等现象,同时也具有明显的聚类特性,并能够构造出同配或异配等不同混合模式的网络.
地球物理学、天文学和天体物理学
2011, 60 (5): 059201.
doi: 10.7498/aps.60.059201
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气象常用垂直坐标系中的位涡方程及位涡形式是位涡理论及位涡诊断技术的基础.本文依据坐标转换的观点,分别用两种不同的方法推导出等压坐标和等熵坐标中的位涡方程及相应的位涡表达式.一是从三维矢量运动方程出发,由三维涡度方程、连续方程和热力学方程推导位涡方程;二是直接从等压坐标和等熵坐标中的标量运动方程组出发推导位涡方程.结果表明,用两种方法所得到的等压坐标中的位涡方程和位涡表达式形式有所不同,而等熵坐标中用两种方法所得到的位涡方程和位涡形式相同.对垂直坐标系的物理本质分析表明,采用第一种方法时尽管矢量运动方程中的
2011, 60 (5): 059202.
doi: 10.7498/aps.60.059202
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本文首先借助于近年来发展起来的数值微分方法,从图像灰度中提取出图像梯度信息;然后利用正则化方法,实现了云导风反演;最后采用仿真和实际试验两种方法,对云图中有扰动时加入灰度梯度信息和未加入灰度梯度信息的风场反演结果进行比较.结果表明,加入图像灰度梯度信息所实施的新反演方法可有效减小图像干扰的影响,同时也大大提高了风矢量反演的精度,为卫星云图反演云导风探索一条新路子.
2011, 60 (5): 059203.
doi: 10.7498/aps.60.059203
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运用2009年在黄土高原典型半干旱区定西的观测资料,分析了半干旱区露水变化特征及其大气影响因子.研究结果表明:在黄土高原半干旱区秋季,日最大凝结量可以达到0.33 mm,最小日凝结量0.09 mm,日平均凝结量为0.23 mm,这对半干旱区而言是可观的水分输入;露水凝结持续时间可以长达14 h.露水的出现频率与风速、大气相对湿度、气温、地-气温差等大气影响因子有显著关系.露水的形成机理十分复杂,是湿度因子、热力因子和动力因子综合作用的结果.在露水形成过程中,大气湿度是内因,为露水形成提供所需水汽;温度则是露水形成的关键,为露水形成提供"源动力",而风速则是重要的外部影响因素,既可以促进露水形成,也可以阻碍露水形成,是露水形成过程中不确定因子.从露水发生频率的分布特征来看,在风速0.5—2 m/s、相对湿度>80%及温度-露点差-3—6℃时、地-气温差<±2℃条件下更易形成露水.
2011, 60 (5): 059204.
doi: 10.7498/aps.60.059204
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提出了一种基于TE10矩形波导的异向介质有效本构参数提取算法,利用该算法提取了对称多元胞铁氧体和金属线阵复合型异向介质的有效介电常数ε和有效磁导率μ.文中着重探讨了多元胞异向介质传播常数β实部的分枝选取问题,借鉴了测量理论中测量值和理论真值之间的关系,将单元胞的β提取值作为多元胞β的测量值,进而确定多元胞β的真实值;由于在多元胞异向介质各元胞之间存在耦合效应,使电磁波主要以周期性Bloch波的形式存在
2011, 60 (5): 059205.
doi: 10.7498/aps.60.059205
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利用NCEP/NCAR月平均高度场再分析资料,分别提取季节内和年际以上振荡的基本特征和形式,运用信息传输理论分析这两种振荡信号的信息在低纬度与中高纬度间的传输.发现季节内振荡信号信息损失率较年际以上的偏大,且在特定地区这两种振荡信号的信息具有反向传输的特征;空间传输的水平分布上,两种振荡信号均表现为纬向上低纬度信息损失率大且海陆分布差异显著;空间传输的垂直分布上,年际以上振荡信号的低纬度高空信息损失率较大,中高纬度从对流层至平流层底信息损失率都较小,而季节内振荡信号则是低空信息损失率大,高空信息损失率小.
