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Vol. 60, No. 6 (2011)

2011年03月20日
总论 基本粒子物理学与场 原子和分子物理学 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学 气体、等离子体和放电物理 凝聚物质:结构、力学和热学性质 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 地球物理学、天文学和天体物理学
总论
广义Hamilton系统的Mei对称性导致的Mei守恒量
姜文安, 罗绍凯
2011, 60 (6): 060201. doi: 10.7498/aps.60.060201
摘要 +
研究广义Hamilton系统的Mei对称性导致的守恒量. 首先,在群的一般无限小变换下给出广义Hamilton系统的Mei对称性的定义、判据和确定方程;其次,研究系统的Mei守恒量存在的条件和形式,得到Mei对称性直接导致的Mei守恒量; 而后,进一步给出带附加项的广义Hamilton系统Mei守恒量的存在定理; 最后,研究一类新的三维广义Hamilton系统,并研究三体问题中3个涡旋的平面运动.
考虑网络流量的无标度网络病毒免疫策略研究
王亚奇, 蒋国平
2011, 60 (6): 060202. doi: 10.7498/aps.60.060202
摘要 +
考虑网络交通流量对病毒传播行为的影响,基于平均场理论研究无标度网络上的病毒免疫策略,提出一种改进的熟人免疫机理.理论分析表明,在考虑网络交通流量影响的情况下,当免疫节点密度较小时,随机免疫几乎不能降低病毒的传播速率,而对网络实施目标免疫则能够有效抑制病毒的传播,并且选择度最大的节点进行免疫与选择介数最大的节点进行免疫的效果基本相同.研究还发现,对于网络全局信息未知的情况,与经典熟人免疫策略相比,所提出的免疫策略能够获得更好的免疫效果.通过数值仿真对理论分析进行了验证.
耦合Schrödinger系统的周期振荡折叠孤子
马玉兰, 徐美萍, 李阳, 李帮庆, 王聪
2011, 60 (6): 060203. doi: 10.7498/aps.60.060203
摘要 +
引入对称延拓和非线性变换, 将(G'/G)展开法扩展到研究(1+1)维非线性耦合Schrödinger系统, 构造出该系统的一些分离变量形式的精确解. 通过对解中的任意函数进行适当的设置, 获得了两类周期振荡折叠孤子.
量子纠缠消相干对确定型远程制备的影响
郭振, 闫连山, 潘炜, 罗斌, 徐明峰
2011, 60 (6): 060301. doi: 10.7498/aps.60.060301
摘要 +
研究了两种典型的量子纠缠消相干现象对确定型量子态远程制备方案的影响.首先对该确定型远程制备方案进行了分析,得到该方案确定性和比特消耗情况; 然后通过分析制备过程中纠缠消相干现象对系统的影响得出: 在极化消相干过程中,该系统保真度与目标量子比特在Bloch球上的经度选择无关,仅与目标比特的纬度和消相干的大小有关;在相位消相干中,该系统的保真度不会受到消相干的影响,仅与目标量子态的纬度相关.
量子隐形传态的新方案
Bing He, 何锐
2011, 60 (6): 060302. doi: 10.7498/aps.60.060302
摘要 +
提出一个量子隐形传态的新方案. 通过对一对压缩参数相同但相互独立的双模压缩真空态(1-2和3-4量子态系统)中的2-3系统施行粒子数-相位的联合测量,制备出另外两体系统(1-4系统)的纠缠态作为纠缠源,从而实现量子隐形传态.
3对非最大纠缠粒子的确定性纠缠浓缩协议
张闻钊, 李文东, 史鹏, 顾永建
2011, 60 (6): 060303. doi: 10.7498/aps.60.060303
摘要 +
在Nielsen定理和纠缠浓缩基本思想的基础上,对从2对非最大纠缠粒子中提取1对最大纠缠粒子的确定性纠缠浓缩协议进行了简化和改进,从而建立了一个从3对非最大纠缠粒子中提取2对最大纠缠粒子的确定性纠缠浓缩协议.该协议利用经典通信和局域操作并通过特定的正算符测度来实现,避免了概率性的风险.这有助于n对非最大纠缠粒子中提取k对最大纠缠粒子的确定性纠缠浓缩协议的最终确立.
光晶格中超流费米气体的能隙孤子
杨树荣, 蔡宏强, 漆伟, 薛具奎
2011, 60 (6): 060304. doi: 10.7498/aps.60.060304
摘要 +
研究了一维光晶格中超流费米气体的能隙孤子. 应用平均场理论和超流费米气体的流体动力学模型, 利用变分法得到了在整个跨越区超流费米气体在光晶格中存在带隙孤子的条件, 即原子间的非线性相互作用项与系统化学势以及晶格深度的相互关系. 通过对超流费米气体的基态能隙孤子空间分布的分析与对比, 揭示了在一维情况下超流费米气体能隙孤子的存在并发现超流费米气体能隙孤子在整个跨越区当系统从Bose-Einstein凝聚端跨越到BCS端时孤子存在的条件与孤子空间分布存在明显的差别.
S=1旋量Bose-Einstein凝聚中制备双模最大纠缠态方案
樊炜, 陈兵, 李照鑫, 徐岩
2011, 60 (6): 060305. doi: 10.7498/aps.60.060305
摘要 +
在旋量Bose-Einstein凝聚体(BEC)中引入量子Zeno子空间,将系统由3个自由度简化到2个自由度,给出了在S=1的反铁磁旋量BEC中制备双模最大纠缠态的方案.通过计算未简化系统中粒子数随时间的演化,证明了引入量子Zeno子空间简化系统的准确性.
线性延时反馈Josephson结的Hopf分岔和混沌化
张立森, 蔡理, 冯朝文
2011, 60 (6): 060306. doi: 10.7498/aps.60.060306
摘要 +
考虑线性延时反馈控制下电阻-电容分路的Josephson结,运用非线性动力学理论分析了受控系统平凡解的稳定性.理论分析表明,随着控制参数的改变,系统的稳定平凡解将会通过Hopf分岔失稳,并推导了发生Hopf分岔的临界参数条件.对不同参数条件下受控系统的动力学进行了数值分析.结果显示,系统由Hopf分岔产生的稳定周期解,将进一步通过对称破缺分岔和倍周期分岔通向混沌.

编辑推荐

基于高损耗信道的纠缠分发实验模拟
印娟, 雍海林, 吴裕平, 彭承志
2011, 60 (6): 060307. doi: 10.7498/aps.60.060307
摘要 +
实验模拟了总信道损耗70 dB的纠缠分发和Bell不等式的破坏,相当于纠缠光子对从轨道高度350 km的卫星上发射(口径13.5 cm),到仰角大于10°的地面站被接收(口径100 cm)的信道损耗[11],模拟纠缠分发距离超过千公里;并且通过理论和实验研究,明确了高信道衰减下量子纠缠分发的关键技术突破点,首先必须降低系统暗计数和提高系统时间分辨,在此基础上提高纠缠源的亮度,系统将能容忍更高的信道衰减,实现更远的通信距离.

编辑推荐

远距离量子通信实验中的高维纠缠源
印娟, 钱勇, 李晓强, 包小辉, 彭承志, 杨涛, 潘阁生
2011, 60 (6): 060308. doi: 10.7498/aps.60.060308
摘要 +
设计了适用于远距离量子通信实验的高维纠缠源.利用连续激光器抽运产生了极化-时间两体四维纠缠光子对,在抽运功率20 mW下测到每秒700对符合,保真度为89%±3%.相比已有的高维纠缠源,在本文中发展的源具有传输便利、相位稳定性好等优点,适用于未来远距离高维量子通信实验和量子力学基本问题实验检验,如远距离高维量子密码实验、两粒子Greenberger-Horne-Zeilinger定理检验、两粒子量子赝"心灵感应"(quantum pseudo telepathy)实验演示等.
无截断薄膜模型与Dirac场的黑洞熵
赵峥, 杨学军
2011, 60 (6): 060401. doi: 10.7498/aps.60.060401
摘要 +
计算黑洞熵的砖墙模型被改进为薄膜模型后其物理思想更直接而明了,且突出了事件视界作为静态或稳态黑洞特征面的重要性.但为避免发散,薄膜模型同样需要引入紫外截断因子.截断因子的引入非常人为,至今没有给以合理的解释.有文献将广义不确定关系引入黑洞熵的计算而不需要任何截断便可避免发散.本文以静态球对称黑洞Dirac场的熵的计算为例,阐述了无截断薄膜模型及其与有截断薄膜模型的本质区别.
一种基于误差快速扩散元胞自动机的加密技术
王福来
2011, 60 (6): 060501. doi: 10.7498/aps.60.060501
摘要 +
构造了一个具有较大密钥空间的新型一维元胞自动机. 在该元胞自动机中,密钥为采用移位映射的伪随机序列及受控扰动项,避免了数据膨胀,元胞自动机具有随机性触发规则. 该元胞自动机一次处理信息量大,避免了复杂的计算过程. 所生成的流密码在理论上被证明了具有理想的随机性与雪崩效应,误差扩散速度快. 实证分析研究表明,流密码不仅在全局上、而且在局部上都具有良好的随机性能,通过测试长度为24000的流密码在400次迭代产生的数据表明,经χ2检验,在显著性水平为5%时,频数检验通过率超
朗之万方程及其在蛋白质折叠动力学中的应用
房超, 孙立风, 蒋泽南
2011, 60 (6): 060502. doi: 10.7498/aps.60.060502
摘要 +
研究了朗之万方程的动力学性质,并用它模拟了蛋白质分子的折叠过程.首先在相空间中对朗之万方程做连续映射,发现做布朗运动的粒子在位置坐标上存在明显的概率分布,这表明蛋白质折叠过程中分子空间构型是非遍历的.此外,本文还通过数值模拟得到了去折叠态蛋白质的紧密度指标,并验证了它与实验结果以及其他理论方法的一致性.本文还提出了一种利用重整化方法研究熔球体状态蛋白质的理论模型,并提供了考虑疏水基影响的蛋白质折叠过程的模拟思路.
一种超混沌图像加密算法的安全性分析及其改进
王静, 蒋国平
2011, 60 (6): 060503. doi: 10.7498/aps.60.060503
摘要 +
根据Kerckhoff准则, 从选择明文攻击和选择密文攻击出发, 对一种超混沌图像加密算法进行分析,结果表明该算法密钥流与明文无关,并且一个明文字节只能影响一个密文字节,导致利用选择明文攻击和选择密文攻击能够以很小的计算代价破译密文.基于此,本文提出一种改进的超混沌图像加密算法,并进行了统计分析、差分分析、相关性分析及密钥敏感性测试.理论分析及仿真结果表明,改进算法不仅可以抵御选择明文攻击和选择密文攻击,而且具有较好的统计特性及差分特性等密码学特性.
间歇同步分数阶统一混沌系统
曾金全, 胡建兵, 章国安, 赵灵冬
2011, 60 (6): 060504. doi: 10.7498/aps.60.060504
摘要 +
根据分数阶微分方程的性质,研究了间歇控制分数阶系统的稳定性,提出了间歇控制分数阶系统的一般理论并给出了数学证明. 根据该理论设计控制器实现了分数阶统一混沌系统的间歇同步, 数值仿真验证了该理论的正确性.
考虑意外事件对交通流影响的元胞自动机交通流模型
钱勇生, 曾俊伟, 杜加伟, 刘宇斐, 王敏, 魏军
2011, 60 (6): 060505. doi: 10.7498/aps.60.060505
摘要 +
在NaSh模型的基础上,考虑交通事故和养护路段等意外事件对高速公路交通流的影响,建立了有意外事件影响的在车道管制下的高速公路交通流元胞自动机模型,并进行数值模拟. 研究发现:意外事件对高速公路交通流有明显影响,并且意外事件对交通流的影响在某一密度值范围内尤其明显,且意外事件堵塞点在第一车道比在第二车道对交通流的影响小;同时,在该密度值范围内,意外事件堵塞时间和堵塞路段长度越长,对交通流的影响就越大.
直驱型永磁同步风力发电机组中混沌运动的反步自适应控制
郑刚, 邹见效, 徐红兵, 秦钢
2011, 60 (6): 060506. doi: 10.7498/aps.60.060506
摘要 +
以直驱型永磁同步风力发电机为研究对象, 推导了发电机在参数不确定以及风速扰动情况下的数学模型,验证了系统在某些参数及工作条件下会呈现出混沌属性. 并提出了直驱型永磁同步风力发电机混沌运动下的基于反步自适应控制算法,并对其进行了仿真, 仿真结果表明,所提出的算法对于具有参数不确定以及风速干扰的直驱型风力发电系统具有较好的鲁棒性.
新的具有光滑二次函数混沌系统的构建与实现
刘扬正, 林长圣, 李心朝
2011, 60 (6): 060507. doi: 10.7498/aps.60.060507
摘要 +
拓展和改变Lorenz混沌系统的非线性函数,构建一个新的具有光滑二次函数的自治混沌系统,系统包含3个系统变量乘积的非线性函数项和5个平衡点,详细讨论了平衡点的性质并计算了分形维数.利用分岔图和Lyapunov指数谱对系统随参数变化的情况进行分析后得出,系统会发生倍周期分岔.用数字信号处理芯片对混沌系统进行硬件实现,实验结果表明理论分析的正确性以及系统具有较为复杂的动力学行为.
改进型Hénon映射生成混沌伪随机序列及性能分析
李家标, 曾以成, 陈仕必, 陈家胜
2011, 60 (6): 060508. doi: 10.7498/aps.60.060508
摘要 +
提出一种改进传统Hénon映射的方法.该方法通过引入绝对值项改变映射系统的内部结构,大大提高了映射系统的线性复杂度和初值敏感性.利用混沌系统生成伪随机序列,进一步对比分析了映射系统生成的伪随机序列的性能.理论分析和实验仿真表明,改进后的映射系统比原系统生成的序列质量有很大提高,验证了该方法的有效性.
Fermi气体在势阱中的最大囚禁范围与状态方程
袁都奇
2011, 60 (6): 060509. doi: 10.7498/aps.60.060509
摘要 +
在Thomas-Fermi近似条件下,研究了n维广义幂律势阱中Fermi原子气体的最大囚禁范围,给出了n维势阱中气体的实际囚禁体积,导出了状态方程.结果表明,最大囚禁范围和囚禁气体压强不仅与势阱性质有关,也与自由理想Fermi系统的化学势有关.对三维球对称简谐势阱进行了应用,表明在Thomas-Fermi近似有效的前提下,当系统满足条件((kT)/(hω))2 ((16π2g)/
不同开关频率下电压控制升压变换器中的Hopf分岔分析
王发强, 马西奎, 闫晔
2011, 60 (6): 060510. doi: 10.7498/aps.60.060510
摘要 +
由于电压控制升压变换器的传统平均模型中没有包含开关频率,从而无法分析开关频率的大小对电压控制升压变换器中Hopf分岔的影响. 通过建立电压控制升压变换器的含有开关频率的改进平均模型,分析了开关频率对电压控制升压变换器中Hopf分岔的影响,并设计硬件电路,给出电路试验结果. 研究表明:采用电压控制升压变换器的改进平均模型,可以有效地分析不同开关频率对电压控制升压变换器中Hopf分岔的影响; 随着开关频率的减小,电压控制升压变换器更易于发生Hopf分岔.
非对称双链分子结构的热整流效应
艾保全, 张茂平, 钟伟荣
2011, 60 (6): 060511. doi: 10.7498/aps.60.060511
摘要 +
采用非平衡分子动力学方法,研究由Frenkel-Kontorova模型构建的非对称双链分子结构体系,并考察了温度、链内耦合强度、链间耦合强度以及系统尺寸对体系的热整流效应的影响. 研究表明,低温下非对称双链体系表现出热整流效应;在一定的范围内,链间的耦合和链内的耦合强度越强,体系的热整流效果就越好;随着系统尺寸的增大,热整流效率先减小后增加,最后达到稳定. 非对称双链结构的链接粒子的功率谱行为与单链情形相似,其可以用于对热整流效应的解释.
(火积)的微观表述
程雪涛, 梁新刚, 徐向华
2011, 60 (6): 060512. doi: 10.7498/aps.60.060512
摘要 +
在近独立粒子组成的系统中,Boltzmann发现了系统熵与其微观状态数的对数之间的正比关系,为熵这一物理概念提供了微观解释,Planck将其总结为著名的Boltzmann熵公式S = k lnΩ.与此对应,给出了单原子理想气体系统中(火积)的微观表达式,证明了(火积)为广延量. 分析讨论了孤立系统从不平衡态发展到热平衡态过程中系统微观状态数、熵、(火积)的变化情况,结果表明在该过程中系统的微观状态数、熵向着增加方向发展,而(火积)则向着减小方向发展,从而在微观角度
Lévy稳定噪声激励下的Duffing-van der Pol振子的随机分岔
顾仁财, 许勇, 郝孟丽, 杨志强
2011, 60 (6): 060513. doi: 10.7498/aps.60.060513
摘要 +
研究了Lévy稳定噪声激励下的双稳Duffing-van der Pol振子,利用Monte Carlo方法,得到了振幅的稳态概率密度函数.分析了Lévy稳定噪声的强度和稳定指数对概率密度函数的影响,通过稳态概率密度的性质变化,讨论了噪声振子的随机分岔现象,发现了不仅系统参数和噪声强度可以视为分岔参数,Lévy噪声的稳定指数 α 的改变也能诱导系统出现随机分岔现象.
色高斯噪声驱动双稳系统的多重随机共振研究
张晓燕, 徐伟, 周丙常
2011, 60 (6): 060514. doi: 10.7498/aps.60.060514
摘要 +
研究了由色关联乘性和加性色噪声作用下的双稳系统的随机共振问题,在绝热近似条件下得到了信噪比的表达式.通过分析所得的初始条件为 x(0)=x+ 时的信噪比,发现了单随机共振和多重随机共振现象;分析了噪声强度、噪声关联时间和关联强度对系统信噪比的影响.
火焰烟黑三维温度场和浓度场同时重建实验研究
严建华, 王飞, 黄群星, 池涌, 岑可法, 刘冬
2011, 60 (6): 060701. doi: 10.7498/aps.60.060701
摘要 +
利用电荷耦合器件摄像机采用烟黑温度场和浓度场同时重建模型对自由火焰烟黑的三维温度场和浓度场进行了同时重建实验研究,所利用的重建模型是基于区域重建的方法.将重建的烟黑温度场和浓度场与文献结果进行了对比,而且还将重建温度场与热电偶所测量的温度场进行了对比.结果表明,重建的烟黑温度场和浓度场与文献结果趋势相一致,重建温度值与热电偶测量值符合较好.因此,同时重建模型可以较好地重建出火焰烟黑的三维温度场和浓度场.
材料中He深度分布演化的Monte Carlo模拟研究
邓爱红, 李仁顺, 张宝玲, 侯氢, 周宇璐
2011, 60 (6): 060702. doi: 10.7498/aps.60.060702
摘要 +
基于He泡生长的迁移-合并机理,用Monte Carlo方法模拟了对材料进行等温退火过程中He深度分布的演化,探讨了不同参数对这一演化的影响.研究表明:材料中He泡的初始浓度和尺寸将影响He深度分布的变化,而退火温度则对演化速率起重要作用但对最终的He深度分布影响较小;随着反应的进行,整个系统的演化是逐渐趋缓的.
应用多光路主动差分光学吸收光谱仪观测大气污染物的空间分布
王焯如, 周斌, 王珊珊, 杨素娜
2011, 60 (6): 060703. doi: 10.7498/aps.60.060703
摘要 +
研制了一套具有4条测量光路的主动差分光学吸收光谱仪(DOAS)系统,以一盏短孤氙灯为4台集成一体的发射/接收望远镜提供光源,可同时发射4条相互独立的测量光路,4台望远镜的角度可分别独立调整以对准不同位置的角反射镜,光路之间的最大发散角可达28°.为测试仪器性能,使4条光路测量同一区域内的NO2浓度. 对4条光路的测量结果进行相互对比,任意两条光路的相关系数均在0.97以上,测得NO2的体积分数平均差异小于10-9, 表明结果具有良好的一致性
瑞利散射多普勒激光雷达风场反演方法
沈法华, 王忠纯, 孙东松, 薛向辉, 陈廷娣, 窦贤康, 舒志峰
2011, 60 (6): 060704. doi: 10.7498/aps.60.060704
摘要 +
介绍了瑞利散射多普勒激光雷达的风场探测原理和系统结构. 给出了Fabry-Perot(FP)标准具透过率曲线的校准方法. 指出对透过率采用Lorentz或Voigt拟合会产生较大误差,特别是采用Lorentz拟合最大将引起8%的误差. 提出了采用非线性最小二乘法拟合标准具的透过率函数,该方法可以有效消除拟合误差,提高风速测量精度. 考虑到温度不确定度在风场反演过程中的主导影响,提出了同时反演风速和大气温度的非线性迭代算法. 风场反演仿真试验结果表明:在不考虑米散射信号的影响下,该反演算法与传统的反演方法相
基本粒子物理学与场
休斯结构多间隙耦合腔的稳定性分析
罗积润, 朱敏, 郭炜, 崔健
2011, 60 (6): 061101. doi: 10.7498/aps.60.061101
摘要 +
基于空间电荷波理论,导出了N间隙休斯结构耦合腔中注-波耦合系数和电子注电导计算公式,通过计算耦合腔中电子注的品质因数来分析电路的稳定性.研究表明,随着间隙数目N的增加,工作模式(2π模)稳定性对直流工作电压更加敏感,同时其他寄生模式的抑制会愈加困难.以三间隙休斯结构耦合腔为例,通过合理选择工作电压,2π模可以稳定工作,通常靠近2π模的π/2模可能更容易引发自激振荡.
原子和分子物理学
MRCI方法研究CSe(X1Σ+)自由基的光谱常数和分子常数
孙金锋, 朱遵略, 刘慧, 施德恒
2011, 60 (6): 063101. doi: 10.7498/aps.60.063101
摘要 +
采用内收缩多参考组态相互作用方法在0.08—2.5 nm的核间距范围内计算了CSe(X1Σ+)自由基的势能曲线.为确保势能曲线的计算精度,C原子使用较大的相关一致基aug-cc-pV5Z,Se原子使用最大的相对论赝势基aug-cc-pV5Z-pp.对CSe(X1Σ+)自由基的势能曲线进行了拟合,并进行了同位素识别,得到了该自由基6个主要同位素分子(12C74<
XF2(X=B,N)分子基态的结构与势能函数
刘玉芳, 肖夏杰, 韩晓琴
2011, 60 (6): 063102. doi: 10.7498/aps.60.063102
摘要 +
基于Gaussian03计算软件利用QCISD方法,选用不同基组对XF2(X=B,N)分子基态结构进行了几何优化,在此基础上选出最优基组D95(df,pd)和D95+(df,pd)分别对BF2和NF2分子的谐振频率、力常数等进行了计算.推导出XF2(X=B,N)分子基态的多体展式势能函数,同时根据势能函数绘制了XF2(X<
第一性原理研究In,N共掺杂SnO2材料的光电性质
逯瑶, 王培吉, 张昌文, 蒋雷, 张国莲, 宋朋
2011, 60 (6): 063103. doi: 10.7498/aps.60.063103
摘要 +
采用全电势线性缀加平面波(FP-LAPW)的方法,基于密度泛函理论第一性原理结合广义梯度近似(GGA),运用Wien2k软件计算了In, N两种元素共掺杂SnO2材料的电子态密度和光学性质. 研究表明,共掺杂结构在自旋向下和向上两方向上都出现细的局域能级,两者态密度分布不对称;带隙内自旋向下方向上产生局域能级,共掺化合物表现出半金属性;能带结构显示两种共掺杂化合物仍为直接禁带半导体,价带顶随着N浓度的增加发生向低能方向移动,带隙明显增宽;共掺下的介电函数虚部主介电峰只在8.58 eV
TiAl合金薄膜在冷却过程中结构变化的原子尺度计算研究
宋成粉, 樊沁娜, 李蔚, 刘永利, 张林
2011, 60 (6): 063104. doi: 10.7498/aps.60.063104
摘要 +
采用基于嵌入原子势模型的分子动力学方法模拟了熔融TiAl合金薄膜分别在急冷降温和连续降温两个冷却过程中微观结构的变化.通过应用原子平均能量、对分布函数和键对分析技术等对薄膜内原子局域结构进行的分析. 研究表明,在降温过程中,薄膜内局域结构出现分阶段变化的特点.在急冷降温过程中,薄膜结构的变化可以分为3个阶段,而在连续降温过程中,薄膜内局域结构的变化分为2个阶段.
原子玻色-爱因斯坦凝聚体对V型三能级原子激光压缩性质的影响
李明
2011, 60 (6): 063201. doi: 10.7498/aps.60.063201
摘要 +
利用格子液体方法对V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体与双模压缩相干态光场相互作用系统的哈密顿量进行分析,发现文献中对原子间相互作用部分的处理有不合理之处,从而对该哈密顿量作出了改进并研究了V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体与双模压缩相干态光场相互作用系统中原子激光的两个正交分量的压缩性质.研究表明:V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体中光场-原子相互作用强度对原子激光的两正交分量的涨落有明显的影响.
原子运动速度对激光驻波场作用下纳米光栅沉积特性的影响
黄静, 张文涛, 朱保华, 熊显名
2011, 60 (6): 063202. doi: 10.7498/aps.60.063202
摘要 +
利用近共振激光驻波场操纵中性原子实现纳米光栅的沉积是一种新型的研制纳米结构方法,处于激光驻波场中的原子运动速度特性对最终纳米光栅的沉积特性有着重要的影响.利用半经典理论,基于4阶Runge-Kutta算法进行了不同铬原子纵向和横向运动速度条件下纳米光栅结构沉积的仿真研究.研究表明,铬原子纵向速度为最大概率速度960 m/s时,所形成的纳米光栅的半高宽为1.49 nm,对比度为62.1 ∶1,当铬原子的纵向速度为半最大概率速度480 m/s时,纳米光栅的半高宽为5.35 nm,对比度下降为25.6 ∶1.同
中红外偏振态门驱动产生高效的极宽超连续谱
刘昆陇, 洪伟毅, 王少义, 张庆斌, 陆培祥
2011, 60 (6): 063203. doi: 10.7498/aps.60.063203
摘要 +
研究了在中红外偏振态门驱动下高效产生极宽超连续谱的过程.利用波长为2000 nm的偏振态门激光场可以将电子的回复控制在半个光周期内,并且将谐波谱的截止区拓展到270 eV.在偏振态门中加入0.5 fs的紫外控制脉冲,可以对谐波的电离过程进行控制,把谐波的强度提高了4—5个数量级,并得到了谱宽为240 eV的极宽超连续谱.该极宽超连续谱在傅里叶变换极限下支持脉宽仅为16 as的单个脉冲的产生.通过过滤超连续谱中不同次数的谐波,可以得到一系列波长可调的110 as的高强度单脉冲.
CO电子基态P线系跃迁谱线的理论研究
李会东, 樊群超, 冯灏, 孙卫国
2011, 60 (6): 063301. doi: 10.7498/aps.60.063301
摘要 +
基于微分的思想,结合经典的双原子分子跃迁谱线表达式,提出了预言双原子分子P线系高激发振-转跃迁谱线的新解析物理公式.对于某分子电子体系的某一P支跃迁带,利用实验上获得的一组(15条)精确的跃迁谱线和该跃迁带对应的上下振动态的转动常数(Bυ',Bυ″)的精确数据,该公式不仅可以精确地重复已知的实验跃迁谱线,而且还能预测出实验上难以获得的更高激发态的跃迁谱线数据.利用该公式,研究了CO分子电子基态的(2,0)振-转跃迁带的<
TiO基态 (X 3 Δr) 的势能函数与光谱常数
魏洪源, 熊晓玲, 刘国平, 罗顺忠
2011, 60 (6): 063401. doi: 10.7498/aps.60.063401
摘要 +
应用群论及原子分子反应静力学方法推导了TiO分子基态(X3Δr)的离解极限.采用不同的计算方法,包括密度泛函B3LYP,B3P86,BP86,B3PW91和MP2,MP4方法,结合不同基组计算了TiO分子基态的平衡核间距、能量和振动频率.研究表明,使用B3LYP方法,对O原子使用6-311+G基组,Ti原子使用6-311+ +G**基组时计算得到的平衡几何结构、分子离解能和谐振频率与实验值符合得最好.使用优选出的方法和基组对T
非共面索末菲参量对三重微分截面的影响
陈展斌, 张穗萌, 杨欢, 吴兴举
2011, 60 (6): 063402. doi: 10.7498/aps.60.063402
摘要 +
考虑末通道He+中剩余电子的屏蔽效应之后,在非共面几何条件下利用3种不同的修正方案,详细地比较并研究了不同索末菲参量在非共面双对称几何条件下对He原子 (e, 2e) 反应中三重微分截面所产生的影响.讨论了产生这种影响的物理本质.
实现冷原子、冷分子光学囚禁的组合三光学势阱方案
陆俊发, 周琦, 印建平, 纪宪明
2011, 60 (6): 063701. doi: 10.7498/aps.60.063701
摘要 +
提出了一种利用单束平面光波照明液晶空间光相位调制器与透镜组合系统实现在透镜焦平面上的可演化组合三光学势阱方案.分析了该组合三光学势阱的形成原理,计算了势阱的相关特征参数,研究了从组合三光学势阱到双阱或到单阱的双向演化过程.最后,探讨了该组合三光学势阱及其新颖三阱光学晶格方案在实现物质波四波混频、三原子样品冷碰撞性质研究等领域中潜在应用前景.
电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
一种新颖的变异开口谐振环双频带磁谐振特异材料
唐明春, 肖绍球, 邓天伟, 王多, 柏艳英, 金大鹏, 王秉中
2011, 60 (6): 064101. doi: 10.7498/aps.60.064101
摘要 +
根据磁谐振等效电路原理,设计出了工作在X波段的基于变异开口谐振环(split ring resonators)结构的新型双频带磁谐振特异材料.由于内外环间具有弱耦合的优越特性,所提出的磁谐振特异材料的两个工作频点可以较为方便地调节.该研究成果为特异材料的多频带、宽带化提供有益的的研究思路和设计方法.
多模块快直线变压器高功率脉冲源的研究
向飞, 谭杰, 罗敏, 王淦平, 康强
2011, 60 (6): 064102. doi: 10.7498/aps.60.064102
摘要 +
阐述了利用快脉冲直线型变压器驱动源(FLTD)技术实现紧凑型高功率脉冲源的思想,分析了FLTD模块数量与系统输出品质之间的关系,通过改进馈电方式降低了对初级整形回路电感的要求,利用回程线圈削弱了波形畸变,通过工程实验,取得了重复频率25 Hz、平顶约80 ns、电子能量近0.8 MeV的束流输出,为重复频率、紧凑型、模块化高功率脉冲源的研制提供了新思路.
808nm大孔径垂直腔面发射激光器研究
郝永芹, 冯源, 王菲, 晏长岭, 赵英杰, 王晓华, 王玉霞, 姜会林, 高欣, 薄报学
2011, 60 (6): 064201. doi: 10.7498/aps.60.064201
摘要 +
垂直腔面发射激光器(VCSEL)中的载流子聚集效应使注入到有源区的工作电流只是通过边缘环形区域很窄的通道,激光功率密度分布不均匀;尤其当器件尺寸较大时,激射光斑呈现环状,环中间光强很弱.这是研制电抽运高功率大尺寸VCSEL尤为突出的技术难题.采用新型结构成功研制出808 nm波段高功率大孔径VCSEL,在注入电流为1A时,室温下连续输出功率达0.3 W.
光纤法布里-珀罗复合结构折射率传感器的灵敏度分析
龚元, 郭宇, 饶云江, 赵天, 吴宇, 冉曾令
2011, 60 (6): 064202. doi: 10.7498/aps.60.064202
摘要 +
理论上推导了光纤法布里-珀罗复合结构传感器的反射光谱条纹对比度与外界介质折射率的关系,并分析了实验参数对传感器灵敏度的影响.利用化学腐蚀渐变折射率多模光纤制作了光纤法布里-珀罗复合结构折射率传感器,空气中的条纹对比度可达30 dB以上,折射率测量的灵敏度达45 dB/RIU(refraction index unit,简RIU)以上.实验结果与理论符合很好.通过理论和实验分析,提出了进一步提高传感器灵敏度的方法.
微腔面发射器件外量子效率研究
马凤英, 苏建坡, 郭茂田, 池泉, 陈明, 余振芳
2011, 60 (6): 064203. doi: 10.7498/aps.60.064203
摘要 +
结合微腔面发射器件辐射/发光亮度的空间分布以及相对光谱功率分布给出了器件外量子效率的计算模型. 该模型可以计算工作于不同波段的微腔面发射器件的外量子效率,如红外波段的垂直腔面发射激光器,可见光波段的微腔有机发光二极管和谐振腔发光二极管以及太赫兹波段的平面微腔结构等. 制备了结构为玻璃/DBR /ITO /NPB /Alq ∶C545T/Alq/LiF/Al的微腔有机电致发光器件,测试其不同观察角度下器件的发光亮度以及发光光谱. 当电流密度和发光亮度分别为14 A/m2和100 cd/
Fernald前向积分用于机载激光雷达气溶胶后向散射系数反演的理论研究
陈良富, 苏林, 刘厚通
2011, 60 (6): 064204. doi: 10.7498/aps.60.064204
摘要 +
初步反演结果表明,Fernald前向积分法(FFIM)能够用于机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数的反演,但相应的理论解释没见国内外相关文献报道.根据合肥地基大气探测激光雷达2008年2月27日的探测数据模拟得到的机载激光雷达数据,对FFIE用于机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数的反演结果进行了定量分析,分析表明:当反演标定点的高度选在10 km左右时,FFIM能够用于机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演的主要原因有3个:1)Fernald前向积分方程(FFIE)分母中两项的差值一般远大于零,
电磁感应透明介质中非线性法拉第偏转
张蔚曦, 佘彦超, 王登龙
2011, 60 (6): 064205. doi: 10.7498/aps.60.064205
摘要 +
利用多重尺度法,解析地研究了V型五能级超冷原子电磁感应透明介质中弱的线偏振探测光的传播特性. 结果表明,仅考虑系统的线性效应,随着耦合光强度的增加,介质对探测光的吸收迅速减少,而探测光的传播速度逐渐增加,但比真空中的光速要低若干个数量级. 同时发现,在相同的外加磁场下探测光的非线性法拉第偏转方向与线性法拉第偏转相反,且偏转角更大. 这说明电磁感应透明介质中探测光的法拉第偏转主要是由系统的非线性效应调控.
湍流对部分相干双曲余弦高斯光束的瑞利区间的影响
季小玲
2011, 60 (6): 064207. doi: 10.7498/aps.60.064207
摘要 +
推导出了部分相干双曲余弦高斯光束在自由空间和湍流大气中传输瑞利区间的解析公式,并研究了湍流对光束瑞利区间的影响.研究表明,部分相干双曲余弦高斯光束的瑞利区间由湍流强度和光束参数等因数共同确定.湍流使得光束的瑞利区间缩短,并且湍流越强瑞利区间越短.在自由空间中,瑞利区间随光束相干参数 α 、光束参数 β 和高斯束宽 w 0的增大以及波长 λ 的减小而增大.但是, α,β 和 w 0越小以及 λ 越大,瑞利区间受湍流的影响越小.并且,当
多芯光子晶体光纤锁模激光器
方晓惠, 胡明列, 宋有建, 谢辰, 柴路, 王清月
2011, 60 (6): 064208. doi: 10.7498/aps.60.064208
摘要 +
实验研究了基于掺Yb多芯大模场面积光子晶体光纤的全正色散锁模激光器.增益光纤的18个纤芯呈六角阵列排布,等效的模场直径约为52 μm.激光器基于σ腔结构,腔内没有色散补偿元件,通过半导体可饱和吸收镜实现锁模的自启动.实验获得了平均功率为3.3 W,脉冲宽度为4.92 ps,重复频率为44.68 MHz的锁模脉冲输出,对应的单脉冲能量为74 nJ,脉冲经腔外光栅对压缩为780 fs.
光的偏振对热光关联成像的影响
张二峰, 戴宏毅
2011, 60 (6): 064209. doi: 10.7498/aps.60.064209
摘要 +
根据完全偏振光的不同偏振态和部分偏振光的不同偏振度对二阶关联函数的影响,利用统计光学理论研究了光的不同偏振性质对关联成像的可见度和信噪比的影响.研究表明,光的偏振对热光关联成像的影响体现在部分偏振光的不同偏振度上,关联成像的可见度是偏振度的二次函数,由二阶关联函数方法得到的信噪比随着偏振度增大而提高,而利用减去背景项的二阶关联函数以及二阶相干度方法得到的信噪比均与偏振度无关.
非线性光纤环镜在受激布里渊散射慢光级联系统中的可行性研究
郑狄, 潘炜
2011, 60 (6): 064210. doi: 10.7498/aps.60.064210
摘要 +
基于非线性光纤环镜(NOLM)的脉冲压缩特性,分析了NOLM在基于受激布里渊散射(SBS)慢光级联系统中对延迟脉冲的影响.利用环形结构来模拟多次级联,有效地降低了系统的复杂度,得到了在不同抽运光功率和级联次数下脉冲的延迟输出特性.理论分析表明,NOLM可以有效地抑制SBS慢光级联系统中延迟脉冲的展宽,抽运光功率决定了展宽因子的变化趋势及最终稳定值的大小,展宽因子在级联4次时趋于稳定值,恰当选取抽运光功率可实现脉冲的零展宽延迟;改变抽运光功率和级联次数可以实现延迟量的连续可调,且延迟量理论上不受限制;增大抽
苯C—H伸缩振动弱增益模式的受激拉曼散射
曹安阳, 李占龙, 姜永恒, 孙成林, 里佐威
2011, 60 (6): 064211. doi: 10.7498/aps.60.064211
摘要 +
对苯的长拉曼振动模式C—H(3060 cm-1线)伸缩振动的一阶受激拉曼散射进行了实验研究.利用在苯溶液中加入甲苯溶液,在液芯光纤内实现了苯的全对称C—H伸缩振动3060 cm-1线的受激拉曼散射.利用等离子体解释了这一增强机理.
基于高折射率断环结构的全固光子带隙光纤的设计
王爱民, 栗岩锋, 胡晓堃
2011, 60 (6): 064212. doi: 10.7498/aps.60.064212
摘要 +
设计了基于断环结构的全固光子带隙光纤,其背景材料为熔石英而断环结构由若干掺杂的高折射率介质柱构成.基于平面波展开法计算得到的态密度图和Bloch模场分布表明,该种光纤中的一个高阶带隙可以得到调节并被极大展宽,带隙调节的基本原理是断环可以同时控制包层介质柱的线偏振模式的角向和径向模式阶数.研究表明,断环中的介质柱数目决定了受影响最小的一组线偏振模式的最高角向阶数,而带隙宽度受介质柱尺寸影响很大.这一宽的高阶带隙可以用来设计带隙中心分别在800和1550 nm、带宽分别为488和944 nm的全固光子带隙光纤
中红外高双折射高非线性宽带正常色散As2 S3光子晶体光纤
王晓琰, 李曙光, 刘硕, 张磊, 尹国冰, 冯荣普
2011, 60 (6): 064213. doi: 10.7498/aps.60.064213
摘要 +
设计了一种中红外As2S3光子晶体光纤,利用多极法研究了这种光纤的双折射、色散和非线性特性.数值研究发现,该光纤在中红外波段λ = 3.625 μm处双折射B高达0.098;其x偏振方向的非线性系数γx达到了1.69 m-1 ·W-1, y偏振方向的非线性系数γy达到了0.78 m-
变系数非线性Schrödinger方程的孤子解及其相互作用
钱存, 王亮亮, 张解放
2011, 60 (6): 064214. doi: 10.7498/aps.60.064214
摘要 +
在光孤子通信和Bose-Einstein凝聚体动力学研究中,求解广义非线性Schrödinger方程是一个重要的研究方向.稳定的孤子模式具有潜在的应用,可为实验技术的实现提供依据.本文引进一种相似变换,将变系数非线性Schrödinger方程转化成非线性Schrödinger方程,并利用已知解深入研究变系数非线性Schrödinger方程解的单孤子解、两孤子解和连续波背景下的孤子解.同时通过选择不同的具体参数,给出它们的图像分析和相应的讨论.
一种确定混沌伪随机序列复杂度的模糊关系熵测度
蔡觉平, 陈小军, 李赞, 白宝明
2011, 60 (6): 064215. doi: 10.7498/aps.60.064215
摘要 +
将模糊关系的概念引入混沌伪随机序列复杂度的测度方法之中,提出了一种新的混沌伪随机序列复杂度测度方法——模糊关系熵(fuzzy relationship entropy,简记为F-REn)测度方法,并推导了F-REn的两个基本性质.仿真结果表明,该测度方法能够有效测度混沌伪随机序列的复杂度,与近似熵(ApEn)测度方法和符号熵测度方法相比,F-REn测度具有更加好的对序列符号空间的适用性、更加小的对测量维度的敏感性和更加强的对分辨率参数的鲁棒性.
交换节点基于电磁波全向辐射特性的M维空时纠错码理论
谢映海, 杨维, 许昌龙
2011, 60 (6): 064216. doi: 10.7498/aps.60.064216
摘要 +
电磁波在自由空间中的全向辐射特性在无线通信领域一直被认为是一个巨大缺点,但在网络环境下该特性可被用来提高无线通信系统的性能.考虑在一个无线网络中, M 个节点通过一个交换节点来相互交换各自信息.不同于传统传输方式,交换节点将对自己接收到的这 M 份独立信息进行联合编码,再利用电磁波全向辐射特性向所有节点同时发送相同码字.对于这种新型网络编码方式,本文给出了它对应的 M 维空时纠错码的数学定义,并证明了一些关于码本性能的基本定理,为构造性能较好的码本奠定了基础.这种同时引入空域和时域冗余的纠错码本有效地提高
基于光子晶体自准直环形谐振腔的全光均分束器
童星, 韩奎, 沈晓鹏, 吴琼华, 周菲, 葛阳, 胡晓娟
2011, 60 (6): 064217. doi: 10.7498/aps.60.064217
摘要 +
通过等频图分析并结合时域有限差分法模拟,在一个与偏振态无关的自准直光子晶体环形谐振腔中,研究发现当环形谐振腔内的光传输距离改变时,横电波(TE)和横磁波(TM)两种偏振态的光在通过环形谐振腔之后的输出将会随之变化并呈现出不同的周期性.通过选择适合的传输距离,实现了TE,TM自准直的情况下同时分束50%的结果,构成了一种基于光子晶体自准直环形谐振腔的全光均分束器.全光均分束器扩大了分束器的运用范围,也会在高密度集成光路中发挥重要的作用.
基于最差性能优化的运动声源稳健聚焦定位识别方法研究
时洁, 杨德森, 时胜国
2011, 60 (6): 064301. doi: 10.7498/aps.60.064301
摘要 +
基于被动合成孔径原理,提出了一种具有高稳健性的运动声源高分辨聚焦定位识别方法.该方法采用综合优化手段,通过矢量最大似然聚焦定位算法生成虚拟阵列坐标及数据矩阵,进而利用基于最差性能优化的稀疏虚拟阵列聚焦算法,获取稳健的高分辨定位识别效果.理论及仿真研究表明,该方法对于非匀速运动以及与基阵存在运动倾角的复杂情况具有较强的适用性,聚焦空间谱表现出更大的动态范围、更为尖锐的聚焦峰尺度以及更强的背景噪声起伏压制能力.湖上试验进一步验证,在高分辨最小方差信号无畸变响应法(MVDR)聚焦算法动态范围仅为3.5 dB的相
声悬浮液滴的表面毛细波及八阶扇谐振荡
鄢振麟, 解文军, 沈昌乐, 魏炳波
2011, 60 (6): 064302. doi: 10.7498/aps.60.064302
摘要 +
采用声悬浮方法研究了自由液滴表面的毛细波形成机理,并利用主动调制声场技术激发了液滴的八阶扇谐振荡.实验结果表明,当声场调制频率接近液滴本征频率的两倍时,液滴将由轴对称受迫振荡向非轴对称扇谐振荡模态转变.实验与理论分析证实,参数共振是毛细波与扇谐振荡的形成原因.扇谐振荡的本征频率随液滴赤道半径的增大而减小,可通过修正的Rayleigh方程来描述.
飞秒脉冲激光加热金属薄膜的理论和实验研究
王玮, 马维刚, 王海东, 张兴
2011, 60 (6): 064401. doi: 10.7498/aps.60.064401
摘要 +
超短脉冲激光加热可应用于研究材料中载能子之间的超快相互作用,同时也广泛应用于超快激光加工.此前人们提出的双温度模型和抛物一步模型都只能用于描述超短脉冲激光加热金属薄膜后热量传递过程的特定片段.基于双温度模型和傅里叶导热定律,提出普适的理论模型可用于完整描述飞秒激光加热金属薄膜/基底时的整个热量传递过程.同时在300 K温度下,采用背面抽运-表面探测瞬态热反射法实验研究了飞秒脉冲激光加热金属薄膜的热量传递过程,理论预测曲线和实验测量结果符合较好,验证了理论模型的正确性.基于此模型测量得到了金薄膜的电子-声子
Birkhoff意义下Hénon-Heiles方程的离散变分计算
刘畅, 刘世兴, 郭永新
2011, 60 (6): 064501. doi: 10.7498/aps.60.064501
摘要 +
在Birkhoff意义下研究了非线性不可积Hamilton系统——Hénon-Heiles方程的离散变分计算方法,并和辛算法及Runge-Kutta方法相比较,说明在Birkhoff意义下采用离散变分算法研究非线性不可积系统的动力学行为是合理和可行的.
磁化水的磁化机理研究
丁振瑞, 赵亚军, 陈凤玲, 陈金忠, 段书兴
2011, 60 (6): 064701. doi: 10.7498/aps.60.064701
摘要 +
研究了搅拌状态下三种磁化水的物理性质.得到水的表面张力系数、黏度和密度随磁感应强度和磁化时间均呈现多极值增减变化关系.该实验规律虽亦有多篇文献报道,但至今尚无合理解释.本文从水的分子结构和氢键的特点出发,综合应用电磁学、结构化学和热学的相关理论对水的磁化机理作了进一步研究,对磁化水表面张力系数、黏度和密度的多极值现象给出了解释.研究认为,当将水体置于200 mT以上的磁场中磁化时,电子受到磁场作用或扰动,状态发生变化,影响了电子间的相互作用,使部分氢键断裂.由于形成氢键的条件易于满足,液态水在一定温度下氢
气体、等离子体和放电物理
锗硅/硅异质结材料的化学气相淀积生长动力学模型
戴显英, 金国强, 董洁琼, 王船宝, 赵娴, 楚亚萍, 奚鹏程, 邓文洪, 张鹤鸣, 郝跃
2011, 60 (6): 065101. doi: 10.7498/aps.60.065101
摘要 +
基于化学气相淀积(CVD)的Grove理论和Fick第一定律,提出并建立了锗硅(SiGe)/硅(Si)异质结材料减压化学气相淀积(RPCVD)生长动力学模型.与以前锗硅/硅异质结材料生长动力学模型仅考虑表面反应控制不同,本模型同时考虑了表面反应和气相传输两种控制机理,并给出了两种控制机理极限情况下的模型.本模型不仅适用于低温锗硅/硅应变异质结材料生长的表征,也适用于表征高温锗硅/硅弛豫异质结材料生长的表征.将模型计算值与实验结果进行了对比,无论是625℃低温下的应变SiGe的生长,还是900℃高温下的弛豫
利用Grad-Shafranov重构方法研究磁尾通量绳的特征参量和内部结构
张永存, 沈超, 刘振兴
2011, 60 (6): 065201. doi: 10.7498/aps.60.065201
摘要 +
2009年2月21日THEMIS-C卫星在磁尾X=-15.7RE(RE为地球半径,1RE=6371 km)观测到典型的磁通量绳事件.采用Grad-Shafranov 重构技术研究该磁通量绳的特性、内部磁场和电流结构.研究表明,磁通量绳不变轴位于GSM(geocentric solar magnetospheric coordinates)坐标为(-0.3975,0.8905,0.221
355 nm纳秒紫外激光辐照下熔石英前后表面损伤的对比研究
刘红婕, 周信达, 黄进, 王凤蕊, 蒋晓东, 黄竞, 吴卫东, 郑万国
2011, 60 (6): 065202. doi: 10.7498/aps.60.065202
摘要 +
为了理解前后表面损伤不对称性的物理内涵, 利用阴影成像技术研究了纳秒紫外激光诱使熔石英光学元件表面损伤的时间分辨动力学过程.研究表明,纳秒紫外激光与熔石英作用过程中前后表面损伤的物理机理是完全不同的.前表面处空气中等离子体和冲击波较强, 等离子体的屏蔽作用抑制了余脉冲能量的沉积, 降低了元件损伤程度.而后表面处等离子体吸收激光能量膨胀, 对后表面冲击作用更为严重, 形成的等离子体电子密度可达到1023cm-3以上, 反射部分激光能量与入射的激光余脉冲干涉, 使得
Hall推力器内饱和鞘层下电子与壁面碰撞频率特性
张凤奎, 丁永杰
2011, 60 (6): 065203. doi: 10.7498/aps.60.065203
摘要 +
利用二维粒子模拟方法研究Hall推力器内电子与壁面的碰撞频率.研究发现,饱和鞘层状态下的电子与壁面的碰撞频率较经典鞘层下大大增加,甚至高出经典鞘层状态下电子与壁面碰撞频率两个数量级,这样饱和鞘层状态下电子与壁面的碰撞频率对近壁电流的贡献将不容忽略.进一步分析造成饱和鞘层状态下电子与壁面碰撞频率增加的原因后认为,饱和鞘层状态下电子与壁面碰撞频率的增加是鞘层电势降过低和壁面发射的二次电子回流造成的.
神光Ⅱ升级装置远场准直系统研究
高妍琦, 朱宝强, 刘代中, 彭增云, 林尊琪
2011, 60 (6): 065204. doi: 10.7498/aps.60.065204
摘要 +
用于实现光束调整的自动准直系统不仅是保证高功率激光装置高效、安全、可靠运行的关键子系统,同时也是保证光束近场和远场质量的关键要素之一. 通过巧妙的光栅制作和照明成像系统设计,实现了高精度、模块化的远场准直系统. 其特点在于利用光栅的衍射特性,实现了远场焦斑和基准的同时离轴取样. 此系统在神光Ⅱ升级装置预放系统的实验结果表明,其光栅基准的复位精度优于8 μm,准直过程中基准的抖动低于0.59 μm;准直完成后,焦斑中心和基准中心的最大偏差优于10 μm. 此系统在实现了高精度取样、准直的前提下,不仅降低了对
介质阻挡放电丝结构转变中的缺陷研究
董丽芳, 李树峰, 范伟丽
2011, 60 (6): 065205. doi: 10.7498/aps.60.065205
摘要 +
在介质阻挡放电中,对放电丝结构从四边形向四边形格子态结构转变中的缺陷进行了研究.实验发现,在四边形向四边形格子态结构的转化中,存在两种缺陷:角缺陷及错位缺陷.为了研究缺陷的形成机理,实验测量了四边形格子态结构中不同放电丝的发光信号,结果发现八边形晶胞的中心放电丝发光强度强于边缘放电丝发光强度.通过引入准势场,研究了放电丝之间的相互作用及其对放电丝结构转变的影响,并由此分析了在转变过程中出现的缺陷,结果与实验符合得很好.
介质阻挡放电跃变升压模式下靶波斑图研究
董丽芳, 岳晗, 范伟丽, 李媛媛, 杨玉杰, 肖红
2011, 60 (6): 065206. doi: 10.7498/aps.60.065206
摘要 +
在大气压氩气介质阻挡放电中,首次通过跃变外加电压得到了稳定的靶波斑图.实验分别研究了跃变再缓变和直接跃变升压模式下靶波斑图的稳定性和波长选择.研究发现,跃变再缓变升压之后得到的靶波斑图不稳定,其与螺旋波相互转换.在这种转换中,靶波每次出现的时间为几十毫秒.直接跃变升压得到的靶波斑图稳定性明显增强,其稳定时间通常为5 min以上.比较不同升压模式下靶波斑图的波长,发现直接跃变升压模式下波长随电压升高减小较快.综上表明,升压模式对靶波斑图的稳定性和波长都有影响.
凝聚物质:结构、力学和热学性质
铒离子注入碳化硅的射程和退火行为研究
秦希峰, 梁毅, 王凤翔, 李双, 付刚, 季艳菊
2011, 60 (6): 066101. doi: 10.7498/aps.60.066101
摘要 +
用300—500 keV能量的铒(Er)离子注入碳化硅(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Er离子注入6H-SiC晶体的平均投影射程Rp和射程离散ΔRp,将测出的实验值和TRIM软件得到的理论模拟值进行了比较,发现Rp的实验值与理论值符合较好,ΔRp的实验值和理论值差别大一些
KTP(001)晶体分光性能研究
赵佳, 崔明启, 赵屹东, 周克瑾, 郑雷, 朱杰, 孙立娟, 陈凯, 马陈燕
2011, 60 (6): 066102. doi: 10.7498/aps.60.066102
摘要 +
根据同步辐射光源对软X射线分光晶体的性能要求,分析了软X射线能区常用分光晶体的性能优劣,指出对于晶格常数值大的分光晶体,KTP(KTiOPO4)(011)是该能区比较理想的分光晶体. 同时提出了一种利用同步辐射光源测量晶体衍射效率的实验方法,指出光源的发散度与晶体的衍射效率密切相关. 测量了KTP(011)晶体的晶格常数,给出了KTP(011)晶体的实测衍射效率.
碳纳米管熔接金电极的分子动力学模拟
左学云, 李中秋, 王伟, 孟利军, 张凯旺, 钟建新
2011, 60 (6): 066103. doi: 10.7498/aps.60.066103
摘要 +
利用分子动力学模拟方法,研究了单壁碳纳米管与Au电极的高温熔接. 模拟结果表明,用端口吸附了Au团簇的碳纳米管在高温下能很好地与Au电极熔接. 首先将Au团簇放置于碳纳米管开口处进行高温退火,退火温度在1100 K左右,Au团簇部分Au原子进入碳纳米管管内,吸入碳纳米管中的Au原子形成壳层螺旋结构的Au纳米线,管外Au团簇呈无定形结构. 然后将吸附了Au团簇的碳纳米管与Au电极进行熔接,高温退火后,碳纳米管与Au电极表面之间形成了稳固的熔接,熔接最佳温度在800 K左右.
体心立方Ta的广义面错能及在Ⅱ型裂纹尖端初始塑性研究中的应用
梅继法, 黎军顽, 倪玉山, 王华滔
2011, 60 (6): 066104. doi: 10.7498/aps.60.066104
摘要 +
基于嵌入原子势考察体心立方(bcc)金属Ta的广义层错能和广义孪晶能并获得广义层错能和广义孪晶能曲线. 研究表明,bcc Ta的广义层错能曲线与面心立方金属的广义层错能曲线有明显差异,Ta的广义层错能曲线不存在明显的能量极小值,位错主要以全位错的形式发射. 不同原子厚度的广义孪晶能曲线表明4个原子层的孪晶能曲线开始出现亚稳定的能量极小值,5个原子层的孪晶能曲线出现稳定的能量极小值. 为进一步验证广义层错能和广义孪晶能曲线揭示的塑性变形机理,采用准连续介质力学多尺度方法研究Ⅱ型裂纹尖端的初始塑性变形过程.
退火对AlTiN多层薄膜结构及力学性能影响
罗庆洪, 娄艳芝, 赵振业, 杨会生
2011, 60 (6): 066201. doi: 10.7498/aps.60.066201
摘要 +
使用TiAl合金靶,利用中频反应磁控溅射系统,通过交替改变氮气流量的方法,在高速钢(W18Cr4V)基体上沉积了一组氮含量周期性改变的AlTiN多层薄膜,并分别在600,700和800 ℃下真空退火热处理. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和高分辨透射电镜等方法研究了沉积态和退火态AlTiN多层薄膜组织和微观结构;AlTiN多层薄膜的力学和膜基结合性能用纳米压痕硬度仪、摩擦磨损仪以及划痕试验仪得到. 研究表明,采用沉积过程中周期改变氮气流量的方法,可以制备出稳定的、力学性能良好的AlTiN多层薄膜. 80
池沸腾中气泡生长过程的格子Boltzmann方法模拟
蒋方明, 李隆键, 廖全, 曾建邦
2011, 60 (6): 066401. doi: 10.7498/aps.60.066401
摘要 +
在通过引入精确差分方法的单组分多相格子Boltzmann模型的基础上耦合能量方程,并考虑流体与固壁间的相互作用力来调节气泡与固壁间的接触角,从而建立了一种新的描述气液相变的格子Boltzmann理论模型. 为验证该模型的正确性,利用其对工质为水的相变过程进行了模拟,发现模拟结果与实验值符合良好;进而利用其验证Laplace定律,发现计算所得的水的表面张力与实验值甚为符合. 为考察该模型处理复杂相变问题的能力,利用其对工质为水的池沸腾中的气泡生长过程进行模拟,发现气泡脱离直径与g-0
基于Wenzel模型的粗糙界面异质形核分析
郑浩勇, 王猛, 王修星, 黄卫东
2011, 60 (6): 066402. doi: 10.7498/aps.60.066402
摘要 +
异质形核是形核发生的主要形式. 经典形核理论对基底界面作了理想化平面假设,然而实际异质形核体系中理想平直的固体界面是不存在的,这导致了异质形核描述与实际情况的偏差. 考察了固相晶胚在非平整界面上的异质形核过程,基于Wenzel润湿模型,分析了非理想界面的粗糙度因子对固相晶胚形核功的影响规律. 结果表明:当基底与晶核之间的本征润湿角小于90°时,基底界面越粗糙越有利于形核;本征润湿角大于90°时,基底界面越粗糙越不利于形核. 同时,游离晶胚在基底上润湿是球冠晶胚形成的重要途径,粗糙界面润湿过程中界面自由能的
远场来流条件下过冷熔体球晶生长的稳定性
曹斌, 林鑫, 黄卫东
2011, 60 (6): 066403. doi: 10.7498/aps.60.066403
摘要 +
建立了远场来流条件下过冷熔体球晶生长的温度场和浓度场稳态模型,分析了对流对球晶周围温度场和浓度场的影响,并以Trivedi的纯扩散球晶稳定性判据为基础,推导出远场来流条件下过冷熔体球晶生长的临界稳定性判据. 研究表明:远场来流条件下,迎流面的扰动振幅增加速率明显大于背流面的扰动振幅增加速率. 振幅增加速率最大值对应的扰动阶次从迎流面到背流面逐渐减小,随着球晶半径增加而增大. 对流使迎流面的稳定性降低,背流面的稳定性增大. 随着流速的增加,球晶的临界稳定半径减小.
纳米多晶铁的冲击相变研究
马文, 经福谦, 张亚林, 祝文军
2011, 60 (6): 066404. doi: 10.7498/aps.60.066404
摘要 +
利用分子动力学方法研究了不同晶粒度的纳米多晶铁在冲击压缩下的结构相变过程,模拟结果表明:纳米多晶铁的冲击结构相变(由体心立方(bcc)结构 α 相到六角密排(hcp)结构 ε 相)发生的临界冲击应力在15 GPa左右.纳米多晶铁在经过弹性压缩变形后,晶界导致的塑性变形开始发生,然后大多数相变从晶界成核并最终发展为大规模相变.不同变形过程在应力和粒子速度剖面上能得到清晰的体现,并通过微观原子结构分析分辨.冲击压缩后的微观结构以晶界原子和以fcc结构原子充当孪晶界的hcp原子为主.晶粒度明显影响晶界变形及相变
纳米颗粒与纳米块材摩尔定压热容的理论计算
陈慧敏, 刘恩隆
2011, 60 (6): 066501. doi: 10.7498/aps.60.066501
摘要 +
探讨了纳米颗粒和纳米块材摩尔定压热容 CP(T)的理论计算方法,提出了利用纳米颗粒的熔点数据来计算纳米颗粒的德拜(Debye)温度、体膨胀系数和CP(T)的理论公式,以铜纳米颗粒为例,CP(T)的理论计算值与实验值符合较好;提出了纳米块材的Debye温度随块材密度变化的关系式,随着块材密度减小,Debye温度降低;铜纳米块材CP(T)的理论计算值与实验值也符合较好;纳米块材的体
TiO2/ZnO纳米薄膜界面热导率的分子动力学模拟
杨平, 吴勇胜, 许海锋, 许鲜欣, 张立强, 李培
2011, 60 (6): 066601. doi: 10.7498/aps.60.066601
摘要 +
采用平衡分子动力学方法及Buckingham势研究了金红石型TiO2薄膜与闪锌矿型ZnO薄膜构筑的纳米薄膜界面沿晶面[0001](z轴方向)的热导率.通过优化分子模拟初始条件中的截断半径rc和时间步后,计算并分析了平衡温度、薄膜厚度、薄膜截面大小对热导率的影响.研究表明,薄膜热导率受薄膜温度和厚度的影响很大,当温度由300 K升高600 K时,薄膜的热导率逐渐减小;当薄膜厚度由1.8 nm增大到5 nm时,热导率会逐渐增大;并在此基础
Al表面的"类液"结构及其自扩散通道
路文江, 谢勇, 汤富领, 陈功宝
2011, 60 (6): 066801. doi: 10.7498/aps.60.066801
摘要 +
应用分子动力学方法,采用嵌入势模型在熔点下和熔点上对Al(001),(110)和(111)表面的原子结构和自扩散现象进行研究.发现这些表面的第一层原子在低于熔点时,Al(110)面在700±10 K,Al(001)面在 860±10 K,Al(111)面在 930±10 K呈现明显自扩散且最终转变为"类液"结构,而其余各层仍保留有序状态.对这种"类液"结构进行均方位移、结构有序参数、径向分布函数和z向粒子密度分析,发现其结构和扩散行为与熔化的Al表面不同,并能在一定温度区间稳定存在.在"类液
ZnO(0001)表面吸附B的电子结构和光学性质研究
张宇飞, 郭志友, 曹东兴
2011, 60 (6): 066802. doi: 10.7498/aps.60.066802
摘要 +
采用基于密度泛函理论的总体能量平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似,对清洁ZnO(0001)表面及B/ZnO(0001)吸附体系进行了几何结构优化,计算了B/ZnO(0001)吸附体系的吸附能、能带结构、电子态密度和光学性质.计算结果表明:B在ZnO(0001)表面最稳定的吸附位置是T4位.吸附后B/ZnO(0001)吸附体系表面带隙有所减小,表面态的组成发生变化,n型导电特性有一定程度的减弱,同时,对紫外光的吸收能力显著增强.
工作压强对硅掺杂辉光放电聚合物结构和性能的影响
李萍, 张颖, 何智兵, 闫建成, 唐永建
2011, 60 (6): 066803. doi: 10.7498/aps.60.066803
摘要 +
采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下制备了掺硅的辉光放电聚合物(Si-GDP)薄膜.并采用傅里叶变换红外吸收光谱和X射线光电子能谱(XPS)对Si-GDP薄膜进行了表征,分析了压强变化对其内部结构及成分的影响.利用紫外—可见光谱对Si-GDP薄膜的光学带隙进行了分析.结果表明:Si-GDP薄膜中Si元素主要以Si—C,Si—H,Si—O,Si—CH3的键合形式存在;随着工作压强的增大,薄膜中Si—C键相对含量先减小后增加;从Si-GDP薄膜的XPS分析可以发现,C—C与C C含
高能氮离子轰击对四面体非晶碳膜的表面改性和摩擦系数影响的研究
陈仙, 杨立, 王炎武, 王晓艳, 赵玉清, 韩亮
2011, 60 (6): 066804. doi: 10.7498/aps.60.066804
摘要 +
利用过滤阴极真空电弧技术制备了sp3键含量不小于80%的四面体非晶碳(ta-C)膜.利用冷阴极潘宁离子源产生不同能量的氮离子对制备的ta-C薄膜进行轰击,通过X射线光电子能谱和原子力显微镜对薄膜表面结构与形貌进行分析研究.研究表明,随着氮离子的轰击能量的增大,薄膜中的CN键结构略有增大,形成了轻N掺杂;同时,在薄膜表层发生了sp3键结构向sp2键结构的转化;薄膜的表面粗糙度在经过氮离子轰击后从0.2 nm减小至0.18 nm,然后随着轰击能
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
钴磷族化合物BaT2P2和BaT2As2(T=Co, Rh, Ir) 的电子结构
钱玉敏, 徐刚
2011, 60 (6): 067101. doi: 10.7498/aps.60.067101
摘要 +
基于密度泛函理论(DFT)在广义梯度(GGA)下计算了钴磷族化合物BaT2P2和BaT2As2(T=Co, Rh, Ir)的电子结构.研究发现在BaCo2P2和BaCo2As2中,由于范霍夫畸点位于费米面附近使得费米能级处的态密度非常高,从而导致由斯通纳机理引起的巡游铁磁不稳定性.在从Co到
固态二氧化碳电子结构及性能的理论研究
屈年瑞, 高发明
2011, 60 (6): 067102. doi: 10.7498/aps.60.067102
摘要 +
采用基于赝势平面波理论的第一性原理计算方法,研究了9种结构的固态二氧化碳的结构和性质.经过结构的几何优化,得到α石英稳定结构晶格常数与他人的计算值基本一致.通过对平衡态能量的分析,我们得出β方石英(cristobalite)结构是能量最低的结构.这与文献的研究结果一致.对弹性性质的计算结果表明,除了超石英(stishovite)和立方黄铁矿(cubic-pyrite)结构之外,其他的结构都是弹性稳定的.利用基于Mulliken轨道重叠布居数的共价固体本征硬度计算方法,预测了各个结构的本征硬度值.结果表明,
Mg和Zn掺杂CuAlS2电子结构的分析
万文坚, 姚若河, 耿魁伟
2011, 60 (6): 067103. doi: 10.7498/aps.60.067103
摘要 +
从能带结构和态密度分析了黄铜矿CuAlS2的电子结构.对比未掺杂CuAlS2,从晶体结构、电子结构、电荷密度分布讨论了Mg和Zn替位Al掺杂对CuAlS2的影响.结果表明:Mg和Zn掺杂CuAlS2都导致晶格常数增大,Mg掺杂晶胞体积增大更多;掺杂在价带顶引入受主态,形成p型电导;Mg掺杂比Zn掺杂的受主能级电离能略小;而Zn掺杂CuAlS2体系总能更低,晶格结构更稳定.
β-Zn4Sb3/Zn1-δAlδO复合材料的制备及热电性能研究
周丽梅, 李炜, 蒋俊, 陈建敏, 李勇, 许高杰
2011, 60 (6): 067201. doi: 10.7498/aps.60.067201
摘要 +
采用真空熔融淬火结合放电等离子烧结工艺制备了单相β-Zn4Sb3以及β-Zn4Sb3/Zn1-δAlδO复合热电材料,其中第二相Zn1-δAlδO(AZO)的含量分别为0.2 wt%,0.4 wt%和0.7 wt%.对材料的相组成和微结构进行了表征,并在300—673 K的温度

编辑推荐

指数掺杂结构对透射式GaAs光电阴极量子效率的影响研究
张益军, 牛军, 赵静, 邹继军, 常本康
2011, 60 (6): 067301. doi: 10.7498/aps.60.067301
摘要 +
通过在一维连续性方程光电子产生函数项中加入短波约束因子,修正了指数掺杂和均匀掺杂透射式GaAs光电阴极量子效率公式.利用修正的透射式阴极量子效率公式分别拟合制备的指数掺杂和均匀掺杂透射式阴极量子效率实验曲线,符合得很好.另外拟合得到的阴极性能参数表明,由于内建电场的作用,指数掺杂阴极的性能要好于均匀掺杂阴极,指数掺杂结构能够明显提高透射式阴极的量子效率.
纳米VOx薄膜在空气中的电学特性退化研究
罗振飞, 吴志明, 许向东, 王涛, 蒋亚东
2011, 60 (6): 067302. doi: 10.7498/aps.60.067302
摘要 +
采用射频磁控溅射法在氮化硅衬底上沉积纳米VOx薄膜,利用X射线衍射、原子力显微镜分别对薄膜的结晶形态及表面形貌进行表征.研究了纳米VOx薄膜在空气中长时间暴露后的方块电阻、热滞回线等电学特性的变化情况,并分析这些变化给器件带来的影响.利用X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪分析对比新制与久置薄膜的组分及分子结构差异.研究表明,暴露在空气中的纳米VOx薄膜方块电阻增大是因为低价钒离子被吸附氧原子氧
La0.88 Te0.12 MnO3/Si异质结的整流和光伏特性研究
陈鹏, 金克新, 陈长乐, 谭兴毅
2011, 60 (6): 067303. doi: 10.7498/aps.60.067303
摘要 +
采用脉冲激光沉积法制备了La0.88Te0.12MnO3(LTMO)/Si异质结,该异质结具有光生伏特效应和良好的整流特性.光生电压在394 μs的时间内很快增加到最大值然后逐渐减小.在T=80 K时,光生电压的最大值大约是13.7 mV.随着温度的升高,热涨落致使光生电压最大值总体呈现减小趋势,而且是非线性减小,这主要是由LTMO层发生金属绝缘体转变而导致的LTMO层能带结构的变化引起的.
H2 气对脉冲磁控溅射铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响
李林娜, 陈新亮, 王斐, 孙建, 张德坤, 耿新华, 赵颖
2011, 60 (6): 067304. doi: 10.7498/aps.60.067304
摘要 +
实验采用脉冲磁控溅射法制备铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜.为了进一步提高AZO薄膜的光电性能,在溅射过程中加入一定流量的氢气,以高纯ZnO ∶Al2O3陶瓷靶为溅射靶材,制备AZO/H透明导电薄膜.通过测试薄膜的结构特性、表面形貌及其光电性能,详细地研究了氢气流量对AZO薄膜性能的影响.溅射过程中引入氢气,可以促进薄膜的晶化,提高薄膜的迁移率和透过率(400—1100 nm).采用纯氩气溅射制备AZO薄膜的电阻率为5.664×10-4 Ω·cm
截面形状对快电子激发纳米双线表面等离激元的影响
王垒, 蔡卫, 谭信辉, 向吟啸, 张心正, 许京军
2011, 60 (6): 067305. doi: 10.7498/aps.60.067305
摘要 +
采用边界元方法研究了快电子在金属纳米双线中激发间隙表面等离激元(SPP)的性质,比较了在不同横截面形状(包括圆形、尖劈形和不规则形状)下电子所激发SPP的不同.研究表明:在以上波导结构中,快电子都能激发具有较长传播距离和较好局域性的低阶单级-单级耦合的间隙等离激元模式;同时通过对波导无量纲价值参数的比较,发现快电子在纳米双线中激发间隙等离激元对双线波导的横截面形状要求不高,横截面形状真正影响的是高阶等离激元模式的激发,而且快电子在截面形状为尖劈的双线波导中能激发局域性更强的间隙SPP.该研究将对实验中利用
有机-无机杂化钙钛矿自组装量子阱结构的能带调控和光电性能的研究
郑莹莹, 邓海涛, 万静, 李超荣
2011, 60 (6): 067306. doi: 10.7498/aps.60.067306
摘要 +
有机-无机杂化钙钛矿材料具有分子尺度上调节能带结构的特点,在光、电、磁等领域均表现出了优异的性能.通过简单的旋涂方法,成功的制备了具有不同无机层层数的杂化钙钛矿材料(C6H13NH3)2(CH3NH3)n-1PbnI3n+1 (简写为C6Pb
基于相变原理模拟红色顶发射有机电致发光器件的出光性能
李慧盈, 段羽
2011, 60 (6): 067307. doi: 10.7498/aps.60.067307
摘要 +
研究了有机发光器件(organic light emitting diodes, 简记为OLED)半透明电极上形成的反射相移对OLED光谱产生调制现象.以红色微腔结构顶发射OLED(top emitting OLED,TOLED)为例,基于微腔理论和传输矩阵理论建立物理模型,采用计算机数值模拟方法,得出结果表明器件发光光谱的调制作用不只局限于有机层厚度,也和反射相移有关.通过改变覆盖到顶电极表面的有机层厚度的简单方法,可以实现对顶电极反射相移的调节,从而改变TOLED光学性能.这一结果为进一步改善器件的性
高磁导率材料FeCuNbSiB对超磁致伸缩/压电层合材料磁电性能的影响
陈蕾, 李平, 文玉梅, 王东
2011, 60 (6): 067501. doi: 10.7498/aps.60.067501
摘要 +
采用超磁致伸缩材料TbxDy1-xFe2(x≈0.3)(Terfenol-D)、压电材料PbZrxTi1-xO3(PZT)和高磁导率材料FeCuNbSiB构造了新型的层合结构.由于引入高磁导率材料FeCuNbSiB改变了Terfenol-D的内部磁场分布,并且在磁场作用下,FeCuNbSiB发生形变对Terfenol-D产生应力,增大了Terfeno
Al掺杂ZnO薄膜的厚度对其结构及磁学性能的影响
张海峰, 刘力虎, 徐芹, 孙会元, 岂云开, 顾建军
2011, 60 (6): 067502. doi: 10.7498/aps.60.067502
摘要 +
采用直流磁控共溅的方法在玻璃基底上制备了不同厚度的Al掺杂ZnO薄膜,并在真空和空气中分别退火.利用X射线衍射仪(XRD)和物理性能测量仪(PPMS)对系列薄膜的结构和磁性进行了表征.XRD结果显示:随着膜厚的增加,晶粒尺寸逐渐增大,薄膜的内应力逐渐减小.在空气退火的薄膜样品中观察到了室温的铁磁性,薄膜的饱和磁化强度Ms 随着膜厚的增加而增大,而矫顽力Hc却随着膜厚的增加而减小.
压应力对Fe0.81 Ga0.19单晶磁化和磁致伸缩的影响
张辉, 曾德长, 刘仲武
2011, 60 (6): 067503. doi: 10.7498/aps.60.067503
摘要 +
研究了Fe0.81Ga0.19合金单晶沿[100]方向的磁机械效应和磁致伸缩效应.基于Stoner-Wohlfarth模型,通过数值计算获得了在压应力和外磁场联合作用下磁化强度的方向余弦.研究表明,随着压应力的增加,退磁态下合金中的磁各向异性会由三轴各向异性向双轴各向异性转变.这使得合金中 90° 畴的体积分数增加,导致磁致伸缩效应增大.
纵向极化与磁化叠层复合材料磁电效应理论及计算
鲍丙豪, 骆英
2011, 60 (6): 067504. doi: 10.7498/aps.60.067504
摘要 +
基于纵向极化压电材料及纵向磁化磁致伸缩材料的压电和压磁方程与磁电元件运动方程,给出磁电元件开路电压表达式;鉴于压电材料高输出阻抗的特点,考虑测试仪器的有限输入阻抗和传输信号引线电缆电容,通过建立等效电路模型推出了非开路情况下磁电电压计算式,取不同材料参数对磁电电压进行了数值计算.研究表明,材料参数、电路参数对输出电压均产生影响.对磁伸材料两端面受非均匀偏置磁场产生外力的非自由边界磁电效应进行研究发现,恒外力作用使压电元件产生不可检测的稳恒电压.
类花状ZnO-CoFe2 O4 复合纳米管束的制备及其电磁波吸收特性
付乌有, 曹静, 李伊荇, 杨海滨
2011, 60 (6): 067505. doi: 10.7498/aps.60.067505
摘要 +
在90 ℃水溶液中采用两步晶体生长法制备出类花状ZnO-CoFe2O4复合纳米管束.ZnO纳米管束的管壁厚度大约为60 nm,管的直径大约为350 nm,CoFe2O4纳米颗粒连续包覆在ZnO纳米管束的表面,CoFe2O4纳米颗粒尺寸小于40 nm, 壳层厚度随着CoFe2O4在ZnO-CoFe2O4
复合薄膜NiFe2 O4-BiFeO3 中的磁电耦合
岂云开, 顾建军, 刘力虎, 徐芹, 张惠敏, 孙会元
2011, 60 (6): 067701. doi: 10.7498/aps.60.067701
摘要 +
采用化学溶液沉积法(CSD)在Au/Ti/SiO2/Si衬底上通过自组装生长制备了BiFeO3-NiFe2O4 (BFO-NFO)多铁性复合薄膜.X射线衍射图谱(XRD)显示形成了分离的钙钛矿结构的铁电相BFO和尖晶石结构的铁磁相NFO. NFO的引入导致复合薄膜的泄漏电流减小,剩余极化强度增加.相比于纯BFO薄膜,0.25NFO-0.75BFO样品泄漏电流下降了约两个数量级,剩余极化强度( M
Sr0.6Ba0.2Ca0.2Al2O4 ∶Eu,Dy的制备与长余辉发光性能研究
王银海, 胡义华, 谢伟, 张军, 邹长伟, 李达, 邵乐喜
2011, 60 (6): 067801. doi: 10.7498/aps.60.067801
摘要 +
采用高温固相法制备了Ca,Ba共掺的Sr0.6Ba0.2Ca0.2Al2O4 ∶Eu2+0.01, Dy3+0.02和单掺Ba的Sr0.6Ba0.4Al2O4 ∶Eu2+0.01,
Ca2GeO4 ∶Eu3+ 的电子结构和紫外-真空紫外发光特性的研究
秦青松, 于明汇, 周宏亮, 周美娇, 项晓天, 李晓的, 曾俊玺, 张加驰
2011, 60 (6): 067802. doi: 10.7498/aps.60.067802
摘要 +
采用高温固相法合成了发光材料Ca2GeO4 ∶Eu3+ ,并详细研究了其紫外-真空紫外发光特性. 发现并解释了Eu3+ 离子在空气中的自还原以及在不同波长激发下的颜色转换现象. Ca2GeO4 ∶Eu3+ 在163—230和301,466 nm处具有强激发带,表明Ca2GeO4 ∶Eu3+
纳米Fe3 O4 颗粒的正电子湮没谱学研究
许红霞, 郝颖萍, 韩荣典, 翁惠民, 杜淮江, 叶邦角
2011, 60 (6): 067803. doi: 10.7498/aps.60.067803
摘要 +
测量了磁性纳米Fe3O4颗粒的X射线衍射谱(XRD)、正电子湮没寿命谱(PALS)和符合多普勒展宽谱(CDBS),研究了不同压力和退火温度对磁性纳米Fe3O4颗粒物相、电子结构、缺陷及电子动量分布等的影响. XRD,PALS,CDBS测量结果表明:纳米Fe3O4颗粒的缺陷浓度随压力的增加而增大,但物相和缺陷类型并未发生变化;磁性纳米Fe3O4<
超短脉冲激光在电介质材料中传输及破坏深度微观理论计算
李东海, 陈发良
2011, 60 (6): 067804. doi: 10.7498/aps.60.067804
摘要 +
基于Fokker-Planck方程和激光传输方程建立超短脉冲激光在电介质材料中的传输及材料破坏理论模型,计算材料内不同位置处导带电子数密度及激光电场强度随时间的变化,进而得到激光的反射率、透射率及沉积率随激光能量密度的变化特征.选取导带电子数密度阈值作为材料破坏的判断条件,计算了不同激光能量密度下的破坏深度,发现破坏深度随激光能量密度的变化曲线呈现先增长后减小,讨论了激光能量沉积特性对破坏深度的影响.计算最大破坏深度随激光脉宽的变化发现,激光脉宽越短则最大破坏深度越小.
MoO3在多孔γ-Al2 O3中固熔分散的研究
康婷霞, 毕翱翔, 朱俊
2011, 60 (6): 067805. doi: 10.7498/aps.60.067805
摘要 +
用MoO3与多孔γ-Al2O3载体以机械混合法制备了一系列MoO3/γ-Al2O3样品.用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱分析、综合热分析(TG/DTA)和正电子湮没谱学研究了MoO3加载于γ-Al2O3后固熔分散过程.分别测量了不同含量的MoO3/γ-Al2
物理学交叉学科及有关科学技术领域
磷离子注入纳米金刚石薄膜的n型导电性能与微结构研究
胡晓君, 胡衡, 陈小虎, 许贝
2011, 60 (6): 068101. doi: 10.7498/aps.60.068101
摘要 +
系统研究了磷离子注入并在不同温度退火后的纳米金刚石薄膜的微结构和电学性能.研究表明,当退火温度达到800 ℃以上时,薄膜呈良好的n型电导.Raman光谱和电子顺磁共振谱的结果表明,薄膜中金刚石相含量越高和完整性越好,薄膜电阻率越低. 这说明纳米金刚石晶粒为薄膜提供了电导.1000 ℃退火后,薄膜晶界中的非晶石墨相有序度提高,碳悬键数量降低,薄膜电阻率升高.薄膜导电机理为磷离子注入的纳米金刚石晶粒提供了n型电导,非晶碳晶界为其电导提供了传输路径.
a-Si ∶H/SiO2多量子阱材料制备及其光学性能和微结构研究
马小凤, 王懿喆, 周呈悦
2011, 60 (6): 068102. doi: 10.7498/aps.60.068102
摘要 +
利用等离子体增强化学气相沉积技术制备了a-Si ∶H/SiO2多量子阱结构材料.对a-Si ∶H/SiO2多量子阱样品分别进行了3种不同的热处理,其中样品经1100 ℃高温退火可获得尺寸可控的nc-Si:H/SiO2量子点超晶格结构,其尺寸与非晶硅子层厚度相当.比较了a-Si ∶H/SiO2多量子阱材料与相同制备工艺条件下a-Si ∶H材料的吸收系数,在紫外/可见短波段前者的吸收系数明显增大,光学吸收边蓝移,说明该材料
界面动力学对过冷熔体中球晶生长界面形态的影响
王自东, 谢建新, 陈明文, 倪锋, 王艳林
2011, 60 (6): 068103. doi: 10.7498/aps.60.068103
摘要 +
考虑了在非平衡凝固条件下球晶生长过程中界面动力学系数随界面温度的变化,利用渐近分析方法求出了在过冷熔体中球晶生长温度场和界面的近似解析解,研究了非线性界面动力学过冷对于过冷熔体中球晶界面形态和生长速度的影响.研究表明,界面动力学系数越大,球晶的生长速度越快; 反之,表明界面动力学系数越小,球晶的生长速度越慢.与忽略界面动力学的情形比较,在球晶生长过程中依赖于界面温度变化的界面动力学显著地减缓了晶体生长的速度.
晶粒生长演变相场法模拟界面表达的物理模型
宗亚平, 吴艳, 张宪刚, 王明涛
2011, 60 (6): 068201. doi: 10.7498/aps.60.068201
摘要 +
讨论了当前固态组织演变过程的相场法模拟模型,论证了相场法中界面的概念以及模型中界面的各种处理方法,以AZ31镁合金再结晶系统为例,研究了模型参数取值对界面特征的影响,提出了晶界作用域的概念,阐述了晶界作用域就是相场模型中界面处有序化变量的变化范围,其物理意义是界面能量的分布范围,并对应于成分界面偏析的范围.模拟得出,晶界作用域宽度主要由梯度项系数决定,晶界能则由梯度项系数和耦合项系数共同决定.对于AZ31镁合金,模拟研究了晶界作用域宽度取值的合理性和对显微组织影响的关系,得出取值为1.18 μm时,模拟符
熔融盐法合成锂离子电池正极材料纳米LiNiO2
白莹, 王蓓, 张伟风
2011, 60 (6): 068202. doi: 10.7498/aps.60.068202
摘要 +
采用熔融盐法,在较低的温度和较短的时间制备了符合理论化学计量比的纳米LiNiO2.研究表明,经过空气中的低温预烧,可以使制备的纯相纳米LiNiO2具有更加优良的结晶性能和更佳的电化学特性.添加预烧步骤前后所得最终产物的初始容量分别为151和148 mAh ·g-1,经过100周的循环,容量衰减到55和118 mAh ·g-1,容量保持率分别为36.4%和79.7%.原因在于预烧后再进行煅烧降低了阳离子无序度,减少了混杂
合成孔径雷达资料反演海面风场的正则化方法研究
姜祝辉, 黄思训, 何然, 周晨腾
2011, 60 (6): 068401. doi: 10.7498/aps.60.068401
摘要 +
针对基于散射计地球物理模型函数的合成孔径雷达资料反演海面风场中背景风向存在很大误差的问题,提出了利用正则化方法反演海面风场,并通过L曲线准则对正则化参数进行最优选择,然后对该方法进行仿真试验.试验结果显示,正则化方法反演海面风场的风速和风向的反演精度均优于变分同化方法,分析不同真实风向情况下的反演精度表明,真实风向在45°和135°附近时,风速反演的精度高,真实风向在0°和90°时,风向反演的精度高,这种现象与地球物理模型函数中后向散射截面相对于风向的导数相关.
带状注速调管注波互作用及其计算程序的研究
阮存军, 罗积润, 阮望, 赵鼎, 张小锋
2011, 60 (6): 068402. doi: 10.7498/aps.60.068402
摘要 +
针对带状注速调管中采用非轴对称性大宽高比带状电子注的特点,建立了2.5维窄带宏粒子模型,编写了注波互作用模拟分析程序.以一支百兆瓦级带状注速调管模拟设计为例,对程序的计算能力和效果进行了检验,结果与三维PIC软件有较好的可比性,且计算效率有很大幅度提升,适用于带状注速调管注波互作用系统的初步设计和参数优化过程.
基于电子注可回收能力的空间行波管慢波结构的优化设计
肖刘, 刘濮鲲, 易红霞, 郝保良, 李飞, 李国超
2011, 60 (6): 068403. doi: 10.7498/aps.60.068403
摘要 +
探索了一种行波管效率提高的优化设计方法.该方法在不降低电子效率的前提下,对慢波结构进行优化以获得互作用后电子注能量台阶状的分布,为研制高回收效率的收集极奠定基础.提出了用最大可回收效率表示的目标函数来衡量电子注的可回收能力.与单纯以电子效率为目标的慢波结构优化相比,以电子注可回收能力最大化为目标的慢波结构优化,不仅能在工作频带内提高总效率,而且行波管的非线性指标没有明显降低,小信号增益却有较大的提高.
单壁碳纳米管吸附氧分子的电子输运性质理论研究
陈有为, 郑继明, 任兆玉, 赵佩, 郭平
2011, 60 (6): 068501. doi: 10.7498/aps.60.068501
摘要 +
用基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡态格林函数方法对(4,4)单壁碳纳米管及其吸附氧气分子情况下的平衡态和非平衡态电导性质进行了研究. 发现在小于2 V的偏压下,系统对电压的增加呈现两种不同增长速率的电流响应,其中电压小于1.1 V时电流增加速率较大;而当电压大于该值后,电流对电压增加速率变缓. 吸附的氧分子提供双重的作用,一方面氧分子提供的能级有利于电子隧穿中心散射区;另一方面氧分子的电子态会破坏碳管的平移对称性,从而降低电子对系统的透射能力.
Si基碲镉汞光伏探测器的深能级研究
胡晓宁, 张姗
2011, 60 (6): 068502. doi: 10.7498/aps.60.068502
摘要 +
通过变温I-V测试方法对中波Si基碲镉汞光伏探测器的深能级进行了研究. 首先在产生-复合电流为主导电流机理范围内对Si基碲镉汞探测器的I-1/(kBT)曲线拟合,得到-0.01 V偏压下单元Si基碲镉汞器件的深能级Eg/4.然后对不同偏压下的实验数据进行了拟合、比较,发现不同偏压下起主导作用的深能级与该偏压下的暗电流机理有较好的对应关系. 最后对-0.01 V偏压下不同面积器件的深能级进行了拟合、比较,发现
钎锌矿相GaN电子高场输运特性的Monte Carlo 模拟研究
郭宝增, 张锁良, 刘鑫
2011, 60 (6): 068701. doi: 10.7498/aps.60.068701
摘要 +
应用全带多粒子Monte Carlo模拟方法,研究了钎锌矿相GaN 材料电子的高场输运特性. 模拟中利用了基于第一性原理总能量赝势方法计算得到的纤锌矿GaN的能带结构数据. 用Cartier的方法,计算碰撞电离散射率. 计算得到了电子平均漂移速度和电子平均能量与电场的关系曲线. 电离系数的分析表明当电场强度大于1 MV/cm时,才会有明显的碰撞电离发生,量子产额的分析表明当电子的能量大于7 eV时,量子产额随能量增加迅速增大. 研究了在0—4 MV/cm电场强度范围内电子在各导带的分布,低场下电子全部位于
p型金属氧化物半导体场效应晶体管低剂量率辐射损伤增强效应模型研究
余学峰, 任迪远, 高博, 崔江维, 兰博, 李明, 王义元
2011, 60 (6): 068702. doi: 10.7498/aps.60.068702
摘要 +
对一种非加固4007电路中p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在不同剂量率条件下的电离辐射损伤效应及高剂量率辐照后的退火效应进行了研究. 通过测量不同剂量率条件下PMOSFET的亚阈I-V特性曲线,得到阈值电压漂移量随累积剂量、退火时间的变化关系. 实验发现,此种型号的PMOSFET具有低剂量率辐射损伤增强效应. 通过描述H+在氧化层中的输运过程,解释了界面态的形成原因,初步探讨了非加固4007电路中PMOSFET低剂量率辐射损伤增强效应模型.
单室沉积非晶硅/非晶硅/微晶硅三叠层太阳电池的研究
郑新霞, 张晓丹, 杨素素, 王光红, 许盛之, 魏长春, 孙建, 耿新华, 熊绍珍, 赵颖
2011, 60 (6): 068801. doi: 10.7498/aps.60.068801
摘要 +
在产业化比较成熟的单室沉积非晶硅薄膜太阳电池基础上,进行了非晶硅/非晶硅/微晶硅三叠层太阳电池性能优化的研究.在生产线上纯单室沉积的非晶硅/非晶硅叠层太阳电池基础上,通过调节n-p隧穿结并采用自行研制开发的单室微晶硅底电池的沉积路线,获得了单室沉积的光电转换效率达到9.52%的非晶硅/非晶硅/微晶硅三叠层太阳电池.
输电线非线性振动问题的同伦映射近似解
吴钦宽
2011, 60 (6): 068802. doi: 10.7498/aps.60.068802
摘要 +
研究了一类输电线非线性振动的动力学模.利用同伦映射方法,得到了该模型的任意次精度的近似解.
混沌量子克隆算法求解认知无线网络频谱分配问题
刘芳, 朱思峰, 柴争义
2011, 60 (6): 068803. doi: 10.7498/aps.60.068803
摘要 +
对认知无线网络中的频谱进行有效分配是实现动态频谱接入的关键技术.考虑3次用户对频谱的需求和分配的公平性,给出了频谱分配的数学模型,并将其转换为以最大化网络收益为目标的带约束优化问题,进而提出一种采用混沌量子克隆优化求解的认知无线网络频谱分配算法, 并证明了该算法以概率1收敛.最后,通过仿真实验比较了本文算法与颜色敏感图着色算法、基于遗传算法的频谱分配、基于量子遗传算法的频谱分配的性能.结果表明:本文算法性能较优, 能更好地实现网络收益最大化.
考虑驾驶员预估效应的交通流格子模型与数值仿真
孙棣华, 田川
2011, 60 (6): 068901. doi: 10.7498/aps.60.068901
摘要 +
考虑驾驶员的预估效应对车流的影响,提出了一个改进的一维交通流格子模型.基于线性稳定性理论得到了该模型的线性稳定性判据;运用非线性分析方法导出了描述交通阻塞相变时的mKdV方程.应用数值仿真验证了mKdV方程的解,研究表明适当考虑车流中预估效应的作用能够增强交通流稳定性,从而能有效抑制交通阻塞的形成.
原油期货与现货价格联动性的复杂网络拓扑性质
高湘昀,  安海忠, 刘红红, 丁颖辉
2011, 60 (6): 068902. doi: 10.7498/aps.60.068902
摘要 +
选取2002年11月25日至2010年9月24日的国际原油期货价格和中国大庆原油现货价格作为样本数据,用于研究原油市场中期货价格和现货价格之间的联动变化规律. 将期货与现货价格的联动性关系转换为由{Y,O,N}组成的联动性符号序列,用符号序列映射为联动性的波动状态;该波动状态由5个符号组成的滑动窗来表示,由此构成177种联动性波动模态. 将该模态作为网络节点,模态之间的转换作为边,构建期货与现货价格加权联动性复杂网络. 对联动性复杂网络的点强度、强度分布、加权集聚系数、平均最短路径、介数集中性和小团体性等
地球物理学、天文学和天体物理学
中国近50年太阳直接辐射和散射辐射变化趋势特征
罗勇, 马金玉, 梁宏, 李世奎
2011, 60 (6): 069601. doi: 10.7498/aps.60.069601
摘要 +
利用近50年(1961—2009年)14个站以及31年(1961—1991年)49个气象站点的地面直接辐射和散射辐射观测资料,采用线性倾向估计、小波分析和Mann-Kendall(M-K)统计检验等方法,分析了太阳直接辐射和散射辐射年际、季节的长期变化趋势特征、年代际距平、周期和突变点.研究表明:1)采用归一化的气候倾向系数方法,有更好的比较性,能较好地揭示辐射气候趋势的时空分布特征;2)全国太阳直接辐射和散射辐射总体呈下降趋势,但地区、年代际和季节有升降的差异;3)基于观测站点地理分布的特点,按气候带划