优先出版
为提高时效性，文章一经录用即全文上网，内容未经编辑或有瑕疵，请以最终出版的版本为准。
摘要 +
绝缘强度(Er)是筛选和评估六氟化硫(SF6)替代气体的关键指标. 本研究基于机器学习方法, 构建了SF6替代气体的Er预测模型. 首先, 收集了88个气体分子相对SF6的Er数据并计算了这些分子的全局参数和静电势参数, 并将其作为描述符. 采用5种经过五折交叉验证和超参数优化后的机器学习方法, 在Er数据及描述符之间建立Er预测模型. 研究表明, 自适应增强回归模型表现突出, 其决定系数达到了0.90, 平均绝对误差和均方根误差分别为0.17和0.18. 结合Shapley加性解释量化了描述符特征对Er的贡献, 发现极化率是影响Er的主要因素. 最后, 利用SF6及已知的6种环保替代气体对自适应增强回归模型的Er进行了验证, 其绝对误差均在0.02—0.33之间, 进一步证实了该模型的可靠性. 本研究有望为筛选SF6替代气体提供一种可行的路径.
摘要 +
本文提出并验证了一种基于直调激光器与全光锁模产生微波频率梳的方案. 理论分析表明, 通过调节光纤环形腔的参数, 可对直调激光器不同动力学态下的模式实现谐波锁模或有理数谐波锁模, 从而获得梳间距可调节的频率梳. 在此基础上进行实验验证, 直调激光器在不同频率与幅度的正弦信号的调制下, 可以激发出多种典型动力学态, 这些动力学态可在环形激光器腔内实现全光锁模, 产生频率梳. 在平坦度为±5 dB的标准下, 不同动力学态作为种子信号, 可获得带宽为13, 15 GHz, 19.8, 19.5和22 GHz的频率梳; 通过直调激光器与全光锁模的有效结合, 梳间距的连续可调谐范围可达200 MHz—3 GHz; 生成的所有微波频率梳一阶梳线的单边带相位噪声测量值均低于–100 dBc/Hz@10 kHz. 理论分析和实验结果表明, 该方案调制信号的参数调节灵活, 且所生成的微波频率梳在平坦性、带宽及调谐性方面均表现出显著优势.
摘要 +
本文将多单元级联热辐射器件(TRD)应用于汽车尾气余热回收, 建立光子辐射传热、伏安特性与流体换热的耦合模型, 分析能量耦合机制, 旨在实现性能的协同优化. 基于傅里叶热传导定律与热辐射传递理论, 导出系统的能量约束方程、输出总功率和转换效率. 通过数值模拟, 获取尾气温度、TRD工作温度、环境温度随单元序号的变化规律, 进而揭示电压与半导体带隙对能量转换性能的调控机制. 研究表明, 尾气及TRD高温端温度均随单元序号而递减, 且同序号下随电流增大而降低; TRD低温端及环境温度因热累积和级联加热效应上升, 并随电流增大而升高, 体现了电学输出与热过程的耦合关系. 电压升高会抑制辐射复合, 导致电流下降, 电功率在特定工作点达到局域最优. 系统总热流随电压升高而降低, 热电效率因电功和热流的非线性关系, 在特定电压下取得最优值, 实现电能输出与热耗散的平衡. 研究表明, 局域最优功率在带隙为0.06 eV时取得全局最大值170.45 W, 而局域最优效率随带隙增大呈先单调递增而后渐趋饱和的变化趋势. 为此, 本文引入以局部最优功率与效率的乘积为目标函数Z. 分析表明, 该函数在带隙为0.105 eV处取得最大值49.74 W, 有效协调了功率与转换效率之间的竞争关系, 为系统的多目标性能优化提供了新途径.
摘要 +
钙钛矿型锂离子固态电解质锂镧钛氧（ Li3xLa2/3-xTiO3,缩写为LLTO）由于较宽的工作电压范围，在固态锂电池研究中引起特别关注．固态电解质通常为多晶态，因而探究晶界对固态电解质材料性能的影响至关重要．本文采用分子动力学模拟方法对贫锂相P-Σ5(210)、P-Σ5(310)、P-Σ13(510)和富锂相R-Σ5(210)、R-Σ5(310)、R-Σ13(510)这6种LLTO晶界进行研究，深入探究LLTO晶界中的Li+输运特性．研究结果表明，不管是贫锂相还是富锂相，∑5(210)晶界的形成能最低．相比于LLTO体相，Li+在LLTO晶界中呈现出更低的MSD，更小的迁移能垒以及更低的离子电导率．这说明晶界的存在阻碍了Li+的扩散，且相对于平行于晶界方向的输运，Li+沿垂直于晶界方向的输运更为受阻．尽管Li+在LLTO晶界区域扩散受阻，但随着晶界区域Li含量的增加，Li+的扩散速率均得到不同程度地提升． Li+在LLTO各晶界中的运动轨迹为： Li+先倾向于在晶界区域内输运，随后逐渐扩散到体相区域，最后形成类似于LLTO体相所呈现的二维运动轨迹．本研究结果将有助于加深晶界对Li⁺输运性质的影响的理解．
摘要 +
自旋电子学技术的核心挑战在于有效产生和调控自旋极化电流，而基于磁性材料的传统器件易受外部干扰。Andreev反射谱作为测量材料自旋极化率和超导能隙的关键手段，其传统理论模型假设界面散射各向同性，忽略了实际界面中普遍存在的自旋各向异性散射效应，这可能导致对材料本征性质的误判。本研究旨在建立一套完整的各向异性自旋散射理论框架，系统探究界面散射各向异性对Andreev反射谱的调控机制，以解决自旋电子器件设计中的精确表征问题。方法上，基于Blonder-Tinkham-Klapwijk模型和Chen-Tesanovic-Chien模型，引入自旋相关的散射参数，发展了能够描述从正常金属到半金属的各种界面体系的理论模型，并通过数值计算和三维图像分析，详细研究了正常金属、正极化磁性金属和负极化材料在自旋各向异性界面上的反射谱行为。主要结果揭示，对于自旋极化率为零的正常金属，界面各向异性散射可可通过传输自旋极化机制产生高自旋极化电流，为基于非磁性材料的抗干扰自旋电子器件提供了新思路；在磁性材料中，界面各向异性可有效调控电流极化率，解释了界面原子对磁电阻效应的增强机制；此外，通过对比正负极化率条件下的反射谱差异，提出了一种确定材料自旋极化率符号的新方法。结论表明，该理论不仅完善了Andreev反射谱的理论基础，还为量子材料表征和自旋电子器件设计提供了重要指导，特别是在非磁性自旋源开发和界面工程方面具有应用潜力。
摘要 +
为精确测量铯原子里德堡态能级结构，本文基于电磁诱导透明（electromagnetically induced transparency,EIT）和Autler-Townes（AT）分裂效应，通过双光子相干激发结合微波场耦合，将里德堡态之间跃迁频率测量转化为AT分裂光谱间距的标定，在铯原子蒸气室体系中测量了三种典型里德堡跃迁频率： n2D5/2→（n+1）2P3/2（n=39-53），n2D3/2→（n+1） 2P1/2 （n=39-47）与n2S1/2→n2P1/2（n=59-62）。实验测得的跃迁频率值与开源Python库Alkali Rydberg Calculator （ ARC）理论计算值之间的偏差均小于850 kHz，其中平均偏差为449 kHz。该测量结果不仅验证了相关理论模型的可靠性，而且为铯原子里德堡态的精密光谱测量提供了另一种重要方法，对完善里德堡态原子结构理论和发展基于蒸汽室的里德堡原子量子技术具有重要价值。
摘要 +
在边缘计算场景中，视觉感知系统的响应速度、体积及功耗已成为核心挑战。传统感算分离的视觉系统因数据传输导致的高延迟、高功耗以及隐私泄露等问题亟待解决。在此背景下，模仿人类视觉系统的视觉芯片成为有效解决方案之一，视觉芯片将图像采集与信息处理集成在一起，实现了感算一体的协同处理机制，能在边缘端高效完成视觉感知与计算任务。本文围绕高速视觉芯片的技术路径，系统梳理了其关键环节的研究进展，分别从高速传感器件、读出电路与智能处理三个层面展开论述。分析了CMOS图像传感器、动态视觉传感器与单光子图像传感器在实现高速光电转换中的物理机制、结构创新与性能瓶颈；探讨了高速模数转换、地址事件编码及时间相关单光子计数等读出电路架构及其效率优化策略；并介绍了基于脉冲信号的高速图像复原与脉冲神经网络处理等前沿智能处理算法。最后对高速视觉芯片未来发展趋势进行了展望。
摘要 +
III-V族半导体二维量子结构材料制备工艺成熟，自旋弛豫易于被调控，是研制自旋电子器件的优选材料体系.本文综述了在闪锌矿GaAs基与纤锌矿GaN基二维量子结构材料体系中，利用时间分辨磁光光谱与磁输运测量研究手段，通过结构设计、电场与应力调控自旋轨道耦合及自旋弛豫的研究进展.利用上述调控手段优化结构参数，实现抑制自旋弛豫的SU (2)对称性构型，为高性能自旋电子器件设计制造提供科学依据.
摘要 +
开发兼具高最大磁能积与高居里温度的稀土永磁体，已成为当前应用磁学领域的核心挑战与战略目标.Sm-Fe-N理论磁能积与钕铁硼（ 59 MGOe）相当，但具有更高的居里温度和更强的磁晶各向异性，且不含重稀土和不受钕价格波动影响，是具有高稳定性与高矫顽力潜力的一种新型稀土永磁材料.本研究中，我们系统研究了超强磁晶各向异性Sm-Fe-N中的氮含量/占位、磁结构/超精细场以及Sm/Fe自旋轨道耦合。通过特殊装样与吸收修正，成功获得Sm2Fe17及氮化物的高质量中子衍射图谱.研究表明，N原子择优占据9e间隙位，形成了全氮化合物Sm2Fe17N3.结合57Fe穆斯堡尔谱，发现氮化显著提升了材料的居里温度和基态Fe磁矩，从而增强了其室温磁性能.稳态强磁场测量表明，Sm2Fe17N3室温各向异性场为22.6 T，2 K时超过50 T，具有超强磁晶各向异性，为实现高矫顽力提供了关键基础.通过磁圆二色性技术，确认Sm磁性以轨道磁矩的贡献为主，其强自旋轨道耦合效应是超强磁晶各向异性的物理根源.相比之下，Fe轨道磁矩发生淬灭，使其总磁矩由自旋磁矩贡献.本研究阐明了间隙氮含量/占位与磁晶各向异性的内在关系，揭示稀土Sm/Fe自旋轨道耦合机制，为设计高性能永磁材料提供了重要理论依据.
摘要 +
激发态质子转移是一种重要的光物理过程，在荧光探针和有机发光材料等领域具有广泛应用.为了揭示质子转移对荧光性质的调控机理，采用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法，基于连续介质模型，研究了溶剂中(E)-3-(4-(二苯胺基)苯基)-1-(2-羟基萘-1-基)丙-2-烯-1-酮（ FZ）分子的基态和激发态结构及质子转移势能曲线.并且，基于超分子模型，系统探究了乙醇与FZ超分子体系的质子转移过程.势能曲线表明，FZ分子在各种溶剂中均可发生质子转移过程.溶剂极性越强，质子转移能垒越低.因此，低极性溶剂中质子转移可以产生双荧光现象，强极性溶剂中可观测到较强的长波发射.不同的超分子体系质子转移过程明显不同.由于质子转移后能量升高，超分子体系FZ-OH1不能发生质子转移，呈现短波发射.体系FZ-OH2可以几乎无垒地发生质子转移，产生较强的长波发射.体系FZ-OH3则可以发生分步双质子转移，导致荧光猝灭.电子-空穴分析表明，荧光猝灭缘于扭曲电荷转移过程.本研究为理解质子转移机理及其应用提供了重要理论依据.
摘要 +
超重原子核的合成是当前核物理领域的前沿问题. 反应体系的选取和最佳入射能量的确定对超重核的实验合成至关重要. 利用稳定弹核能够合成的超重核非常有限, 而放射性弹核熔合蒸发反应有望成为合成超重核的新途径, 有必要对这类反应进行全面、深入的探索. 本工作基于双核模型, 开展放射性弹核熔合蒸发反应系统研究. 根据合成Z = 104—122超重元素同位素的4969个反应体系的计算结果, 建立了超重核合成截面数据集. 数据集包含这些反应体系2到5中子蒸发道合成的超重核素、最佳入射能和最大蒸发剩余截面. 这一数据集可为实验合成超重新核素乃至超重新元素提供关键支撑, 具有较大应用价值. 本工作深入探讨了计算结果中蕴含的系统性规律. 结果表明, 众多反应体系的合成截面差异甚大, 复合体系的内熔合位垒和复合核的裂变位垒, 是影响反应体系截面的重要因素. 本文数据集可在http://www.doi.org/10.57760/sciencedb.27854 中访问获取.
摘要 +
为了探索在固体表面制作周期微结构的快速、低成本的新方法, 并了解表面周期微结构对激光诱导击穿光谱(LIBS)信号增强的物理机制, 本文利用200目的球形铜粉在聚氯乙烯片上压印出半球形表面周期微结构, 再利用电镀方法制作出复制有该微结构的镍板. 通过对比观测光滑表面镍板和带有半球形表面周期微结构的镍板不同的LIBS信号增强效果、测量其等离子体的温度和电子密度变化, 分析得出样品被照射表面积的增大是半球形表面周期微结构引起LIBS信号增强的主要原因. 与具有一定深度的圆柱形表面周期微结构的实验现象和信号增强机制进行对比分析, 表明微结构的深度有助于获得更好的信号增强效果, 为后续的微结构参数设计提供了有益的参考. 最后应用表面增强LIBS技术分析了水中的铅元素. 结果表明, 当前条件下, 带有半球形表面周期微结构的镍板与光滑表面的镍板相比, 基于Pb I 405.78 nm分析线, 铅的分析灵敏度可改善约23倍, 重复测量时信号强度的可重复性也获得了一定程度的改善.
摘要 +
为揭示电磁吸波超结构的各向同异性与其宏观部件雷达散射截面(radar cross ection, RCS)的内在关系, 本文系统研究了典型的各向异性六边形蜂窝(hexagonal honeycomb, HH)超结构与各向同性面状Gyroid (sheet gyroid, SG)超结构在低雷达散射部件设计中的应用. 通过采用保角映射和非保角映射设计电磁吸波超结构曲面部件, 并结合仿真计算与微波暗室测试, 对比了不同方法设计的曲面部件RCS. 结果表明, 各向同性面状Gyroid曲面部件, 其RCS对设计方法不敏感, 展现较强吸波能力鲁棒性; 而各向异性六边形蜂窝曲面部件, 其RCS对设计方法表现出强烈的依赖性. 与各向异性结构相比, 具备电磁各向同性的超结构在实现曲面部件广角、稳健的低散射特性方面更具优势, 其性能对设计和加工的依赖性更低, 为开发高性能雷达吸波部件提供了重要的设计依据.
摘要 +
微波热声成像技术作为一种新兴生物医学成像方法, 融合了微波成像高对比度与超声成像高分辨率的优点. 微波热声显微成像作为其重要分支, 在继承其优点的基础上, 提供了观察更加精细组织特征的能力, 但传统栅型扫描机制因机械运动干扰微波场分布, 需要多次信号平均以保证信噪比, 且电机空程移动导致单次成像耗时较长, 制约了其实际应用. 本文提出并构建了一种基于一维振镜扫描的快速成像系统, 采用振镜-平移台混合架构, 通过优化扫描方式, 降低了微波场干扰, 同时减少了信号平均次数并缩减了空程耗时, 从而提升了成像速度. 设计的时序控制算法实现了微波激励、振镜运动与超声检测的精确同步, 适配扫描方式优化的图像重建算法有效校正了扫描过程中产生的畸变. 分辨率与对比度测试仿体实验, 与早期肿瘤模拟离体实验表明, 系统在速度提升超过10倍的同时, 保持了成像质量. 该方案有效提升了微波热声显微成像效率和稳定性, 为其实验室研究向临床应用转化奠定重要基础.
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- ...
- 19
- 20
