Vol. 55, No. 11 (2006)
2006年06月05日
总论
2006, 55 (11): 5575-5578.
doi: 10.7498/aps.55.5575
摘要 +
用RELAX3D模拟分离作用射频四极场(SFRFQ)加速结构中傍轴下的电场分布，并分析了膜片孔径、加速间隙等参数对粒子能量增益的影响，找到了设计SFRFQ电极的一般方法，使得在极间电压为70kV的情况下(以O+为例)，粒子通过一个周期单元，可获得100keV以上的能量增益，小球微扰法的测量值与模拟结果能很好的符合.
2006, 55 (11): 5579-5584.
doi: 10.7498/aps.55.5579
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用函数和方程变换将二阶耦合线性微分方程组转化为一阶非线性类椭圆方程，并给出了一次和二次限定变换下方程组的Jacobi椭圆函数解析解，所得结果修正了文献中超导特例的近似解，进一步肯定了超导边界层电场的存在性.
2006, 55 (11): 5585-5589.
doi: 10.7498/aps.55.5585
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提出了事件空间中非完整非保守系统守恒定律构成的一般途径.首先，列写系统的运动微分方程，给出积分因子的定义.其次，详细地研究了守恒量存在的必要条件，并建立了事件空间中非完整非保守系统的守恒量存在定理及其逆定理.最后，举例说明结果的应用.
2006, 55 (11): 5594-5597.
doi: 10.7498/aps.55.5594
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研究Emden动力学方程的形式不变性即Mei对称性，给出其定义和确定方程，研究Emden方程的Mei对称性与Noether对称性、Lie对称性之间的关系，寻求系统的守恒量，给出一个例子说明结果的应用.
2006, 55 (11): 5598-5605.
doi: 10.7498/aps.55.5598
摘要 +
提出广义Hamilton-Tabarrok-Leech正则方程的对称性理论.列写系统的运动方程.研究系统的Noether对称性、形式不变性和Lie对称性，并求出相应的守恒量.举例说明结果的应用.
2006, 55 (11): 5606-5610.
doi: 10.7498/aps.55.5606
摘要 +
寻找高维可积模型是非线性科学中的重要课题.利用无穷维Virasoro对称子代数［σ(f1),σ(f2)］=σ(f′1f2-f′2f1)和向量场的延拓结构理论，能够得到各种高维模型.选取一些特殊的实现，可以给出具有无穷维Virasoro对称子代数意义下的高维微分可积模型.把该方法推广到微分-差分模型上，构造出具有弱多线性变量分离可解性的(3+1)维类Toda晶格.另外，该模型的一个约化方程为具有多线性变量分离可解性的(2+1)维特殊Toda晶格.连续运用对称约化方法可以得到此特殊Toda晶格的一个(1+1)维约化方程具有多线性变量分离可解性.因为得到的精确解里含有低维任意函数，从而可以构造出丰富地局域激发模式，如dromion解，lump解，环孤子解，呼吸子解，瞬子解，混沌斑图和分形斑图等等.
2006, 55 (11): 5611-5616.
doi: 10.7498/aps.55.5611
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利用拓展的Riccati映射法，讨论了联立薛定谔系统，得到了其新的精确解，并根据所得到的解模拟出孤子脉冲、飞秒孤子和时间孤子，以及时间孤子间的弹性相互作用.
2006, 55 (11): 5617-5622.
doi: 10.7498/aps.55.5617
摘要 +
通过构造两个新的Riccati方程组，推广了Riccati方法，使其具有简洁的形式，丰富和发展了已有的结果，借助Mathematica软件，求出了带强迫项变系数组合KdV方程的一些精确解，包括各种类孤波解、类周期解和变速孤波解.
2006, 55 (11): 5623-5628.
doi: 10.7498/aps.55.5623
摘要 +
研究了量子涨落对自囚禁现象的影响.采用玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)两模模型进行研究，发现有限粒子BEC系统自囚禁现象的发生同样存在临界现象，但是由于量子涨落的影响使得这个临界现象变得模糊，并且粒子数越小量子涨落的影响越明显.为了更加明确地描述有限粒子系统的自囚禁现象，通过系统各态平均占有概率的熵(简称平均熵)和平均纠缠熵来刻画自囚禁现象，并讨论自囚禁现象发生前后系统的纠缠特性.
2006, 55 (11): 5629-5637.
doi: 10.7498/aps.55.5629
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利用体积算符所含抓三元组对自旋网任意价顶角中圈线作用的反称化和双元恒等式，证明了这种作用均为本征作用，本征值为-2.用代数方法给出了对任意价顶角求体积算符本征值的系统程式，得到了普遍情况下的3，4，5和6顶角体积本征值的具体代数表式.
2006, 55 (11): 5638-5642.
doi: 10.7498/aps.55.5638
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利用广义不确定关系修正的态密度计算了一般球对称静态黑洞附近无质量共形不变标量场、中微子场、电磁场、无质量Rarita-Schwinger场和引力场的热力学量.结果表明，黑洞附近的热力学量不仅依赖于黑洞的特征，还依赖于粒子的自旋和最小距离的尺度.
2006, 55 (11): 5643-5647.
doi: 10.7498/aps.55.5643
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在QUIC阱中经蒸发冷却获得了2×105个|F=2,mF=2〉态的87Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚.验证了紧束缚状态下原子云的轴向尺寸的变化作为BEC相变的判据，观察了从热原子气体到玻色-爱因斯坦凝聚的相变过程，测量了自由膨胀过程中BEC的纵横比变化，并和理论预言进行了对比.
2006, 55 (11): 5648-5656.
doi: 10.7498/aps.55.5648
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建立了一种可积的无穷维系统——时延范德波尔电磁系统，采用Poincaré映射分析了系统随参数E和λ变化发生的分岔与混沌现象，发现这种时延系统具有复杂的非线性动力学特性，例如吸引子共存、间歇性混沌、类似边界碰撞分岔通向混沌以及周期增加的现象.在研究系统时间混沌行为的同时，还对空间混沌行为进行了初步分析，通过描绘空间分布图发现时延范德波尔电磁系统随参数E和λ变化时，在空间中会呈现出周期和混沌等不同的图案.
2006, 55 (11): 5657-5666.
doi: 10.7498/aps.55.5657
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对于一个由线性无损传输线加非线性边界条件组成的简单无穷维电磁系统，应用行波理论确定了电压反射波的局部映射关系.数值仿真结果表明，当系统参数发生变化时，传输线沿线电压存在着非常丰富的时空非线性现象.通过描绘出空间振幅变化图和时空行为发展图，定性分析了传输线沿线电压的时空混沌图案动态，为研究和理解时空混沌提供了一种良好的可求解模型.
2006, 55 (11): 5667-5673.
doi: 10.7498/aps.55.5667
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将PWM脉冲波形作为一个过程或事件流，在分析周期扩频PWM的频谱特征基础上，基于统计学的原理分析了混沌扩频PWM的特征函数、概率密度函数，基于不变分布计算分析了混沌扩频PWM功率谱密度，由此得出混沌扩频PWM抑制EMI的特点，从而说明混沌扩频抑制开关变换器EMI的有效性.实验验证了理论分析的结论.
2006, 55 (11): 5674-5680.
doi: 10.7498/aps.55.5674
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研究了具有时滞的二阶递归神经网络中抑制自连接的作用，给出了时滞依赖的全局渐近稳定的充分判据.研究结果表明：抑制自连接可镇定不稳定的网络并使其渐近稳定；抑制自连接的镇定作用受到网络传输时滞的制约.仿真示例验证了结果的有效性.
2006, 55 (11): 5681-5687.
doi: 10.7498/aps.55.5681
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基于Lyapunov稳定性理论, 结合反馈控制和自适应控制方法, 提出了一种异结构混沌系统同步的新方法. 该方法适用范围广, 不仅能为人们提供控制器的一般选取办法，而且对于具体的误差系统还可进一步简化控制器结构, 具有稳健、易于实现等优点. 通过对Lorenz系统与Liu系统、超混沌的R?ssler系统与广义Lorenz系统的同步数值仿真, 证实了该方法的有效性.
2006, 55 (11): 5688-5693.
doi: 10.7498/aps.55.5688
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提出了一种基于混沌神经网络的单向Hash函数，该方法通过使用以混沌分段线性函数作为输出函数的神经网络和基于时空混沌的密钥生成函数实现明文和密钥信息的混淆和扩散，并基于密码块连接模式实现对任意长度的明文序列产生128位的Hash值.理论分析和实验结果表明，提出的Hash函数可满足所要求的单向性，初值和密钥敏感性，抗碰撞性和实时性等要求.
2006, 55 (11): 5694-5699.
doi: 10.7498/aps.55.5694
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提出了混沌同步有限时间实现问题，将Terminal滑模控制技术与混沌同步问题相结合，把同步问题视为响应系统的跟踪问题，给出了由线性滑模函数引入非线性项构造Terminal滑模面的充分条件，以及相应Terminal滑模控制器.以主从Duffing系统为例研究验证同步策略的可行性和有效性.
2006, 55 (11): 5700-5706.
doi: 10.7498/aps.55.5700
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提出了一种基于切延迟椭圆反射腔映射系统(TD-ERCS)的单向Hash函数算法.该算法只需将明文信息线性变换为系统的参数序列，然后让TD-ERCS依次迭代，再依照一定的规则提取Hash值，勿需要增加任何冗余计算.该算法的密钥在［264,2160］内任意取值，输出Hash值长160bit.基础的安全性测试表明，这种Hash函数具有很好的单向性、弱碰撞性、初值敏感性，较其他混沌系统构造的Hash函数具有更强的安全性，且实现简单，运行速度快，是传统Hash函数的一种理想的替代算法.还导出了评估碰撞性的一个客观标准.
2006, 55 (11): 5707-5713.
doi: 10.7498/aps.55.5707
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提出在高阶Jerk系统中产生多涡卷混沌吸引子的一种电路设计与实现新方法.根据高阶Jerk方程，构造了一组具有参数控制的阶跃函数序列，在此基础上设计了产生多涡卷混沌吸引子的高阶广义Jerk电路.用这种方法设计电路的一个主要特点是通用性强，基于一种广义的电路形式，通过双掷开关切换，可分别实现多涡卷四阶和五阶两种不同类型的高阶Jerk电路，并由联动开关控制产生涡卷的数量.给出了在四阶和五阶Jerk电路中产生多涡卷混沌吸引子的计算机模拟和硬件实验结果.
2006, 55 (11): 5714-5720.
doi: 10.7498/aps.55.5714
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面向中性点直接接地电力系统发生的铁磁谐振过电压所显现的混沌特性，在径向基函数神经网络的基础上，提出引进一种极大熵学习算法对该混沌系统进行控制.该方法通过最优化一个目标函数导出中心向量的学习规则，充分利用网络隐层的聚类功能，极大改善网络的回归和学习能力.对具体的铁磁谐振系统的数值实验证实了该方法在针对铁磁谐振过电压混沌控制中的有效性和可行性.
2006, 55 (11): 5721-5727.
doi: 10.7498/aps.55.5721
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研究Paul阱中共面两离子体系精确的量子运动. 在考虑库仑关联的条件下，得到了系统Schr?dinger方程的精确解和以此为基础的微扰解，包括精确的离散本征态和本征能量，以及近似的分段连续谱和能带结构. 以低能级的几个态为例，用数值方法计算了两离子间的平均距离，并绘出了两离子的概率分布图.
2006, 55 (11): 5728-5732.
doi: 10.7498/aps.55.5728
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分析了掺铒光纤环形激光器中非线性高频混沌产生和同步的基本原理. 提出了高频波长可调谐光混沌产生的实验方案，实验实现了不同波长高频混沌的产生. 实验获得了高频混沌在传输1 km后与接收机激光器产生混沌的同步，为构建高速动态保密光混沌通信网络扫清障碍.
2006, 55 (11): 5733-5739.
doi: 10.7498/aps.55.5733
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通过引进平均约束面和平均跃变方程对随机约束系统的约束条件进行处理，把研究随机光滑系统倍周期分岔的Chebyshev多项式逼近的方法运用到随机非光滑系统中，数值研究表明随机Duffing单边约束系统同样存在丰富的倍周期分岔现象，Chebyshev多项式逼近是研究带有约束的随机非光滑动力系统的有效方法.
2006, 55 (11): 5740-5744.
doi: 10.7498/aps.55.5740
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将石墨和六方氮化硼(h-BN)混合粉球磨120h形成的非晶B-C-N粉在4.5GPa，1600K等温退火45min. XRD，TEM和Raman散射测量结果表明，高压合成的产物由晶格常数为a1=0.2551nm，c1=0.6716nm的六方Ⅰ相和a2=1.2360nm，c2=0.8570nm的六方Ⅱ相组成，其中六方Ⅱ相为B-C-N 新相. 在室温该新相在1279，1368，1398cm-1出现三个特征Raman峰. 变温Raman测量结果表明，在测量温度T=93K时，样品中的主要相为六方Ⅰ相，随着温度的升高，六方Ⅰ相逐渐向六方Ⅱ相转变，当T>473K时，六方Ⅰ相完全转变成六方Ⅱ相. 当温度从673K降到93K过程中，样品又从六方Ⅱ相逐渐变回到六方Ⅰ相. 对这一相变的机理进行了讨论.
基本粒子物理学与场
2006, 55 (11): 5745-5754.
doi: 10.7498/aps.55.5745
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将非阿贝尔规范理论中狄拉克算符行列式的计算从传统的只能含有硬费米子质量项的情况推广到可以含有动量相关的费米子自能的情况，并且行列式与费米子凝聚的计算都被推广到使之能够含有任意的外规范场.
2006, 55 (11): 5755-5759.
doi: 10.7498/aps.55.5755
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提出一种直接测量光束的轨道角动量的方法，其原理是把具有轨道角动量的光束照射到一个金属靶上，使其在光束的角动量作用下发生转动. 通过测量靶转动的角度来计算光束的角动量值. 对几种不同参数的光束的轨道角动量进行了测量，获得了轨道角动量与光束参数之间的关系，实验结果与理论分析较好地符合.
2006, 55 (11): 5760-5763.
doi: 10.7498/aps.55.5760
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提出了改进的核密度模型，用唯象的方法找到了束缚核子内价夸克和海夸克的核效应的参数公式，其中利用了核密度与原子核的平均结合能之间的联系. 利用该模型所得到的束缚核子内部分子分布函数，对强子与核的Drell-Yan过程的核效应给出了满意的解释, 深化了对原子核内夸克分布受核效应影响的认识.
2006, 55 (11): 5764-5768.
doi: 10.7498/aps.55.5764
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采用一定的包覆工艺制备了炭黑包覆发泡型聚苯乙烯(EPS)颗粒，用包覆的颗粒作为填料制备了环境适应性强的吸波材料. 将涂层球体混合体系作为密实整体考虑，计算了炭黑含量1%时的等效介电常数，并用计算结果预测了吸波性能. 与实验值对比表明，计算值是基本准确的，可以应用于新型微波暗室用吸波材料的设计和优化.
核物理学
2006, 55 (11): 5769-5773.
doi: 10.7498/aps.55.5769
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基于同位旋和动量依赖的强子输运模型IBUU04，研究了132Sn+124Sn在三种不同碰撞能量、两种不同对称能作用下，中-质微分流随快度的变化关系. 发现中-质微分流的强度随碰撞能量的增大而增强. 在碰撞能量为400 MeV每核子时，中-质微分流对对称能最为敏感.
2006, 55 (11): 5774-5778.
doi: 10.7498/aps.55.5774
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中国工程物理研究院应用电子学研究所的一些实验表明由阳极反射板、阳极网和阴极发射的电子束形成的环状虚阴极围成的准谐振腔是决定同轴虚阴极输出微波功率和传输模式的关键所在. 在二极管电压350kV，电流23kA条件下，获得了500MW的微波输出功率，能量转换效率约6.2％，工作频率3.3GHz，输出微波主要由TM01模式和TE11模式组成. 对同轴虚阴极的谐振效应进行了分析.
2006, 55 (11): 5779-5783.
doi: 10.7498/aps.55.5779
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利用工作在盖革(Geiger)模式下的单光子探测器(single-photon-counting module, SPCM)，采取单个探测器直接对光子计数的方法，对相干光场及热光场的光子数统计性质进行了测量和分析. 通过改变计数率，调整分辨时间，系统地研究了光场二阶相干度测量值受实验条件的影响. 结果表明，在综合考虑系统中的各种因素对测量影响的情况下，通过选择合适的测试条件，可以利用单个单光子探测器直接探测的方法快速确定一个待测光场的二阶相干度. 实验表明在实测计数率为109 kc/s，分辨时间范围为28ns—212ns的条件下，该系统能很好地揭示相干光场和热光场的光子统计性质.
原子和分子物理学
2006, 55 (11): 5784-5789.
doi: 10.7498/aps.55.5784
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将Thomas-Feimi统计模型电离势的数值结果进行函数逼近，给出一个便于近似数值求解的解析表达式和计算电离度的近似计算方法，计算了Ar元素LTE情况下的电离度和物态方程，结果与Saha模型的计算结果和实验结果符合较好.所提出的简单模型也适用于计算混合物物态方程，可以在电磁发射技术领域中的强电离等离子体中有广阔的应用前景.
2006, 55 (11): 5790-5794.
doi: 10.7498/aps.55.5790
摘要 +
基于DGS结构和双层SRRs结构，提出了一种工作于双频段的微带线结构的新型左手介质，它除了频带宽和损耗小外，还具有体积小、结构简单便于加工的优点. 基于电磁波在微带线上的传输和反射数据，分别计算了左手介质微带线的有效介电常数和有效磁导率，并进一步得到了电波在微带线上传播时的波数随频率的变化曲线，结果表明文中讨论的左手介质微带线确实在较宽的频段上表现出后向波特性，从而证实了左手介质的存在.
2006, 55 (11): 5795-5802.
doi: 10.7498/aps.55.5795
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提出了一种新颖的实现冷原子(或冷分子)囚禁的可控制纵向光学双阱方案，它由一个二元π相位板及一会聚透镜所组成，其π相位板由两个面积相等的具有0和π相位的同心圆环组成. 当一平面光波通过此光学系统时将在光轴上透镜焦点两侧形成一个光学双阱，如果调节入射到二元π相位板上光束横截面的半径大小，即可实现从光学双阱到单阱的连续演变，或由单阱到双阱的连续变化. 介绍了本方案产生可控制光学双阱的基本原理，给出了形成光学双阱的最佳几何参数，研究了双阱、单阱及其演化过程的光阱参数、光强分布等与光学系统参数间的关系. 该方案不仅可用于双样品原子(分子)的光学囚禁及其全光型玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实现，而且可用于研究超冷原子(或分子)物质波的干涉，或构成双层2D光阱列阵，甚至用于制备新颖的双层2D光学晶格.
2006, 55 (11): 5803-5809.
doi: 10.7498/aps.55.5803
摘要 +
利用基于Mott散射截面和介电函数模型的Monte Carlo方法模拟了电子穿透掩膜的能量损失分布，其计算结果与实验结果符合很好. 由此进一步计算了角度限制投影电子束光刻(SCALPEL)掩膜的穿透率和衬度，结果表明：散射体的厚度对衬度的影响较大，衬度随散射体厚度的增加而增强，而支撑体对衬度的影响较小；增大限制孔的孔径角时，透射率相应增大，但衬度会降低；衬度随入射电子的能量增加而减小.
2006, 55 (11): 5810-5814.
doi: 10.7498/aps.55.5810
摘要 +
利用静电加速器提供的0.6—1.8MeV的H+，H+2，H+3离子，轰击不同厚度的碳膜，分别测量这些离子通过碳膜后各种产物的产额. 得到了不同能量的H+通过碳膜后中性原子H和负离子H-的产额随入射质子速度的变化关系；分别得到能量为1.2MeV,1.8MeV的H+2，H+3团簇离子通过不同厚度碳膜的透射产额及其与团簇离子在碳膜中驻留时间的关系；对结果进行了理论分析与讨论.
唯象论的经典领域
2006, 55 (11): 5815-5823.
doi: 10.7498/aps.55.5815
摘要 +
基于等效原理和互易性定理研究了两个相邻目标的电磁散射问题，给出了这一复合电磁散射模型的二阶散射结果. 通常平面入射波的一阶散射结果容易求解，但由于耦合效应的复杂性，很难给出二阶散射结果的解析形式. 应用互易性定理给出了求解任意相邻导体/介质目标二阶电磁散射场的公式，并利用等效原理将求解散射场公式中的体积分简化为面积分的形式，从而降低了求解难度. 同时还推导了两个目标的二次散射场之间的关系. 最后应用给出的公式，求解了两相邻球形目标的复合散射场，对双站散射结果进行了讨论，同时与应用时域积分方程法求得的结果进行了比较.
2006, 55 (11): 5824-5828.
doi: 10.7498/aps.55.5824
摘要 +
提出将空间域的透镜列阵法和时间域的光谱色散平滑法结合起来实现靶面的均匀辐照. 消衍射型透镜列阵能获得边缘陡峭且顶部较平坦的准近场焦斑，光谱色散平滑则能有效地抹平焦斑内部由多光束干涉引起的细密条纹. 数值结果显示，通过该方案能获得均匀性较好的焦斑. 进一步分析了光谱色散平滑单元中位相调制和光栅的参数对辐照均匀性的影响，发现参数的选取要在焦斑均匀性和能量利用率之间取得合理平衡，以在整体上获得最佳的均匀辐照效果.
2006, 55 (11): 5829-5834.
doi: 10.7498/aps.55.5829
摘要 +
介绍一种通过用电子全息方法测定GaN/AlGaN多量子阱结构生长极性的方法. 该方法可以分别测量多量子阱结构中各层内建电场方向. 由于多量子阱结构中的内建电场是由各层膜中的极化共同作用产生的，电场的方向和生长极性有确定的对应关系，所以通过测定内建电场的方向就可以确定结构的生长极性. 还用会聚束电子衍射方法对电子全息方法的测定结果进行了验证.
2006, 55 (11): 5835-5841.
doi: 10.7498/aps.55.5835
摘要 +
研究了非旋波近似下频率随时间变化的相干态光场与二能级原子的相互作用，主要讨论了光场频率随时间作正弦和方波变化两种典型情况下，原子布居数反转随时间的演化特性. 当光场频率随时间作正弦变化时，原子布居数反转的崩塌-回复过程和由虚光子过程引起的快速振荡均会受到影响. 当光场频率随时间以方波形式变化时，脉冲调制不仅在原子布居数反转随时间演化过程中诱导出新的崩塌-回复过程，而且可以引起虚光子快速振荡的突变.
2006, 55 (11): 5842-5847.
doi: 10.7498/aps.55.5842
摘要 +
通过测量、对比材料生长和器件制备条件基本相似，但是谐振腔腔模波长与增益峰值波长相对位置明显不同的两类氧化物限制型应变AlInGaAs/AlGaAs量子阱垂直腔面发射激光器(VCSEL)在261—369K温度范围内输出光功率-电流的变温曲线，同时结合测试得到的两类样品的白光反射谱、光荧光谱以及模拟计算得到的不同温度下VCSEL反射谱和增益谱，分析了输出光功率、阈值电流、斜率效率和激射波长随温度变化的关系，掌握了新材料AlInGaAs的温度特性，得到了谐振腔腔模波长和增益峰值波长的相对位置对VCSEL输出特性，尤其是对阈值的影响规律，指出获得室温工作阈值最低且稳定的VCSEL的一个方法是调整谐振腔腔模波长和增益峰值波长的相对位置，并利用这种方法获得了特征温度T0=333K的AlInGaAs/AlGaAs量子阱VCSEL器件.
2006, 55 (11): 5848-5854.
doi: 10.7498/aps.55.5848
摘要 +
依据增益导波垂直谐振腔顶面发射半导体激光器热区特点与室温连续波运行条件建立了一个优化的全解析热模型，对AlInGaAs/AlGaAs垂直谐振腔激光器的横向温度效应进行了详细的解析计算分析，其完全的解析表达展示了更加清晰的横向热场物理图像，对于器件内部热场变化规律的理论预期与实验结果完全符合. 该解析模型及其结果对于研究热稳态下的垂直谐振腔激光器热动力学特性，优化器件结构和控制激光器的阈值电流与功率温度饱和效应，特别是二维面阵器件中的横向热叠加效应提供了一个有用的工具.
2006, 55 (11): 5855-5858.
doi: 10.7498/aps.55.5855
摘要 +
研究了掺镁铌酸锂(MgO：LiNbO3)的极化特性及其畴壁运动的性质,通过调节多个脉冲外加电场来控制畴壁的运动,在背向反转效应作用下,反转畴发生劈裂,制备出均匀的掺镁铌酸锂亚微米周期畴结构,并分析探讨了掺镁铌酸锂亚微米结构的成因及其反转机理.
2006, 55 (11): 5859-5865.
doi: 10.7498/aps.55.5859
摘要 +
利用谐振理论对啁啾光纤光栅时延纹波和反射谱边瓣的形成原因进行了分析，研究了单侧曝光切趾方式中引入的非常数直流折射率调制分量对啁啾光栅特性的影响，阐明了切趾技术提高啁啾光纤光栅性能的作用机理，提出了一种能够使啁啾光纤光栅获得优化性能的切趾方法，该方法只需对光栅进行单侧曝光，实现简单.
2006, 55 (11): 5866-5871.
doi: 10.7498/aps.55.5866
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利用多散射方法研究了二维声子晶体中的带结构，通过对柱散射波各阶分波之间的耦合分析，发现在带隙边缘的模式存在与对称性相关的解耦现象. 由此在低阶带隙边缘出现独立的自洽的零阶多散射模式. 通过引入周期结构因子和Mie散射因子，得到表征低阶带隙起始频率的解析公式. 利用该公式，采用图解法，定量地说明了带隙起始频率随周期性和单散射体Mie散射特性变化的规律.
流体、等离子体和放电
2006, 55 (11): 5872-5877.
doi: 10.7498/aps.55.5872
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介绍微空阴极的结构和物理机理，着重介绍一种新型大气压下射频激励的大面积冷等离子体源——融合空心阴极(fused hollow cathodes，FHC).结合应用和与之有关的研究，简单介绍空心阴极的放电特性，以及影响其放电特性的因素，如阴极材料、气体种类、频率、气体流速、气压、阴极内径等.另外提到了其他两种相关的微空阴极系统.
2006, 55 (11): 5878-5884.
doi: 10.7498/aps.55.5878
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分析了深亚微米NMOSFET在ESD应力下的非本地传输特性，分析说明了速度过冲效应可以增大漏端电流，改变器件特性. NMOSFET能量弛豫时间与器件中该点的电场、载流子速度和载流子能量密切相关，从而不能再近似为一个常数.利用蒙特卡罗仿真方法得到电子能量弛豫时间和电子高场迁移率与电子能量的关系表达式，并使用上述模型进行了ESD器件仿真，与实验结果的对比显示，使用该能量弛豫时间模型和高场迁移率模型可以得到准确的器件I-V曲线.
2006, 55 (11): 5885-5891.
doi: 10.7498/aps.55.5885
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针对刚性约束层、柔性约束层以及液体约束层，从激光诱导冲击波阵面状态、汽化物(包括气体和等离子体)扩散以及冲击波的反射进行分析，发现对于脉宽小于冲击波通过汽化物层的时间间隔的短脉冲激光，约束层并不能直接提高冲击波的冲量，而对于脉宽大于冲击波通过汽化层时间间隔的激光，其增强冲击效果是通过约束汽化物的扩散，提高压力幅值和由于冲击波在约束层与工件表面的多次反射而延长对工件的作用时间来实现的.刚性约束层能最大地增加冲击冲量，而柔性约束层和液体约束层的主要优点是其形状可与非平面形工件表面符合.
2006, 55 (11): 5892-5898.
doi: 10.7498/aps.55.5892
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使用激光双光束方法，对激光大气等离子体的光谱进行了实验研究.由一台激光器产生的两束激光，其中一束用于产生等离子体(电离激光束)，另一束则用于对已产生的等离子体施加影响(作用激光束).作用激光束所引起的光谱特征变化的实验研究结果和相应的初步分析.结果表明，在作用激光束的影响下，激光大气等离子体光谱的强度在整体上都有明显的增加，而且，连续光谱的增强大于线状光谱；短波连续光谱的增强大于长波连续光谱；作用激光束相对于电离激光束的延时越大，谱线增强的相对值也越大；作用激光束对谱线的增强不存在明显的阈值效应.结果还表明，作用激光束除导致光谱幅度增强外，对激光大气等离子体中各种类谱线成分的衰变时间也有明显的影响：除个别谱线外，大多数谱线的衰变时间都有不同程度的延长.对结果的初步分析指出，上述结果是激光大气等离子体中的自由电子吸收作用激光束的能量后，在等离子体中有不同传递途径和不同传递效率的体现.该结果为深入了解激光大气等离子体衰变过程中的微观物理现象提供了新的线索，也为以延长激光大气等离子体衰变过程为目标的技术应用提供了实验依据.
2006, 55 (11): 5899-5904.
doi: 10.7498/aps.55.5899
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实验研究了超短超强激光脉冲与薄膜靶相互作用中产生的超热电子角分布随激光入射角的变化.在靶面方向观测到一束方向性很好的高能超热电子.该高能超热电子束的电子数目随着激光入射角的增大而增大.对结果的分析表明，表面准静态磁场是导致表面电子产生的主要原因.
2006, 55 (11): 5905-5908.
doi: 10.7498/aps.55.5905
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介绍一种矩形反应腔体结构的表面波等离子体源，通过对垫层介质及天线结构的优化设计，产生了大面积均匀的等离子体.采用静电探针测量了等离子体参数(密度，电子温度)在不同运行条件(气压，功率)下的空间分布；采用扩散模型，数值模拟了等离子体密度在垂直方向上的空间分布，并比较好地解释了实验测量结果.
2006, 55 (11): 5909-5916.
doi: 10.7498/aps.55.5909
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研究了P偏振、S偏振和圆(C)偏振态下亚相对论强度飞秒激光脉冲与铝靶相互作用时产生的超热电子的能谱和靶背向角分布，并对S偏振产生的超热电子的特殊角分布通过引入表面磁场的概念进行了定性解释.
2006, 55 (11): 5917-5922.
doi: 10.7498/aps.55.5917
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在“强光一号”装置驱动电流峰值1.4—2.1MA、上升时间80—100ns条件下，研究了不同丝阵直径、丝数及丝直径的钨丝阵负载Z箍缩等离子体的辐射特性.用自行研制的测试系统对等离子体辐射参数进行了诊断.实验获得的最大X射线总能量为34kJ，最大峰值功率为1.28TW.得到了一些关于钨丝阵Z箍缩等离子体辐射特性的规律性认识.
2006, 55 (11): 5923-5929.
doi: 10.7498/aps.55.5923
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基于一维流体力学模型，对介质阻挡均匀大气压氮气放电特性进行了数值计算研究.模型中考虑了氮气中主要的电离、激发过程，所包含的粒子种类为e，N2，N+2，N+4，N2(a1∑-u)，N2(A3∑+u).模拟结果显示，氮中的放电具有低气压下汤生放电的特性.放电电流幅度较小，放电过程中气体电压变化缓慢，电子密度远低于离子密度，而且最大值出现在阳极，电子不能在放电间隙中被俘获，不存在中性等离子体区，气体中的电场趋于线性变化.亚稳态N2(A3∑+u)和N2(a1∑+u)在整个放电空间都具有非常高的密度，比电子密度高三个量级以上，亚稳态密度的最大值出现在阳极，这样的分布决定了放电的空间结构.放电所需的种子电子主要由亚稳态之间潘宁电离提供，这种机理使放电的电离水平较低，导致氮气中的放电只能是汤生放电.随着放电参数的变化，多电流峰放电也可在氮气中获得.
2006, 55 (11): 5930-5934.
doi: 10.7498/aps.55.5930
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采用粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)的方法对电子回旋共振(ECR)放电中的电离过程进行了模拟，其中带电粒子与微波的相互作用由PIC方法的电磁模型描述，粒子间的碰撞过程由MCC方法描述.考虑的碰撞类型有电子与中性粒子的弹性、激发、电离碰撞，离子与中性粒子的弹性、电荷交换碰撞，碰撞截面均依赖于能量而变化.阐述了理论分析的过程，为数值模拟ECR放电奠定了基础.
2006, 55 (11): 5935-5941.
doi: 10.7498/aps.55.5935
摘要 +
采用粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)的方法，应用电磁模型，编写了准三维的电子回旋共振(ECR)放电电离过程的模拟程序，得到了ECR放电过程中电子与离子的相空间分布、电磁场分布.通过对这些分布随时间演化的分析，得出ECR加热发生在ω≈ωc0且垂直于轴向的区域；ECR区域，微波能量几乎全部耦合给电子，获得能量的电子通过与中性粒子的电离碰撞产生了大量的带电粒子；随着放电的进行，大量带电粒子通过频繁的碰撞，分布由各向异性逐渐趋于各向同性.
2006, 55 (11): 5942-5946.
doi: 10.7498/aps.55.5942
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采用Nd-YAG激光器的四倍频激光(266nm)设计了激光探针分幅阴影成像系统，该系统具有时间分辨率和收光效率高，测量范围大，可有效屏蔽可见光干扰的优点，在钨丝阵实验中成功获得晚期内爆等离子体的分布图像.对系统结构和性能参数做了介绍，对测量结果进行了讨论.
2006, 55 (11): 5947-5952.
doi: 10.7498/aps.55.5947
摘要 +
为了解决成像的针孔设计问题，基于蒙特卡罗方法建立了一套模拟中子针孔成像过程的程序，并且通过编写的图像显示程序可以直观地观察到记录介质所成的二维图像，同时可以对图像的某些参数进行判读.
2006, 55 (11): 5953-5958.
doi: 10.7498/aps.55.5953
摘要 +
对入射等离子体的相对论电子注(REB)在离子通道中可能产生切连科夫(Cherenkov)辐射的问题进行了论证与研究.利用线性理论分析了离子背景下的注-波互作用关系，导出了系统的色散方程与同步辐射条件.结果表明，系统的电磁不稳定性是由离子通道中TM模与电子注模通过电子注耦合所致，其微观机理是离子对电子注的聚焦.对处于运动等离子体状态下的离子-注系统进行了严格地理论分析，获得了通道内辐射波的频偏与波增长率公式，并通过数值模拟计算讨论了系统有关参数对它们的影响.
2006, 55 (11): 5959-5963.
doi: 10.7498/aps.55.5959
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以SiH4，Ar和H2为反应气体，采用射频等离子体化学气相沉积方法在300℃下制备了低温多晶Si薄膜.实验发现，反应气体中H2的比例是影响薄膜结晶质量的重要因素，在适量的H2比例下制备的多晶Si薄膜具有结晶相体积分数高，氢含量低，生长速率快、抗杂质污染等特性.
2006, 55 (11): 5964-5968.
doi: 10.7498/aps.55.5964
摘要 +
基于快电子的逃逸击穿机理将是一种能解释纳秒脉冲高过电压倍数下气体放电现象的理论，对高能量快电子的逃逸运动、碰撞电离引导电子崩的发展等进行了分析，并根据电子能量与阻力关系式，对电子的俘获或逃逸过程进行了计算.结果表明外加场强越高，更多的电子能逃逸，逃逸的能量阈值越低，气压对电子的逃逸过程影响也较大.同时也定性描述了纳秒脉冲下逃逸击穿放电过程.
2006, 55 (11): 5969-5974.
doi: 10.7498/aps.55.5969
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对共面介质阻挡放电(DBD)的放电过程进行了实验和理论研究. 在实验中设计了分段电极方法来获取放电过程中不同位置上的局域电流和光辐射特性，得到了阴极上等离子体的扩展速度，并与二维流体数值模拟结果进行了比较. 结果表明，在共面DBD的暂态放电过程中，电极上空等离子体区域始终存在有不均匀电场，导致了不同位置上放电电流和光辐射分布的不一致. 同时研究还表明，在DBD放电过程中应当考虑表面光致二次电子发射.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2006, 55 (11): 5975-5979.
doi: 10.7498/aps.55.5975
摘要 +
室温下在等静压最高达～0.5GPa的条件下，利用超声回波技术测量了超声波横波和纵波在Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃中的传播时间来确定横波和纵波速度.测量时所采用的超声波频率为10MHz.利用所测量的数据，建立了超声波波速、样品的密度、弹性模量以及Debye温度等与所施加的压力之间的相互关系.并且推导出Murnaghan状态方程.另外，基于非晶态与晶态物理性能的相似性，对此块体非晶的压缩曲线、弹性常数和Debye温度等进行了理论计算，结果表明Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃的弹性性能与其组成的元素有着密切的关系.
2006, 55 (11): 5980-5986.
doi: 10.7498/aps.55.5980
摘要 +
基于位错理论，利用分子动力学方法建立了〈100〉{010}，〈100〉{011}，1/2〈111〉{011}和1/2〈111〉{112}刃型位错的芯结构，并计算了这四种刃型位错的形成能、位错芯能量和芯半径.计算结果表明：〈100〉{010}和〈100〉{011}刃型位错的形成能比1/2〈111〉{011}和1/2〈111〉{112}刃型位错的要高，这表明〈100〉刃型位错比1/2〈111〉刃型位错更难形成.而〈100〉{010}和〈100〉{011}刃型位错的芯半径比1/2〈111〉{011}和1/2〈111〉{112}刃型位错的小，这说明在1/2〈111〉刃型位错中位于奇异区的原子数多于〈100〉刃型位错，而这些原子要比完整晶体中的原子具有更大的活性.可见，1/2〈111〉刃型位错比〈100〉刃型位错更易运动，且〈100〉刃型位错在bcc Fe中难以形成.
2006, 55 (11): 5987-5990.
doi: 10.7498/aps.55.5987
摘要 +
采用石墨电阻加热的温梯法生长了V∶YAG晶体，晶体的不同部位呈现两种不同的颜色：浅绿色和黄褐色.通过对比分析不同颜色V∶YAG晶体的室温吸收光谱，推断出石墨发热体高温下扩散出来的C可以起到还原作用，提高晶体中V3+tetra离子的浓度，同时诱导了F心的形成.在1300℃下，对不同颜色的V∶YAG晶体进行真空退火处理，发现处于八面体格位中的V3+离子在热激发作用下与近邻的四面体格位Al3+离子存在置换反应，由此产生一定浓度的四面体格位V3+离子.同时，F心在退火过程中被完全消除，释放出来的自由电子被高价态的V离子俘获，可以进一步提高晶体中四面体格位V3+离子的浓度.
2006, 55 (11): 5991-5995.
doi: 10.7498/aps.55.5991
摘要 +
利用不同能量的质子在大气环境中辐照拟南芥的含水种子，能量从1.1MeV到6.5MeV.根据模拟计算结果，相应能量的离子对种子的损伤区域分别为胚的浅层、胚的一半和整个胚.本实验中，具有较高能量的质子可以完全均匀地作用于拟南芥生长、发育及遗传密切相关的胚茎端分生组织，而能量较低的质子则不能直接作用于茎端分生组织.实验所用质子注量范围为4×109ions/cm2—1×1014ions/cm2.实验结果显示，虽然拟南芥种子的发芽率和幼苗存活率随离子注量增加都呈现下降的趋势，但对应于不同的胚损伤区域，即在不同的入射质子能量条件下，注量曲线具有各自的特征.实验结果显示，拟南芥种子中除了胚茎端分生组织作为对离子辐照敏感的辐射主靶外，茎端分生组织之外的胚区域可能作为离子辐射次靶，影响到最终的辐射生物学效应.
2006, 55 (11): 5996-6000.
doi: 10.7498/aps.55.5996
摘要 +
GdBaCo2O5+δ体系的低频内耗研究表明：体系中存在一个由额外氧运动引起的弛豫内耗峰；额外氧δ对这个弛豫内耗峰的大小、峰形及峰位有较大影响，反映了额外氧状态随δ而变化.当δ=0.005，体系中额外氧含量很少而接近零时，相应的内耗峰消失；δ达到一定数量后，出现弛豫内耗峰.由δ=0.278，0.407，0.421，0.515样品的弛豫内耗峰分析可得到体系随δ不同存在着三种不同的额外氧形态.此外，δ=0.421及0.515的样品在360K附近存在一个相变内耗峰，它对应着体系中的金属—绝缘体转变.
2006, 55 (11): 6001-6007.
doi: 10.7498/aps.55.6001
摘要 +
用密度泛函理论的总能计算研究了金属铜(100)面的表面原子结构以及氮原子的c(2×2)吸附状态.研究结果表明：在Cu(100) c(2×2)-N表面系统中，氮原子处于四度配位的空洞(FFH)位置，距离最表面铜原子层的垂直距离为0.20?，最短的Cu—N键长度为1.83?.结构优化的计算否定了被吸附物导致的表面再构模型，即c(2×2)元胞的两个铜原子在垂直于表面方向发生相对位移，一个铜原子运动到氮原子之上的模型.该吸附表面的功函数约为4.65eV, 氮原子的平均吸附能为4.92 eV(以孤立氮原子为能量参考点).计算结果还说明，Cu—N杂化形成的表面局域态的位置在费米面以下约1.0 eV附近出现，氮原子和第一层以及第二层铜原子均有不同程度的杂化作用.该结果为最近有关该表面的STM图像的争论提供了判据性的第一性原理计算结果.
2006, 55 (11): 6008-6012.
doi: 10.7498/aps.55.6008
摘要 +
利用X射线衍射技术(XRD)测试了涂层及其基体材料的应力及其变化规律，建立了一种涂层结合界面应力检测系统，进行界面结合状态的检测研究.利用涂层从基体脱粘前后的界面应力变化量，结合涂层材料的物性参数和涂层-基体系统温度场参数，用涂层残余应力衍射峰来表征涂层与基体的结合强度，创立一种研究检测涂层结合强度理论的实验新方法，适用于各种热障涂层的界面结合强度测量.
2006, 55 (11): 6013-6019.
doi: 10.7498/aps.55.6013
摘要 +
采用Zr靶和Al2O3靶通过在Ar，N2混合气氛中进行反应磁控溅射的方法制备了不同AlON调制层厚和不同ZrN调制层厚的两个系列的ZrN/AlON纳米多层膜.利用X射线能量色散谱仪、X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针研究了多层膜的成分、微结构和力学性能.结果表明，在Ar，N2混合气氛中对Al2O3进行溅射的过程中，N原子会部分取代Al2O3中的氧原子，形成AlON化合物.在ZrN/AlON纳米多层膜中，由于受到ZrN晶体调制层的模板作用，溅射条件下以非晶态存在的AlON层在其厚度小于0.9nm时被强制晶化并与ZrN层形成共格外延生长；相应地，多层膜的硬度明显提高，最高硬度达到33.0GPa.进一步增加多层膜中AlON调制层的厚度，AlON层形成非晶结构，破坏了多层膜的共格外延生长，导致其硬度逐步降低.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2006, 55 (11): 6020-6024.
doi: 10.7498/aps.55.6020
摘要 +
对SrAl12O19：Pr3+中4f2→4f2电偶极跃迁强度的参量化进行了研究.考虑明确的4f5d组态成分与4f2跃迁能级混杂对4f2组态内跃迁的影响.引入新的强度参数Tkq，参数值由3P0能级的相关实验数据拟合.利用拟合的参数T33和T53计算1S0向下各能级发射的跃迁强度，计算值与实验及Judd-Ofelt理论的结果进行了比较.
2006, 55 (11): 6025-6031.
doi: 10.7498/aps.55.6025
摘要 +
对原子氢在Be(1010)薄膜表面的吸附性质做了第一性原理计算研究.根据原子面间距的不同，可把Be(1010)表面分为两种.计算结果表明，原子氢在这两种表面上的吸附性质显著不同.为阐明和分析这些不同，系统计算和分析了Be(1010)薄膜的表面电子结构、电子功函数、平均静电势和局域电荷密度.这些物理量都自洽地表明，吸附过程中原子氢和表面铍原子间的电荷转移过程对于两种表面是完全不同的.对于L型表面来说，电荷由吸附原子氢向表面Be原子层转移，而对于S型表面而言，电荷转移过程恰恰相反.
2006, 55 (11): 6032-6035.
doi: 10.7498/aps.55.6032
摘要 +
采用模守恒赝势(Lin方案)和平面波超软赝势对两种NiTi异构体超晶胞势能面进行了理论研究，结果表明：由于在绝对零度下B19′相总能量低于B2相总能量，B19′相更为稳定.对于B2相，合金化元素Au和Fe在Ni原子位处于势能面平衡点而Ni(Ni位)及位于Ti原子位的Ti，Zr 和Al并非处于平衡位置.在B19′相，Ni，Au，Fe，Ti，Zr，Al均处于势能面平衡点.NiTi合金的马氏体相变应该主要是来自Ni、Ti原子位于势能面非平衡位置所致.
2006, 55 (11): 6036-6041.
doi: 10.7498/aps.55.6036
摘要 +
基于密度泛函理论(DFT),采用线性缀加平面波展式结合改进的局域轨道方法(APW+lo)，对具有ThMn12结构的永磁材料YFe11Ti的结构和磁性进行了计算和分析.计算了YFe12，Y2Fe17，YFe11Ti的生成能，探讨了替代元素Ti的加入使YFe12系统能够保持稳定的ThMn12结构的原因以及Ti在系统中的最佳可能占位.给出了系统的晶体磁矩和各晶位原子的磁矩以及系统的电子态密度，分析了系统磁性的来源和各晶位原子磁矩的大小与其配位数和平均近邻原子距离的关系.
2006, 55 (11): 6042-6046.
doi: 10.7498/aps.55.6042
摘要 +
采用第一性原理方法研究了SiO2-羟基表面上几种金属原子的吸附性质，发现In和Ga在SiO2-羟基表面上的结合很弱，而Fe，Co， Ni在该表面上与Si，O形成强的化学键.等势能面和扩散势垒计算表明In (Ga)的扩散激活能只有0.1—0.3 eV，表明这两种原子容易在表面上扩散.这些结果可以定性地解释纳米合成中的一些实验现象.
2006, 55 (11): 6047-6054.
doi: 10.7498/aps.55.6047
摘要 +
应用不可约张量理论构造了三角对称晶场中3d2/3d8态离子的45阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵，研究了CsNiCl3晶体的光谱精细结构、晶体结构、零场分裂参量、Jahn-Telller效应以及自旋单重态对Ni2+离子基态能级的影响，理论与实验相符合.在此基础上，进一步研究了以前工作中被忽略的自旋-自旋耦合作用和Trees修正对CsNiCl3晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响，发现有四种机理会影响零场分裂参量：1)自旋-轨道耦合机理，2)自旋-自旋耦合机理；3)自旋-轨道与自旋-自旋联合耦合机理；4)自旋-轨道与Trees修正联合耦合机理，其中自旋-轨道耦合机理是最主要的，其他三种机理也是不可忽略的.
2006, 55 (11): 6055-6060.
doi: 10.7498/aps.55.6055
摘要 +
应用不可约张量方法和群的理论构造了三角对称晶场中考虑自旋-轨道相互作用，自旋-自旋相互作用的3d3/3d7离子的可完全对角化的120阶微扰哈密顿矩阵，利用该矩阵计算了红宝石晶体的基态能级、零场分裂参量和Jahn-Teller效应，研究了自旋-轨道的自旋二重态对基态能级的贡献，证明其二重态对基态能级的贡献是不可忽略的，理论计算值与实验值相符合.在此基础上，进一步研究了自旋-自旋相互作用对红宝石晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响，发现自旋-自旋相互作用对零场分裂参量的影响是不可忽略的.
2006, 55 (11): 6061-6067.
doi: 10.7498/aps.55.6061
摘要 +
为了进一步研究纳米导线阵列的排列形状以及阵列数目对其场发射行为的影响，利用镜像悬浮球模型对正方形以及六边形排列的纳米导线阵列的场发射行为进行计算与模拟，近似的得到纳米导线阵列的场发射增强因子满足如下的变化趋势：β=h/ρ(1/1+W)+1/2(1/1+W)2+3,其中h为纳米导线的高度，ρ为纳米导线的半径，W是以R为自变量的函数，R为纳米导线阵列的间距.结果显示纳米导线阵列的排列形状对其场发射性能的影响较小，而阵列间距则是影响场发射性能的关键因素：当RR0时，场发射增强因子随着阵列间距的减小而急剧减小；当R>R0时，场发射增强因子基本不变，其中R0为导线阵列场发射的最佳间距.进一步研究表明改变纳米导线阵列的数目基本不会改变阵列的场发射性能随间距的变化趋势，但是随着阵列数目的增加，R0会有一定程度的减小，场发射增强因子也会降低.
2006, 55 (11): 6068-6072.
doi: 10.7498/aps.55.6068
摘要 +
利用数值方法对线性条件下横向光电导开关的感生电流和传导电流进行了计算和比较.结果表明在特定的实验条件下，感生电流才会对输出电脉冲产生较大的影响.分析了超快光电导开关在不同实验条件下传导电流与位移电流对输出电脉冲的影响.根据该结论，给出非线性模式下，光电导开关电脉冲超快上升沿小于载流子以饱和速度在电极间渡越所需时间的现象.
编辑推荐
2006, 55 (11): 6073-6079.
doi: 10.7498/aps.55.6073
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基于第一性原理的自洽场密度泛函理论(DFT)和广义梯度近似(GGA),利用缀加平面波加局域轨道(APW+lo)近似方法，建立了五层层晶超原胞模型，模拟了GaAs(110)表面结构和单个Xe原子在其表面的吸附.利用牛顿动力学方法，对GaAs(110)表面原子构形的弛豫和Xe原子在GaAs(110)表面的吸附进行了计算.从三种不同的初始构形出发，即Xe原子分别在Ga原子的顶位，As原子的顶位以及桥位，都发现Xe原子位于桥位时体系能量最低.由此，认为Xe原子在GaAs(110)表面的吸附位置在桥位，并且发现吸附Xe原子后GaAs(110)表面有趋向于理想表面的趋势，表面重构现象趋于消失，表面原子间键长有一定的恢复,这与理论预言相符合.
2006, 55 (11): 6080-6084.
doi: 10.7498/aps.55.6080
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研究镶嵌在超薄非晶氮化硅(a-SiNx)层之间的双层纳米硅(nc-Si)的电荷存储现象.利用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)技术在硅衬底上制备a-SiNx/a-Si/a-SiNx/a-Si/a-SiNx多层薄膜结构.采用常规热退火方法使非晶硅(a-Si)层晶化，形成包含双层nc-Si的金属-氮化物-半导体(MIS)结构.通过电容电压(C-V)特性测量，观测到该结构中由于电荷存储引起的C-V回滞现象，并在室温下成功观察到载流子基于Fowler-Nordheim(F-N)隧穿注入到第一层、第二层nc-Si的两级电荷存储状态.结合电流电压(I-V)特性的测量，对电荷存储的机理进行了深入分析.
2006, 55 (11): 6085-6089.
doi: 10.7498/aps.55.6085
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采用O2等离子体及HF溶液对AlGaN/GaN异质结材料进行表面处理后，Ni/Au肖特基接触特性比未处理有了明显改善，反向泄漏电流减小3个数量级.对制备的肖特基接触进行200—600℃ 5min的N2气氛退火，发现退火冷却后肖特基反向泄漏电流随退火温度增大进一步减小.N2气中600℃退火后肖特基二极管C-V特性曲线在不同频率下一致性变好，这表明退火中Ni向材料表面扩散减小了表面陷阱密度；C-V特性曲线随退火温度增大向右移动，从二维电子气耗尽电压绝对值减小反映了肖特基势垒的提高.
2006, 55 (11): 6090-6094.
doi: 10.7498/aps.55.6090
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从玻尔兹曼方程出发，重新计算了纳米MOSFET沟道内的载流子所服从的分布函数，特别是考虑了纳米MOSFET横向电场和纵向电场之间的相互作用，并且以得到的非平衡状态下的分布函数为基础，考虑载流子寿命和速度的统计分布，给出了纳米MOSFET载流子迁移率的解析表达式.通过与数值模拟结果进行比较和分析，该迁移率解析模型形式简洁、物理概念清晰，且具有相当精度.
2006, 55 (11): 6095-6100.
doi: 10.7498/aps.55.6095
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用无电电镀的化学方法，在VHF-PECVD沉积获得的非晶硅薄膜表面形成镍诱导源，在550℃下退火若干小时，可以诱导产生微米量级的多晶硅晶粒.用此法形成的镍源可以均匀地分布在非晶硅薄膜的表面.非晶硅薄膜上形成晶核的数量取决于镍溶液的浓度、pH值和无电电镀的时间等参量.当成核密度比较低时可以观察到径向晶化现象.用VHF-PECVD非晶硅薄膜作为晶化前驱物，晶化后多晶硅的最大晶粒尺寸可达到90μm.用此多晶硅试制的TFT，获得了良好的器件特性.
2006, 55 (11): 6101-6107.
doi: 10.7498/aps.55.6101
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采用电化学腐蚀法制备了不同多孔度的多孔硅(PS),再通过磁控溅射法在该PS衬底上沉积了一定厚度的Fe膜;并对样品进行了X射线衍射的结构分析、扫描隧道显微技术的表面形貌观察和磁光克尔效应的测量.发现在同一Fe膜厚度下，相对于参考样品硅上的Fe膜，多孔硅上Fe膜的矫顽力更大;同时观察到多孔硅基Fe膜随着PS多孔度的增加，矫顽力相应变大;而对于多孔度相同的多孔硅基样品,随着Fe膜厚度的增加矫顽力却逐步减小.得出了多孔硅特有的海绵状疏松结构能有效调节Fe膜矫顽力大小的结论.
2006, 55 (11): 6108-6112.
doi: 10.7498/aps.55.6108
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用射频溅射法制备了Fe71.5Cu1Cr2.5V4Si12B9单层膜和结构为(F/S)3/M/(F/S)3的多层膜，在制备过程中加72kA/m的纵向磁场.研究表明在制备过程中加磁场明显改善了材料的软磁性能，降低了材料的矫顽力.将样品经不同温度退火热处理后，发现经230℃退火1.5h的单层膜和多层膜具有最佳的软磁性能和最大的磁阻抗效应，单层膜最大横向磁阻抗比为37.5%，多层膜最大横向磁阻抗比高达277%.通过比较单层和多层膜磁阻抗效应随频率和磁场的变化，发现多层膜具有较低的磁阻抗效应的临界频率和峰值特征频率，和较大的磁阻抗变化率，而且有较低的横向磁阻抗效应的饱和场.
2006, 55 (11): 6113-6117.
doi: 10.7498/aps.55.6113
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在成功制备具有双钙钛矿结构Sr2Fe1-xCoxMoO6系列样品的基础上，对其结构、输运性质和磁性质进行了系统研究.结果发现，随着Co替代浓度x值的增加，样品的电阻率-温度关系由半金属行为转变为半导体行为，其室温电阻率从3.9×10-5Ω·cm增大到6.0×10-1Ω·cm；样品由亚铁磁体转变成反铁磁体，其磁相变温度TN值也随之下降; Co对Fe的部分替代使其磁电阻效应受到抑制.基于对其电子结构的分析，其磁电阻效应的起源以及Co的元素替代效应也在文中进行了讨论.
2006, 55 (11): 6118-6122.
doi: 10.7498/aps.55.6118
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研究了90nm工艺下栅氧化层厚度为1.4nm的n-MOSFET的击穿特性，包括V-ramp(斜坡电压)应力下器件栅电流模型和CVS(恒定电压应力)下的TDDB(经时击穿)特性，分析了电压应力下器件的失效和退化机理.发现器件的栅电流不是由单一的隧穿引起，同时还有电子的翻越和渗透.在电压应力下，SiO2中形成的缺陷不仅降低了SiO2的势垒高度，而且等效减小了SiO2的厚度(势垒宽度).另外，每一个缺陷都会形成一个导电通道，这些导电通道的形成增大了栅电流，导致器件性能的退化，同时栅击穿时间变长.
2006, 55 (11): 6123-6128.
doi: 10.7498/aps.55.6123
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采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上生长了掺镧钛酸铅(PLT)铁电薄膜.用X射线衍射技术(XRD)研究了PLT薄膜结晶性能，结果表明PLT薄膜为 (111)择优取向钙钛矿相织构.使用原子力显微镜(AFM)和压电响应力显微镜(PFM) 分别观察了PLT薄膜的表面形貌和对应区域的电畴结构.PFM观察显示PLT薄膜中存在90°纳米带状畴，电畴的极化为首尾相接的低能量的排列方式，带状畴的宽度为20—60nm.研究了PLT10铁电薄膜的制备条件与性能之间的关系.发现在优化条件下制备的PLT10铁电薄膜的介电常数εr为365、介电损耗tgδ为0.02，热释电系数γ为2.18×10-8C·(cm2·K)-1，可以满足制备非制冷红外探测器的需要.
2006, 55 (11): 6129-6135.
doi: 10.7498/aps.55.6129
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应用正电子湮没等技术对AA 2037连铸铝合金热轧板不同温度退火下空位-溶质相互作用及沉淀相进行了研究， 研究表明：室温时效形成的主要是空位-铜复合体以及空位-镁-铜复合体；温度为200℃退火时由于过渡相的形成正电子平均寿命出现峰值，符合多普勒展宽谱的商谱中观察到锰信号的存在，表明形成了空位-镁-锰复合体或过渡相中可能存在锰；温度高于250℃时，随着过渡相变粗、溶解，锰信号消失，而铜信号增强，在350℃后铜信号达到饱和，温度为450℃左右时，稳定相形成.
2006, 55 (11): 6136-6140.
doi: 10.7498/aps.55.6136
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用自制的设备制备了取向和无取向氧化铟纳米线，并研究了In2O3纳米线的场发射性质，发现取向纳米线比非取向纳米线有着更好的场发射特性.取向纳米线的开启和阈值场强明显低于非取向纳米线，这可能是由于取向纳米线之间的场屏蔽效应较弱以及取向纳米线有较多的顶部发射端的缘故.
2006, 55 (11): 6141-6146.
doi: 10.7498/aps.55.6141
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利用电磁理论对表面传导电子发射显示器件的单个子像素在笛卡尔坐标系内建立合理的电学物理模型，对内部电场强度和电势进行了深入研究，推导出了模型不同部分的面电荷密度、电场强度和电势的表达式.为了形象地表征其电学特性，利用MATLAB 6.5对电场强度和电势的分布情况进行了模拟，从理论上对模拟曲面给出了合理的解释，分析了子像素内部电子的发射机理和电学行为，并与电子多重散射模型和惯性离心模型进行了对比，解释了SED阳极电流形成的重要原因.在误差允许的范围内，本模型有关电场强度分布的结论与惯性离心模型一致.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2006, 55 (11): 6147-6151.
doi: 10.7498/aps.55.6147
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用热丝辅助微波电子回旋共振化学气相沉积方法制备出高晶化体积分数的氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜.拉曼散射和X射线衍射技术对样品的微观结构测量分析表明，当反应气体中SiH4浓度在3.6%—50%之间大范围变化时，μc-Si:H薄膜均具有高的晶化体积分数.进一步的分析表明，在SiH4浓度较大时制备的薄膜，其结构以非晶-微晶的过渡相为主.薄膜易于晶化或生长为过渡相的主要原因是微波电子回旋共振使SiH4气体高度分解，等离子体高度电离.
2006, 55 (11): 6152-6156.
doi: 10.7498/aps.55.6152
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制备出单掺Eu3+离子的氟氧化物玻璃陶瓷系列样品，利用Eu3+离子作为荧光探针，通过热处理前后Eu3+离子发射光谱中电偶极子跃迁与磁偶极子跃迁强度比值的变化表征在玻璃材料中微晶是否形成，分析了Eu3+离子荧光发射谱中电偶极子跃迁与晶体场对称性的关系，进一步表征了稀土离子所处微晶晶格场的变化.
2006, 55 (11): 6157-6162.
doi: 10.7498/aps.55.6157
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采用热重分析对纯镍及其表面离子注钇样品在900℃空气中的恒温氧化动力学规律进行了研究.用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对含钇和不含钇氧化膜的微观形貌及结构进行了观测.用声发射方法对氧化膜在恒温生长阶段和空冷阶段的开裂与剥落进行了实时监测，根据相应的氧化膜开裂模型，对声发射信号在时域和数域上的分布情况进行了分析.结果表明离子注钇显著降低了镍的恒温氧化速率，提高了表面NiO膜的抗开裂和抗剥落性能.离子注钇提高镍抗氧化性能的原因主要是钇细化了表面NiO膜的晶粒、提高了氧化膜的高温塑性和蠕变能力，并显著降低了Ni/NiO界面缺陷的数量和大小.
2006, 55 (11): 6163-6167.
doi: 10.7498/aps.55.6163
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利用热氧化法在硅晶片上生长SiO2薄膜，结合光刻和磁控溅射技术在SiO2薄膜表面制备接触型钴掩模，通过掩模方法在硅表面开展了同步辐射光激励的表面刻蚀研究，在室温下制备了SiO2薄膜的刻蚀图样.实验结果表明：在同步辐射光照射下，通入SF6气体可以有效地对SiO2薄膜进行各向异性刻蚀，并在一定的气压范围内，刻蚀率随SF6气体浓度的增加而增加，随样品温度的下降而升高；如果在同步辐射光照射下，用SF6和O2的混合气体作为反应气体，刻蚀过程将停止在SiO2/Si界面，即不对硅刻蚀，实现了同步辐射对硅和二氧化硅两种材料的选择性刻蚀；另外，钴表现出强的抗刻蚀能力，是一种理想的同步辐射光掩模材料.
2006, 55 (11): 6168-6174.
doi: 10.7498/aps.55.6168
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利用带电单分散聚苯乙烯胶体粒子，通过自组装机理，制备了体积百分比为4.8%的具有多晶结构的胶体晶体，并用Kossel衍射技术和紫外可见分光光度计分别对晶体的生长过程进行了监测.通过对Kossel的图像分析检测不同阶段相应的晶格结构，发现胶体结晶过程晶体结构演变顺序为由液态—随机层结构—堆无序结构—面心立方孪晶结构到面心立方结构.定量地确定了结晶过程中晶体不同晶面的晶面间距和晶体的晶格常数，通过紫外可见分光光度计测量的晶体透射谱图，计算得到111晶面的晶面间距和晶体的晶格常数，与用Kossel衍射技术得到的结果相一致，还发现随样品放置时间的延长，衰减峰变窄和加深，并向短波方向移动，对应着晶体的晶格常数减小的现象.
2006, 55 (11): 6175-6184.
doi: 10.7498/aps.55.6175
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以丙醇锆(ZrPr)为锆源，二乙醇胺(DEA)为络合剂，原位引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，在乙醇体系中成功地合成了PVP掺杂-ZrO2溶胶.采用旋涂法在K9玻璃基片上制备了PVP-ZrO2单层杂化薄膜.用不同掺杂量的PVP-ZrO2高折射率膜层与相同的SiO2低折射率膜层交替沉积四分之一波堆高反射膜.借助小角X射线散射研究胶体微结构，用红外光谱、原子力显微镜、紫外/可见/近红外透射光谱、椭圆偏振仪以及1064nm的强激光辐照实验对薄膜的结构、光学和抗激光损伤性能进行表征.研究发现，体系组成的适当配置可以在溶胶稳定的前提下实现ZrPr的充分水解，赋予薄膜良好的结构、光学和抗激光损伤性能.杂化体系中，DEA与ZPr之间强的配合作用大大降低了ZrO2颗粒表面羟基的活性，使得PVP大分子只是以微弱的氢键与颗粒的表面羟基作用而均匀分散于ZrO2颗粒的周围，对颗粒的形成和生长无显著影响.因而在实验研究范围内，随PVP含量的增大，PVP-ZrO2杂化膜层的折射率和激光损伤阈值均无显著变化.但是，薄膜中均匀分布的PVP柔性链可以有效促进膜层应力松弛，显著削弱不同膜层之间的应力不匹配程度、大大方便多层光学薄膜的制备.当高折射率膜层中PVP的质量分数达到15%—20%时，膜层之间良好的应力匹配使得多层高反射膜的沉积周期数可达到10以上.沉积10个周期的多层反射膜，在中心波长1064nm处透射率约为1.6%—2.1%，接近全反射特征，其激光损伤阈值为16.4—18.2J/cm2(脉冲宽度为1ns).
地球物理学、天文学和天体物理学
2006, 55 (11): 6185-6191.
doi: 10.7498/aps.55.6185
摘要 +
基于中国气象局国家气候中心740站点1960—2000a的日降水观测资料，对中国各地区日降水量分等级进行统计分析，揭示了各地区日降水存在的一个共同特征——幂律尾分布，且不同等级的降水量对应不同的幂律尾指数，在一定程度上反映了不同雨型具有不同的气候背景和物理机理.中国华北、华南等七个气候特征区，其幂律尾指数总体自东南向西北呈递增趋势，这与中国降水东多西少，南多北少的空间分布特征相符合.研究各气候特征区日降水的幂律尾指数随时间的演变特征发现：东北、华北和西北地区的幂律尾指数发生突变的年份对应着20世纪70年代末开始的中国北方干旱化进程，导致的可能原因是微量降水，尤其是0—7mm日降水的减少.
2006, 55 (11): 6192-6196.
doi: 10.7498/aps.55.6192
摘要 +
考虑了一种无反馈的作用机理，通过分析定常强迫作用下R?ssler系统的分岔图和Lyapunov指数谱，发现定常强迫能够导致混沌系统产生振幅死亡.这种现象的产生类似于耦合的极限环系统和耦合的R?ssler系统，弱定常强迫作用下的R?ssler系统经由一个周期运动被驱动到系统自身的一个平衡点上.进一步对受迫系统时间序列的研究表明，当定常强迫强度超过一个临界值时，系统的状态不断在小振幅周期运动与静止之间交替出现.
