2020年 69卷 第7期
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2020, 69(7): 077102.
doi: 10.7498/aps.69.20200197
摘要:
在有对称性保护的条件下, 拓扑能带绝缘体等自由费米子体系的拓扑不变量可以在能带结构计算中得到. 但是, 为了得到强关联拓扑物质态的拓扑不变量, 我们需要全新的理论思路. 最典型的例子就是分数量子霍尔效应: 其低能有效物理一般可以用Chern-Simons拓扑规范场论来计算得到; 霍尔电导的量子化平台蕴含着十分丰富的强关联物理. 本文将讨论存在于玻色和自旋模型中的三大类强关联拓扑物质态: 本征拓扑序、对称保护拓扑态和对称富化拓扑态. 第一类无需考虑对称性, 后两者需要考虑对称性. 理论上, 规范场...
在有对称性保护的条件下, 拓扑能带绝缘体等自由费米子体系的拓扑不变量可以在能带结构计算中得到. 但是, 为了得到强关联拓扑物质态的拓扑不变量, 我们需要全新的理论思路. 最典型的例子就是分数量子霍尔效应: 其低能有效物理一般可以用Chern-Simons拓扑规范场论来计算得到; 霍尔电导的量子化平台蕴含着十分丰富的强关联物理. 本文将讨论存在于玻色和自旋模型中的三大类强关联拓扑物质态: 本征拓扑序、对称保护拓扑态和对称富化拓扑态. 第一类无需考虑对称性, 后两者需要考虑对称性. 理论上, 规范场...
2020, 69(7): 077303.
doi: 10.7498/aps.69.20200177
摘要:
Majorana准粒子是凝聚态物理版本的Majorana费米子. 由于Majorana准粒子间的交换操作服从非阿贝尔统计, 并基于此可构建更稳定的量子计算机, 近年来在凝聚态物理界引起广泛关注. 为帮助初学者快速理解Majorana准粒子的形成机理, 本文回顾了在一维超导体-半导体异质纳米线系统中Majorana准粒子模型的提出和理论演化过程, 介绍Kitaev链模型并分析了模型中各要素所起的作用. 还介绍了典型Majorana器件的构成和测量方法, 并结合最新的实验进展对探测到的零能电导峰进行...
Majorana准粒子是凝聚态物理版本的Majorana费米子. 由于Majorana准粒子间的交换操作服从非阿贝尔统计, 并基于此可构建更稳定的量子计算机, 近年来在凝聚态物理界引起广泛关注. 为帮助初学者快速理解Majorana准粒子的形成机理, 本文回顾了在一维超导体-半导体异质纳米线系统中Majorana准粒子模型的提出和理论演化过程, 介绍Kitaev链模型并分析了模型中各要素所起的作用. 还介绍了典型Majorana器件的构成和测量方法, 并结合最新的实验进展对探测到的零能电导峰进行...
2020, 69(7): 077801.
doi: 10.7498/aps.69.20191816
摘要:
拓扑半金属磷化钼(MoP)同时具有三重和二重简并费米子. 为了研究其费米面以上的激发态超快动力学特性, 对其进行了时间分辨超快泵浦-探测实验. 获得了MoP的准粒子动力学, 包含来源于电子-声子散射的快分量, 寿命为0.3 ps, 以及来源于声子-声子散射的慢分量, 寿命为150 ps. 温度依赖的研究表明, 快分量和慢分量的弛豫寿命均随着温度的增加产生微小增大. 同时还激发并探测到一支相干态声学支声子, 其由热应力引起, 频率为0.033 THz且不随温度而改变. 对于MoP激发态准粒子超快动...
拓扑半金属磷化钼(MoP)同时具有三重和二重简并费米子. 为了研究其费米面以上的激发态超快动力学特性, 对其进行了时间分辨超快泵浦-探测实验. 获得了MoP的准粒子动力学, 包含来源于电子-声子散射的快分量, 寿命为0.3 ps, 以及来源于声子-声子散射的慢分量, 寿命为150 ps. 温度依赖的研究表明, 快分量和慢分量的弛豫寿命均随着温度的增加产生微小增大. 同时还激发并探测到一支相干态声学支声子, 其由热应力引起, 频率为0.033 THz且不随温度而改变. 对于MoP激发态准粒子超快动...
2020, 69(7): 077101.
doi: 10.7498/aps.69.20191660
摘要:
随着材料性能的不断提升, 近年来纳米陷光结构在钙钛矿电池中的应用受到越来越多的关注. 纳米陷光结构的引入可以改变光子在电池中的传输路径以及被电池吸收的光子能量. 将纳米陷光结构用于钙钛矿电池中的不同界面可以不同程度地增加电池对光的吸收, 最终提升电池效率. 如何有效地应用陷光结构是进一步提升钙钛矿电池转换效率的关键问题之一. 本文从阐述具有不同纳米陷光结构的钙钛矿电池性能出发, 对不同结构进行了对比与总结, 并分析了其中的优势与劣势.
随着材料性能的不断提升, 近年来纳米陷光结构在钙钛矿电池中的应用受到越来越多的关注. 纳米陷光结构的引入可以改变光子在电池中的传输路径以及被电池吸收的光子能量. 将纳米陷光结构用于钙钛矿电池中的不同界面可以不同程度地增加电池对光的吸收, 最终提升电池效率. 如何有效地应用陷光结构是进一步提升钙钛矿电池转换效率的关键问题之一. 本文从阐述具有不同纳米陷光结构的钙钛矿电池性能出发, 对不同结构进行了对比与总结, 并分析了其中的优势与劣势.
2020, 69(7): 070201.
doi: 10.7498/aps.69.20191591
摘要:
研究超临界流体在不同压力和温度的结构特征有助于深刻理解并有效利用超临界流体. 本文采用分子动力学方法模拟超临界压力、拟临界温度附近流体的结构及密度波动曲线的排列熵, 分析状态参数变化的影响. 结果表明, 定压下, 径向分布函数随温度升高, 第一峰值位置逐渐向右移动, 但右移幅度随着压力偏离临界点距离的增大而减弱, 近临界压力时, 出现峰值最高点的工况和等温压缩系数的极值点位置一致, 压力增大, 该现象消失. 低压力拟临界点时易出现面积大、相对集中且分布稳定的高/低密度区, 无明显嵌套现象. 静态...
研究超临界流体在不同压力和温度的结构特征有助于深刻理解并有效利用超临界流体. 本文采用分子动力学方法模拟超临界压力、拟临界温度附近流体的结构及密度波动曲线的排列熵, 分析状态参数变化的影响. 结果表明, 定压下, 径向分布函数随温度升高, 第一峰值位置逐渐向右移动, 但右移幅度随着压力偏离临界点距离的增大而减弱, 近临界压力时, 出现峰值最高点的工况和等温压缩系数的极值点位置一致, 压力增大, 该现象消失. 低压力拟临界点时易出现面积大、相对集中且分布稳定的高/低密度区, 无明显嵌套现象. 静态...
2020, 69(7): 070301.
doi: 10.7498/aps.69.20191084
摘要:
近年来, 随着对相干性量化的发展, 相干与路径信息间的互补关系渐渐引起人们注意. 这样的互补关系不仅在基础量子力学方面有重要的理论意义, 同时也在量子信息技术中有实际应用. 本文从Bures距离和明确量子态区分出发, 系统地研究了二路径干涉仪中的相干与路径信息, 并建立了一个全新的互补关系. 与已知的类似工作相比, 本文的研究更为一般: 既考虑纯态, 也考虑混合态; 既探讨了干涉仪本身的路径不对称性所提供的路径可预测性, 也探讨了因路径探测器而生的路径可区分度. 具体地说, 路径可预测性的讨论只...
近年来, 随着对相干性量化的发展, 相干与路径信息间的互补关系渐渐引起人们注意. 这样的互补关系不仅在基础量子力学方面有重要的理论意义, 同时也在量子信息技术中有实际应用. 本文从Bures距离和明确量子态区分出发, 系统地研究了二路径干涉仪中的相干与路径信息, 并建立了一个全新的互补关系. 与已知的类似工作相比, 本文的研究更为一般: 既考虑纯态, 也考虑混合态; 既探讨了干涉仪本身的路径不对称性所提供的路径可预测性, 也探讨了因路径探测器而生的路径可区分度. 具体地说, 路径可预测性的讨论只...
2020, 69(7): 070302.
doi: 10.7498/aps.69.20191868
摘要:
本文研究了一维公度势和非公度势调制下的p波超导量子线系统的拓扑相变. 在公度势调制下, 通过计算\begin{document}$Z_2$\end{document} ![]()
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本文研究了一维公度势和非公度势调制下的p波超导量子线系统的拓扑相变. 在公度势调制下, 通过计算
2020, 69(7): 070501.
doi: 10.7498/aps.69.20191812
摘要:
张弛振荡现象普遍存在于自然科学以及工程技术的各个领域, 探索张弛振荡的可能路径是张弛振荡研究的重要问题之一. 最近, 一种名为“脉冲式爆炸”(pulse-shaped explosion, PSE)的可以诱发张弛振荡的新机制被相继报道. PSE意味着平衡点和极限环表现出了与参数变化相关的脉冲式急剧量变, 这导致系统出现急剧转迁现象, 进而诱发张弛振荡. 本文以多频激励Mathieu-van der Pol-Duffing系统为例, 探讨了复合式的张弛振荡现象. 当参数激励和外部激励存在相位差时,...
张弛振荡现象普遍存在于自然科学以及工程技术的各个领域, 探索张弛振荡的可能路径是张弛振荡研究的重要问题之一. 最近, 一种名为“脉冲式爆炸”(pulse-shaped explosion, PSE)的可以诱发张弛振荡的新机制被相继报道. PSE意味着平衡点和极限环表现出了与参数变化相关的脉冲式急剧量变, 这导致系统出现急剧转迁现象, 进而诱发张弛振荡. 本文以多频激励Mathieu-van der Pol-Duffing系统为例, 探讨了复合式的张弛振荡现象. 当参数激励和外部激励存在相位差时,...
2020, 69(7): 073201.
doi: 10.7498/aps.69.20200013
摘要:
我们最近证明, 利用红外和深紫外双色激光场, SF6分子的结构信息可以通过其电离谱上的相干条纹获得[arXiv,1912.08499(2019)]. 在本文中, 我们利用该方法考察了两种不同几何结构的分子离子\begin{document}$ \rm H_3^{2+} $\end{document} ![]()
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我们最近证明, 利用红外和深紫外双色激光场, SF6分子的结构信息可以通过其电离谱上的相干条纹获得[arXiv,1912.08499(2019)]. 在本文中, 我们利用该方法考察了两种不同几何结构的分子离子
2020, 69(7): 074201.
doi: 10.7498/aps.69.20191832
摘要:
由于NH3在大气气溶胶化学中具有重要作用, 所以快速和精确反演NH3浓度对环境问题非常重要. 本文以9.05 μm的室温连续量子级联激光器(quantum cascade laser, QCL)作为光源, 采用波长扫描直接吸收可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)技术, 研究了QCL在1103.4 cm–1的光谱特性, 获得了激光器控制的温度电流与波长的关系. 设计了QCL二级温控的低压实验平台, 测量氨气...
由于NH3在大气气溶胶化学中具有重要作用, 所以快速和精确反演NH3浓度对环境问题非常重要. 本文以9.05 μm的室温连续量子级联激光器(quantum cascade laser, QCL)作为光源, 采用波长扫描直接吸收可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)技术, 研究了QCL在1103.4 cm–1的光谱特性, 获得了激光器控制的温度电流与波长的关系. 设计了QCL二级温控的低压实验平台, 测量氨气...
2020, 69(7): 074202.
doi: 10.7498/aps.69.20191858
摘要:
随着网络带宽需求的快速增加, 波分复用系统的容量已接近非线性香农极限. 为了适应未来网络的发展, 空分复用技术引起了越来越多的关注. 本文首次提出基于少模非线性光纤环形镜(FM-NOLM)的脉冲幅度调制(PAM)全光再生器, 描述了其工作原理和具体设计过程. 采用COMSOL软件对组成FM-NOLM的硫化物高非线性光纤进行了模式特性仿真. 以LP01, LP11, LP21三个光纤模式为例, 确定了再生器的参数, 计算出每个模式的功率转移函数曲线. 仿真分析了该少模PAM-4全光再生器的噪声抑制...
随着网络带宽需求的快速增加, 波分复用系统的容量已接近非线性香农极限. 为了适应未来网络的发展, 空分复用技术引起了越来越多的关注. 本文首次提出基于少模非线性光纤环形镜(FM-NOLM)的脉冲幅度调制(PAM)全光再生器, 描述了其工作原理和具体设计过程. 采用COMSOL软件对组成FM-NOLM的硫化物高非线性光纤进行了模式特性仿真. 以LP01, LP11, LP21三个光纤模式为例, 确定了再生器的参数, 计算出每个模式的功率转移函数曲线. 仿真分析了该少模PAM-4全光再生器的噪声抑制...
2020, 69(7): 074203.
doi: 10.7498/aps.69.20191883
摘要:
利用广义伪谱方法精确数值求解了氢原子在强激光场中的三维含时薛定谔方程, 获得了强激光中氢原子的含时波函数, 利用时间依赖的偶极矩的傅里叶变换得到了高次谐波谱, 研究了氢原子在强激光场中发射低于电离阈值的谐波谱对激光强度的依赖性. 研究发现, 激光强度在低于电离阈值的谐波产生的通道选择的过程中扮演着重要角色, 主要有两种量子通道对阈下谐波的产生有贡献, 即广义的短轨道和长轨道, 其中长轨道对激光场强度比较敏感. 结合小波时频变换、经典轨道分析、以及强度依赖的量子通道选择分析, 本文阐明了其背后的物...
利用广义伪谱方法精确数值求解了氢原子在强激光场中的三维含时薛定谔方程, 获得了强激光中氢原子的含时波函数, 利用时间依赖的偶极矩的傅里叶变换得到了高次谐波谱, 研究了氢原子在强激光场中发射低于电离阈值的谐波谱对激光强度的依赖性. 研究发现, 激光强度在低于电离阈值的谐波产生的通道选择的过程中扮演着重要角色, 主要有两种量子通道对阈下谐波的产生有贡献, 即广义的短轨道和长轨道, 其中长轨道对激光场强度比较敏感. 结合小波时频变换、经典轨道分析、以及强度依赖的量子通道选择分析, 本文阐明了其背后的物...
2020, 69(7): 074204.
doi: 10.7498/aps.69.20191875
摘要:
雪崩光电二极管单光子探测器是一种具有超高灵敏度的光电探测器件, 在远距离激光测距、激光成像和量子通信等领域有非常重要的应用. 然而, 由于雪崩光电二极管单光子探测器的雪崩点对工作温度高度敏感, 因此在外场环境下工作时容易出现增益波动, 继而导致单光子探测器输出信号的延时发生漂移, 严重降低了探测器的时间稳定性. 本文发展了一种稳定输出延时的方法, 采用嵌入式系统控制雪崩光电二极管, 使其处于恒定温度, 并实时补偿由环境温度引起的延时漂移, 实现了雪崩光电二极管单光子探测器的高时间稳定性探测. 实...
雪崩光电二极管单光子探测器是一种具有超高灵敏度的光电探测器件, 在远距离激光测距、激光成像和量子通信等领域有非常重要的应用. 然而, 由于雪崩光电二极管单光子探测器的雪崩点对工作温度高度敏感, 因此在外场环境下工作时容易出现增益波动, 继而导致单光子探测器输出信号的延时发生漂移, 严重降低了探测器的时间稳定性. 本文发展了一种稳定输出延时的方法, 采用嵌入式系统控制雪崩光电二极管, 使其处于恒定温度, 并实时补偿由环境温度引起的延时漂移, 实现了雪崩光电二极管单光子探测器的高时间稳定性探测. 实...
2020, 69(7): 074205.
doi: 10.7498/aps.69.20191666
摘要:
本文研究了一种适用于太赫兹频段的对称双楔形混合等离子体波导. 采用有限元法对其混合模式特征进行数值模拟, 阐述了波导的传播长度、归一化有效模场面积和品质因子等特性随波导几何参数的变化规律. 结果表明, 对称双楔形混合等离子体波导在太赫兹频段可获得良好的模场约束能力和低损耗特性, 在有效模场面积达到λ2/10280时, 传播长度达到51 × 103 μm. 波导参数最优时的平行对称楔形波导在忽略波导间串扰时, 波导间距小于16 μm时的耦合长度约为8958 μm. 通过对比发现, 相比于先前的对称...
本文研究了一种适用于太赫兹频段的对称双楔形混合等离子体波导. 采用有限元法对其混合模式特征进行数值模拟, 阐述了波导的传播长度、归一化有效模场面积和品质因子等特性随波导几何参数的变化规律. 结果表明, 对称双楔形混合等离子体波导在太赫兹频段可获得良好的模场约束能力和低损耗特性, 在有效模场面积达到λ2/10280时, 传播长度达到51 × 103 μm. 波导参数最优时的平行对称楔形波导在忽略波导间串扰时, 波导间距小于16 μm时的耦合长度约为8958 μm. 通过对比发现, 相比于先前的对称...
2020, 69(7): 074206.
doi: 10.7498/aps.69.20191795
摘要:
表面磁等离子体(surfacemagnetoplasmons, SMPs)是一种在电介质和偏置磁场作用下磁光材料界面处传播的近场电磁波. 其独特的非互易传播特性引起了大量科研工作的关注, 但在具体的波导结构设计上仍存在很多问题. 本文研究了一种银-硅-磁光材料的3层平面波导结构, SMPs在磁光材料和硅的界面处传播, 发现在特定的频率范围内, SMPs的基模及高阶模式均具有正向或反向的单向传播特性. 分别计算了旋磁与旋电材料平面波导的色散方程, 研究了硅层厚度与外加磁场对能带结构及SMPs单向传...
表面磁等离子体(surfacemagnetoplasmons, SMPs)是一种在电介质和偏置磁场作用下磁光材料界面处传播的近场电磁波. 其独特的非互易传播特性引起了大量科研工作的关注, 但在具体的波导结构设计上仍存在很多问题. 本文研究了一种银-硅-磁光材料的3层平面波导结构, SMPs在磁光材料和硅的界面处传播, 发现在特定的频率范围内, SMPs的基模及高阶模式均具有正向或反向的单向传播特性. 分别计算了旋磁与旋电材料平面波导的色散方程, 研究了硅层厚度与外加磁场对能带结构及SMPs单向传...
2020, 69(7): 074301.
doi: 10.7498/aps.69.20191854
摘要:
理论研究了声波在非均匀波导中的空间聚焦问题, 利用多模态导纳法构建波导内任意位置处声压与入射声压在模态域的映射关系, 计算使声波聚焦于空间某位置时的最佳入射波, 并画出了相应的聚焦声场. 研究了三种非均匀情况: 水平变截面波导、含散射体波导以及声速垂直变化波导. 结果表明, 当输入最佳入射波时, 在非均匀波导中可以产生良好的单点或多点声聚焦效果, 声波的聚焦过程充分地利用了波导结构及介质非均匀性对声波的散射作用.
理论研究了声波在非均匀波导中的空间聚焦问题, 利用多模态导纳法构建波导内任意位置处声压与入射声压在模态域的映射关系, 计算使声波聚焦于空间某位置时的最佳入射波, 并画出了相应的聚焦声场. 研究了三种非均匀情况: 水平变截面波导、含散射体波导以及声速垂直变化波导. 结果表明, 当输入最佳入射波时, 在非均匀波导中可以产生良好的单点或多点声聚焦效果, 声波的聚焦过程充分地利用了波导结构及介质非均匀性对声波的散射作用.
2020, 69(7): 074302.
doi: 10.7498/aps.69.20191895
摘要:
针对双基地电磁矢量传感器多输入多输出(electromagnetic vector sensors multiple-input multiple-output, EMVS-MIMO)雷达参数估计精度以及角度参数配对问题, 通过设计一种新的稀疏阵列和采用自动参数配对算法来实现高分辨的角度参数和极化参数联合估计. 首先, 通过设计稀疏的发射阵列和接收阵列来实现对EMVS-MIMO雷达阵列孔径的扩展; 然后, 提出平行因子-三线性分解算法对接收数据的三阶张量模型进行求解. 所提出的平行因子-三线性分...
针对双基地电磁矢量传感器多输入多输出(electromagnetic vector sensors multiple-input multiple-output, EMVS-MIMO)雷达参数估计精度以及角度参数配对问题, 通过设计一种新的稀疏阵列和采用自动参数配对算法来实现高分辨的角度参数和极化参数联合估计. 首先, 通过设计稀疏的发射阵列和接收阵列来实现对EMVS-MIMO雷达阵列孔径的扩展; 然后, 提出平行因子-三线性分解算法对接收数据的三阶张量模型进行求解. 所提出的平行因子-三线性分...
2020, 69(7): 074501.
doi: 10.7498/aps.69.20191505
摘要:
尽管耦合模理论在过去几十年内已经被广泛研究, 但它的理论来源还是困扰着广大研究者. 在这里, 基于久期微扰理论, 将经典弹簧振子模型退化为耦合模理论, 并将该理论用于解释音叉耦合的实验现象. 研究表明这种方法将耦合模理论中每一项的系数都与经典力学中的相关物理量建立关联, 且理论和实验结果符合得很好. 该研究为耦合模理论中每一项的来源提供了一种较严谨的推导方法, 在线性耦合体系的理论研究方面有一定的指导意义.
尽管耦合模理论在过去几十年内已经被广泛研究, 但它的理论来源还是困扰着广大研究者. 在这里, 基于久期微扰理论, 将经典弹簧振子模型退化为耦合模理论, 并将该理论用于解释音叉耦合的实验现象. 研究表明这种方法将耦合模理论中每一项的系数都与经典力学中的相关物理量建立关联, 且理论和实验结果符合得很好. 该研究为耦合模理论中每一项的来源提供了一种较严谨的推导方法, 在线性耦合体系的理论研究方面有一定的指导意义.
2020, 69(7): 074502.
doi: 10.7498/aps.69.20191641
摘要:
宏观基本图不受路网外部交通发生吸引源的影响, 描述了匀质性路网内累积车辆数与路网旅行完成率之间的关系, 可直观表达路网宏观基本特性. 然而, 当路网内交通发生吸引源发生变化时, 会影响路网交通密度, 从而对宏观基本特性产生影响. 为了分析交通发生吸引源不同集聚状态对宏观基本图的影响规律, 以交通发生吸引源发生吸引量和路段阻抗为参数, 建立交通发生吸引源聚集度模型. 以方格式路网为分析对象, 设计9组不同交通发生吸引源方案, 通过对比交通发生吸引源聚集度与路网宏观基本图曲线, 发现只有当路网处于拥...
宏观基本图不受路网外部交通发生吸引源的影响, 描述了匀质性路网内累积车辆数与路网旅行完成率之间的关系, 可直观表达路网宏观基本特性. 然而, 当路网内交通发生吸引源发生变化时, 会影响路网交通密度, 从而对宏观基本特性产生影响. 为了分析交通发生吸引源不同集聚状态对宏观基本图的影响规律, 以交通发生吸引源发生吸引量和路段阻抗为参数, 建立交通发生吸引源聚集度模型. 以方格式路网为分析对象, 设计9组不同交通发生吸引源方案, 通过对比交通发生吸引源聚集度与路网宏观基本图曲线, 发现只有当路网处于拥...
2020, 69(7): 074701.
doi: 10.7498/aps.69.20191836
摘要:
混合流体Rayleigh-Bénard(RB)对流是研究非平衡耗散系统的自组织斑图及非线性动力学特性的典型模型. 本文利用高精度数值方法模拟了底部均匀加热的矩形腔体中混合流体RB对流, 研究了具有极微弱Soret效应(分离比\begin{document}$\psi=-0.02$\end{document} ![]()
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混合流体Rayleigh-Bénard(RB)对流是研究非平衡耗散系统的自组织斑图及非线性动力学特性的典型模型. 本文利用高精度数值方法模拟了底部均匀加热的矩形腔体中混合流体RB对流, 研究了具有极微弱Soret效应(分离比
2020, 69(7): 075201.
doi: 10.7498/aps.69.20191639
摘要:
达到高能量密度物理状态后, 光束在介质中的传播行为与经典光学研究范畴相比, 会出现一些新现象. 比如在各向同性介质内可出现光束传播方向改变的现象. 另一方面, 高能量密度物理实验中由高功率激光器产生的束匀滑光束较为常见. 本文分析了空间和时间束匀滑光束在各向同性等离子体传播中出现束偏折现象的机制和条件, 并利用三维激光等离子体相互作用程序LAP3D进行了验证. 模拟表明只有当同时发生成丝不稳定性和存在离子声速量级的横向流时束匀滑激光才会产生显著的束偏折现象.
达到高能量密度物理状态后, 光束在介质中的传播行为与经典光学研究范畴相比, 会出现一些新现象. 比如在各向同性介质内可出现光束传播方向改变的现象. 另一方面, 高能量密度物理实验中由高功率激光器产生的束匀滑光束较为常见. 本文分析了空间和时间束匀滑光束在各向同性等离子体传播中出现束偏折现象的机制和条件, 并利用三维激光等离子体相互作用程序LAP3D进行了验证. 模拟表明只有当同时发生成丝不稳定性和存在离子声速量级的横向流时束匀滑激光才会产生显著的束偏折现象.
2020, 69(7): 075202.
doi: 10.7498/aps.69.20191909
摘要:
大气压空气电火花激波等离子体射流的电子密度在亚微秒时间尺度上瞬变, 其电子密度的测定很难. 基于微波瑞利散射原理, 本文测量了空气电火花冲击波流注放电等离子体射流的时变电子密度. 实验结果表明: 测量系统的标定参数A为1.04 × 105 V·Ω·m–2; 空气流注放电等离子体射流的电子密度与等离子体射流的半径和长度有关, 结合高速放电影像展示的等离子体射流的等效半径和等效长度, 测定的电子密度在1020 m–3的量级, 且随时间先快速增长至峰值再成指数衰减. 此外, 本文还探讨了等离子体射流的...
大气压空气电火花激波等离子体射流的电子密度在亚微秒时间尺度上瞬变, 其电子密度的测定很难. 基于微波瑞利散射原理, 本文测量了空气电火花冲击波流注放电等离子体射流的时变电子密度. 实验结果表明: 测量系统的标定参数A为1.04 × 105 V·Ω·m–2; 空气流注放电等离子体射流的电子密度与等离子体射流的半径和长度有关, 结合高速放电影像展示的等离子体射流的等效半径和等效长度, 测定的电子密度在1020 m–3的量级, 且随时间先快速增长至峰值再成指数衰减. 此外, 本文还探讨了等离子体射流的...
2020, 69(7): 075203.
doi: 10.7498/aps.69.20191797
摘要:
本文开展了500 J储能下、大气空气介质中微秒脉冲电流源驱动平面型铜丝阵负载电爆炸放电特性研究, 并与铜单丝电爆炸进行了比较. 实验中保持铜电极间距2 cm不变, 选择2—16根直径100 μm的铜丝组成平面型铜丝阵, 同时选择直径50—400 μm的单根铜丝作为对照, 对电爆炸过程中负载电压、回路电流与光辐射强度进行测量, 计算得到电功率、沉积能量等参数, 研究质量变化对铜导体电爆炸过程的影响规律; 特别地, 对于相同质量下单丝与丝阵负载情况进行比较. 实验结果表明, 随着质量增加, 单丝电爆...
本文开展了500 J储能下、大气空气介质中微秒脉冲电流源驱动平面型铜丝阵负载电爆炸放电特性研究, 并与铜单丝电爆炸进行了比较. 实验中保持铜电极间距2 cm不变, 选择2—16根直径100 μm的铜丝组成平面型铜丝阵, 同时选择直径50—400 μm的单根铜丝作为对照, 对电爆炸过程中负载电压、回路电流与光辐射强度进行测量, 计算得到电功率、沉积能量等参数, 研究质量变化对铜导体电爆炸过程的影响规律; 特别地, 对于相同质量下单丝与丝阵负载情况进行比较. 实验结果表明, 随着质量增加, 单丝电爆...
2020, 69(7): 076101.
doi: 10.7498/aps.69.20200343
摘要:
开发高效、稳定的电催化剂是燃料电池走向实用的关键. 为了解决催化剂因尺寸效应引起的催化活性和稳定性之间的矛盾, 采用简便的一步溶剂热法设计合成了具有一维链状结构的Pt-Ni合金纳米颗粒催化剂. 链状Pt-Ni纳米颗粒由平均尺寸约为10 nm的纳米颗粒和直径约为3 nm, 长度为几百纳米的纳米线组装而成, 该结构具有零维纳米颗粒高的比表面积和一维纳米线高的结构稳定性优势, 可显著提高甲醇氧化反应的催化活性和稳定性, 其质量活性和比活性分别是商业Pt/C纳米催化剂的5.7倍和7.6倍. 经1000圈...
开发高效、稳定的电催化剂是燃料电池走向实用的关键. 为了解决催化剂因尺寸效应引起的催化活性和稳定性之间的矛盾, 采用简便的一步溶剂热法设计合成了具有一维链状结构的Pt-Ni合金纳米颗粒催化剂. 链状Pt-Ni纳米颗粒由平均尺寸约为10 nm的纳米颗粒和直径约为3 nm, 长度为几百纳米的纳米线组装而成, 该结构具有零维纳米颗粒高的比表面积和一维纳米线高的结构稳定性优势, 可显著提高甲醇氧化反应的催化活性和稳定性, 其质量活性和比活性分别是商业Pt/C纳米催化剂的5.7倍和7.6倍. 经1000圈...
2020, 69(7): 076301.
doi: 10.7498/aps.69.20191910
摘要:
在表面晶格动力学理论的框架下, 采用改进分析型嵌入原子法模型模拟W(100)表面沿\begin{document}$\bar \varGamma \bar L$\end{document} ![]()
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在表面晶格动力学理论的框架下, 采用改进分析型嵌入原子法模型模拟W(100)表面沿
2020, 69(7): 076801.
doi: 10.7498/aps.69.20191275
摘要:
氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)中SiyHx结构组态对薄膜应用性能有重要影响, 然而现有的分析测试手段难以对其进行深入细致的研究. 本文运用分子动力学方法模拟分析了a-Si:H/c-Si薄膜中SiyHx结构组态, 以及衬底温度对其含量的影响; 并进一步运用第一性原理方法计算了各SiyHx组态中的Si-H键能. 结果发现a-Si:H薄膜中SiyHx结构可以归纳为六种组态. 三类为以化学键结合的SiHx组态, 包括SiH, SiH2和SiH3; 另外三类为以物理键结合的HSiy组态, 包括HSi2(s...
氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)中SiyHx结构组态对薄膜应用性能有重要影响, 然而现有的分析测试手段难以对其进行深入细致的研究. 本文运用分子动力学方法模拟分析了a-Si:H/c-Si薄膜中SiyHx结构组态, 以及衬底温度对其含量的影响; 并进一步运用第一性原理方法计算了各SiyHx组态中的Si-H键能. 结果发现a-Si:H薄膜中SiyHx结构可以归纳为六种组态. 三类为以化学键结合的SiHx组态, 包括SiH, SiH2和SiH3; 另外三类为以物理键结合的HSiy组态, 包括HSi2(s...
2020, 69(7): 076802.
doi: 10.7498/aps.69.20191825
摘要:
本文用原子力显微镜研究了空气和氮气两种不同气氛环境下的机械剥离石墨烯粘附力, 发现氮气环境下的粘附力更小, 且石墨烯边缘的粘附力比内部区域大. 在氮气环境下探究了折叠石墨烯粘附力与层数的关系及其摩擦性能, 结果表明粘附力与折叠石墨烯层数无明显关系, 折叠石墨烯各区域的摩擦性能都远超二氧化硅基底, 且单层、单层上折叠、双层以及双层上折叠区域的摩擦系数依次降低, 分别为0.049, 0.031, 0.023和0.021, 摩擦力也依次降低, 折叠处由于层与层之间的结合力弱于相同层数的石墨烯, 摩擦性...
本文用原子力显微镜研究了空气和氮气两种不同气氛环境下的机械剥离石墨烯粘附力, 发现氮气环境下的粘附力更小, 且石墨烯边缘的粘附力比内部区域大. 在氮气环境下探究了折叠石墨烯粘附力与层数的关系及其摩擦性能, 结果表明粘附力与折叠石墨烯层数无明显关系, 折叠石墨烯各区域的摩擦性能都远超二氧化硅基底, 且单层、单层上折叠、双层以及双层上折叠区域的摩擦系数依次降低, 分别为0.049, 0.031, 0.023和0.021, 摩擦力也依次降低, 折叠处由于层与层之间的结合力弱于相同层数的石墨烯, 摩擦性...
2020, 69(7): 077301.
doi: 10.7498/aps.69.20191871
摘要:
Su-Schrieffer-Heeger(SSH)原子链是典型的具有拓扑边缘态的一维系统, 并且已在光子和冷原子系统中实验实现. 本文在紧束缚近似下, 利用传输矩阵方法研究了量子点-SSH原子链系统的电子输运特性, 这里, 量子点的作用是调节SSH原子链与电极的隧穿耦合强度. 当量子点与SSH原子链弱耦合时, 量子点-SSH原子链系统的四重简并边缘态对应SSH原子链存在边缘态的情形, 而其二重简并边缘态对应SSH原子链不存在边缘态的情形; 当量子点与SSH原子链强耦合时, 其边缘态仅在胞内跳跃振...
Su-Schrieffer-Heeger(SSH)原子链是典型的具有拓扑边缘态的一维系统, 并且已在光子和冷原子系统中实验实现. 本文在紧束缚近似下, 利用传输矩阵方法研究了量子点-SSH原子链系统的电子输运特性, 这里, 量子点的作用是调节SSH原子链与电极的隧穿耦合强度. 当量子点与SSH原子链弱耦合时, 量子点-SSH原子链系统的四重简并边缘态对应SSH原子链存在边缘态的情形, 而其二重简并边缘态对应SSH原子链不存在边缘态的情形; 当量子点与SSH原子链强耦合时, 其边缘态仅在胞内跳跃振...
2020, 69(7): 077302.
doi: 10.7498/aps.69.20191931
摘要:
AlGaN/GaN HEMT外部边缘电容Cofd是由栅极垂直侧壁与二维电子气水平壁之间的电场构成的等效电容. 本文基于保角映射法对Cofd进行物理建模, 考虑沟道长度调制效应, 研究外部偏置、阈值电压漂移和温度变化对Cofd的影响: 随着漏源偏压从零开始增加, Cofd先保持不变再开始衰减, 其衰减速率随栅源偏压的增加而减缓; AlGaN势垒层中施主杂质浓度的减小和Al组分的减小都可引起阈值电压的正向漂移, 正向阈值漂移会加强沟道长度调制效应对Cofd的影响, 导致Cofd呈线性衰减. 在大漏极...
AlGaN/GaN HEMT外部边缘电容Cofd是由栅极垂直侧壁与二维电子气水平壁之间的电场构成的等效电容. 本文基于保角映射法对Cofd进行物理建模, 考虑沟道长度调制效应, 研究外部偏置、阈值电压漂移和温度变化对Cofd的影响: 随着漏源偏压从零开始增加, Cofd先保持不变再开始衰减, 其衰减速率随栅源偏压的增加而减缓; AlGaN势垒层中施主杂质浓度的减小和Al组分的减小都可引起阈值电压的正向漂移, 正向阈值漂移会加强沟道长度调制效应对Cofd的影响, 导致Cofd呈线性衰减. 在大漏极...
2020, 69(7): 077401.
doi: 10.7498/aps.69.20191914
摘要:
钇钡铜氧(YBCO)高温超导材料在能源、交通等方面具有广泛的应用前景, 然而强磁场下出现的低临界电流密度问题严重限制了其应用. 利用快重离子辐照技术可在YBCO中形成潜径迹对磁通涡旋进行钉扎, 从而有效改善其在磁场下的超导性能. 本文利用能量为1.9 GeV的Ta离子对YBCO高温超导薄膜进行辐照, 系统地研究了不同离子注量下YBCO薄膜的微观结构及磁场下电流传输特性的变化情况. 研究表明, Ta离子辐照在薄膜中沿入射路径方向产生贯穿整个超导层的一维非晶潜径迹, 其直径在5 nm到15 nm之间...
钇钡铜氧(YBCO)高温超导材料在能源、交通等方面具有广泛的应用前景, 然而强磁场下出现的低临界电流密度问题严重限制了其应用. 利用快重离子辐照技术可在YBCO中形成潜径迹对磁通涡旋进行钉扎, 从而有效改善其在磁场下的超导性能. 本文利用能量为1.9 GeV的Ta离子对YBCO高温超导薄膜进行辐照, 系统地研究了不同离子注量下YBCO薄膜的微观结构及磁场下电流传输特性的变化情况. 研究表明, Ta离子辐照在薄膜中沿入射路径方向产生贯穿整个超导层的一维非晶潜径迹, 其直径在5 nm到15 nm之间...
2020, 69(7): 078501.
doi: 10.7498/aps.69.20191557
摘要:
本文利用60Co γ射线, 针对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high-electron mobility transistors, HEMT)器件, 开展了在不同偏置下器件电离辐照总剂量效应实验研究. 采用1/f噪声结合直流电学特性参数对实验结果进行测量分析, 分析结果表明, 受到辐照诱生氧化物缺陷电荷与界面态的影响, 当辐照总剂量达到1 Mrad(Si)时, 零偏条件下AlGaN/GaN HEMT器件的电学参数退化得最大, 其中, 饱和漏电流减小36.28%, 最高跨导降低52.94...
本文利用60Co γ射线, 针对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high-electron mobility transistors, HEMT)器件, 开展了在不同偏置下器件电离辐照总剂量效应实验研究. 采用1/f噪声结合直流电学特性参数对实验结果进行测量分析, 分析结果表明, 受到辐照诱生氧化物缺陷电荷与界面态的影响, 当辐照总剂量达到1 Mrad(Si)时, 零偏条件下AlGaN/GaN HEMT器件的电学参数退化得最大, 其中, 饱和漏电流减小36.28%, 最高跨导降低52.94...
