Vol. 53, No. 11 (2004)
2004年06月05日
总论
2004, 53 (11): 3627-3631.
doi: 10.7498/aps.53.3627
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利用电磁场的等效原理，将一个开放微波腔等效于一个闭合边界微波腔（即封闭微波腔）和开放边界（即行波吸收边界）两部分，然后利用等效封闭微波腔的本征模式及其与开放边界的耦合，建立了关于开放微波腔模式（即模式场分布、频率、品质因子）的耦合方程组，其中开放边界为行波吸收边界.以X波段六腔渡越振荡管为例进行分析，将该振荡管等效为封闭微波腔和同轴输出结构两部分，用SUPPERFISH获得封闭腔的各个模式场分布及频率，然后根据封闭微波腔与开放边界的耦合，求得六腔渡越振荡管的工作模频率为9.25GHz，品质因子为115.2，与实验测量结果基本符合.
2004, 53 (11): 3632-3636.
doi: 10.7498/aps.53.3632
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报道了对p-n型 GaInP2/GaAs叠层太阳电池的研究结果.采用低压金属有机物化学气相沉积工艺制备电池样品.通过对GaInP2顶电池中场助收集效应的计算机模拟，提出用p+p-n-n+结构取代常用的p+n 结构，显著改善了GaInP2顶电池和GaInP2/GaAs叠层太阳电池的光伏性能，使其光电转换效率(Eff)分别达到14.26% 和23.82% (AM0, 25℃, 2×2cm2).
2004, 53 (11): 3637-3643.
doi: 10.7498/aps.53.3637
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通过对不同温度下单晶薄膜的拉伸性能的分子动力学模拟，从微观角度揭示了温度效应对材料性能的影响. 结果表明温度效应对材料的变形机理影响很大.0K温度下由于缺乏热激活软化的影响, 粒子运动所受到的阻碍较大, 薄膜的强度较高, 塑性变形主要来自于粒子的短程滑移.温度升高，粒子的热运动加剧，屈服强度降低, 塑性变形将主要来自于大范围的位错长程扩展.多晶薄膜的模拟结果表明, 虽然其晶粒形状较为特殊, 但是它仍然遵循反Hall-Petch关系.在模拟过程中，侧向应力最大值比拉伸方向应力的最大值滞后出现.位错只会从晶界产生并向晶粒内部传播，晶粒间界滑移是多晶薄膜塑性变形的主要来源.
2004, 53 (11): 3644-3647.
doi: 10.7498/aps.53.3644
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给出了Birkhoff系统的一类新型守恒量。首先，建立了Birkhoff系统的运动方程及其Mei对称性的定义和判据；其次，给出了系统的一类新型守恒量的存在定理，并导出了用于确定无限小生成元的广义Killing方程；最后，建立了守恒定理的逆定理
2004, 53 (11): 3648-3651.
doi: 10.7498/aps.53.3648
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从牛顿运动方程出发，推导了完整系统关于广义加速度的Lagrange方程.讨论了该方程与传统分析力学中的Lagrange方程的相容性问题.结果显示，三阶Lagrange方程可以通过对Lagrange方程求一阶时间导数得到，表明它们是相容的.因此三阶Lagrange方程提供了一种不同于传统Lagrange方程方法的求解物体运动方程的途径.
2004, 53 (11): 3652-3656.
doi: 10.7498/aps.53.3652
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把变量分离法应用于(1+1) 维非线性物理模型，构建了色散缓变光纤变系数非线性薛定谔方程的一类新的孤子解.作为特例，也得到了常系数非线性薛定谔方程的包络型孤子解，只是解的形式有点变化.
2004, 53 (11): 3657-3662.
doi: 10.7498/aps.53.3657
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利用Kinani-Daoud方法构造了非谐振子势的Gazeau-Klauder(GK)相干态和Klauder-Perelomov(KP)相干态，表明两种相干态在非线性谐振子势下具有完全不同的形式，并对两种相干态的完备性以及各自构成的Hilbert空间进行了讨论. 对相干态的Mandel Q参数的研究表明：GK相干态服从亚Poisson统计分布，KP相干态服从超Poisson统计分布.
2004, 53 (11): 3663-3667.
doi: 10.7498/aps.53.3663
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对于一般形式的含时线性势, 通过假设波函数形式的方法得到了Schr?dinger方程的精确和完备解. 同时指出, 用两个波函数φ(t)〉和ψ(t)〉定义的坐标和动量的矩阵元〈φ(t)xψ(t)〉和〈φ(t)pψ(t)〉满足经典形式的运动方程. 按照量子力学的系综理论, 这样的经典形式的运动方程实际上是流体方程. 进一步研究发现, 对于任意形式的线性系统有类似的结论.
2004, 53 (11): 3668-3672.
doi: 10.7498/aps.53.3668
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在关于混合态的海森堡不确定关系的基础上，研究了纯态和混合态的最小不确定性和压缩效应.虽然最小不确定态必定是纯态，但在某些并非最小不确定态的纯态或混合态中，依然可 以实现力学量不确定度的压缩.还给出了普通统计学的不确定关系，它们不涉及量子相干性却与量子力学的海森堡不确定关系具有相似的数学结构.
2004, 53 (11): 3673-3675.
doi: 10.7498/aps.53.3673
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利用量子统计方法，直接计算Barriola-Vilenkin黑洞背景下玻色场和费米场的配分函数， 然后利用砖墙膜模型计算和讨论黑洞背景下玻色场和费米场的熵.
2004, 53 (11): 3676-3683.
doi: 10.7498/aps.53.3676
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参数共振微扰法是一种简单的非反馈混沌控制方法，它十分适合非自治系统的混沌控制.研究了这种方法在电流模式控制Boost变换器混沌控制中的应用，并通过对扰动相位进行优化 ，达到最优的混沌控制结果.同时对参数共振微扰法及其优化方法在Boost变换器混沌控制中的作用进行了理论分析，推导并计算了各种电路参数变化对有效的混沌控制所需的扰动的影响.
2004, 53 (11): 3684-3689.
doi: 10.7498/aps.53.3684
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提出了布朗马达的非均匀高斯跃迁理论，用布朗粒子在多态之间的跃迁模型描述分子马达的定向运动.假定跃迁速率与位置有关，且在跃迁点附近具有高斯函数形式，将布朗粒子在x处的概率密度Pm(x,t)在跃迁点附近展开，可以进行任意阶的近似计算.这一理论涵盖了以往的定点跃迁模型和均匀跃迁模型.作为具体例子，研究了系统在两态之间的跃迁问题.假定在一个周期内有两个跃迁点，讨论了布朗粒子定向运动产生的概率流随温度、跃迁速率和
跃迁宽度的变化关系.
2004, 53 (11): 3690-3694.
doi: 10.7498/aps.53.3690
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采用蒙特卡罗法研究了外高斯噪声场对二元混合物体系相分离的驱动作用.研究发现，高斯噪声场的引入可以加快体系畴的生长，驱动体系形成沿着［1,1］取向的条状畴结构.在噪声强度一定、噪声作用的概率小于0.015时，高斯噪声场消除了深度淬火引起的体系畴的冻结，畴的生长因子随噪声作用概率线性增加.对足够强的高斯噪声场，存在一个最佳的作用概率区域，其间体系能形成取向性好的条状畴结构.
2004, 53 (11): 3695-3700.
doi: 10.7498/aps.53.3695
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针对具有幂律度分布的复杂网络的平均最短路径长度进行了研究.给出了一个计算因特网平 均最短路径长度的公式.提出因特网的整体构造实质是以最小代价换取最大收益，从此出 发通过对因特网这类复杂网络平均最短路径长度影响因素分析，推断出网络最短路径长度分 布P(l)的基本性质，进而构造了一个只含参数α的P(l)的简洁形式，直接打通了拓扑具有幂 律度分布的因特网的度分布P(k)与网络最短路径长度分布P(l)之间的关系.然后说明了导出 的公式的物理意义，即参数α代表网络节点连接方式和网络的总边数对平均最短路径长 度的影响.此公式意味着只要掌握幂律P(k)～k-α中α值，就可以直接计算相应网 络的平均最短路径长度.通过对已知数据的计算，验证了公式的有效性.阐明了参数 α对网络设计的重要性和对网络功能的影响.
2004, 53 (11): 3701-3705.
doi: 10.7498/aps.53.3701
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基于线性反馈控制思想，提出了一种对称动力学系统及其控制混沌的方法，给出了预期各周期轨道反馈系数的选择原则，适当选择反馈系数，即可得到不同的周期轨道.将此方法应用 到Logistic映射中，取得了良好的控制效果.
2004, 53 (11): 3706-3709.
doi: 10.7498/aps.53.3706
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提出一种非线性延时反馈参数调制法来控制混沌/超混沌，给出了利用这种方法控制处于超混沌状态的双环掺铒光纤激光器的方案.数值模拟表明，只要延时时间和反馈强度合适就可以把双环掺铒光纤激光器从超混沌状态成功地控制到不同的周期状态.
2004, 53 (11): 3710-3715.
doi: 10.7498/aps.53.3710
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运用器件模拟软件模拟了pn结6H-SiC紫外光探测器的光响应灵敏度特性.讨论了不同掺杂浓度、不同器件结深对响应灵敏度的影响.对于p+n结器件，当受光面为p+层，且厚度约为0.2μm、浓度约为9×10.18cm-3、n层浓度约为1×1 0.16cm-3时，器件有较大的响应灵敏度，R=167.2mA/W；当受光面为n+ 层 ，且厚度约为0.2μm、浓度约为9×10.18cm-3、p层浓度约为1×10.16cm-3时，器件有较大的响应灵敏度，R=183.5mA/W.通过比较可知，模型能较好地反应实际情况，与实验数据符合较好.
原子和分子物理学
2004, 53 (11): 3716-3723.
doi: 10.7498/aps.53.3716
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建立傅里叶变换步进扫描时间分辨光电导光谱，并研究太阳电池中与转换效率密切相关的少数载流子寿命.实验选取三种典型的硅太阳电池(单晶硅样品1、多晶硅样品2和多晶硅样品3 )，发现其瞬态光电导的上升和衰退曲线可以分别用两个简单的指数函数描述.由于有复合中心的参与，复合过程中少数载流子的寿命比产生过程中的寿命短.为验证实验结果的可靠性，采用了提取样品少数载流子的体寿命和计算其有效扩散长度两种方法.通过与太阳电池暗伏安特性和负载特性研究相结合，进一步分析和讨论了少数载流子寿命与短路电流、开路电压和转换效率的关系.同时探讨了步进扫描时间分辨光谱实验的其他用途.
唯象论的经典领域
2004, 53 (11): 3724-3728.
doi: 10.7498/aps.53.3724
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利用矢量瑞利衍射积分公式，推导出非傍轴矢量高斯光束圆屏衍射的解析表示式.非傍轴矢量高斯光束圆屏衍射的轴上场分布、远场表示式、自由空间中的传输公式，以及傍轴近似下高斯光束圆屏衍射的菲涅耳和夫琅禾费衍射公式可以作为一般公式的特例统一处理.数 值计算和比较实例说明了非傍轴矢量高斯光束的光强分布和远场特性.分析表明，在圆屏衍 射中，f参数和截断参数决定光束的非傍轴行为.
2004, 53 (11): 3729-3732.
doi: 10.7498/aps.53.3729
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借助于数值计算方法，研究了Roy-型奇偶非线性相干态的位相概率分布特性.结果表明，它们的位相概率分布不同；与通常的奇偶相干态不同，在这种新的奇偶非线性相干态中，Pegg-Barnett位相概率分布能明显地反映出不同的量子干涉特性.
2004, 53 (11): 3733-3738.
doi: 10.7498/aps.53.3733
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用量子信息学的观点，分析了发生在一个多个原子和腔场组成的系统中最大纠缠态在原子和多模类奇-偶相干态光场之间相互转移的物理过程，该系统中原子和腔场之间由依赖于强 度耦合的Jaynes-Cummings模型描述.结果发现：通过控制原子与腔场相互作用的时间，并 对原子的状态进行测量，原子的最大纠缠态可以转换为类奇-偶相干态光场的最大纠缠态，反之，纠缠的多模类奇-偶相干态光场也可以转换为原子的最大纠缠态.
2004, 53 (11): 3739-3743.
doi: 10.7498/aps.53.3739
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研究了非等同双原子与双模腔场拉曼相互作用模型的腔场谱,分析了谱结构随原子与腔场相对耦合常数R=g2/g1的变化规律,发现R对真空场、弱场、强场谱结构都有不同程度的影响.当R=1或R=0时,一般呈现简并的谱结构,而当R介于0与1之间时,腔场谱一般呈现复杂的非对称多峰结构.同时还发现,当R固定不变时,低频腔场初始场强对高频真空场谱结构也有较明显的影响.
2004, 53 (11): 3744-3747.
doi: 10.7498/aps.53.3744
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编制了增益波导垂直腔面发射激光器直接耦合准三维仿真软件，给出了电势、 载流子浓度、光场和热场分布.计算结果表明，只有同时考虑p型和n型分布布拉格反射镜中的电势，才能准确地反映垂直腔面发射激光器的阈值特性.
2004, 53 (11): 3748-3751.
doi: 10.7498/aps.53.3748
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对用Blumlein电路放电激励的钡蒸气激光在掺氢和不掺氢时的输出特性进行了实验研究.结果表明，用掺氢1.5%的氖气作缓冲气体能使激光功率增加近2倍.在此基础上，进一步比较了相互作用电路与Blumlein电路时钡蒸气激光的输出特性，发现相互作用电路能显著提高钡蒸气激光的输出功率和效率，获得了3W最大功率和0.4%效率的1.5μm波长激光输出.测量并分析了各工作参量与激光功率之间的关系，定性解释了掺氢与相互作用电路的作用机理 .
2004, 53 (11): 3752-3755.
doi: 10.7498/aps.53.3752
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在神光II激光装置上进行了类镍钽近水窗x射线激光实验研究.利用基频、倍频联合驱动和双靶对接方案，在总能量400J的驱动激光能量下，获得了类镍钽4.48nm x射线激 光较强的输出，增益长度积达到5.5.
2004, 53 (11): 3756-3760.
doi: 10.7498/aps.53.3756
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对固液同成分SBN：Cr(Sr0.61Ba0.39Nb2O.6：Cr)晶体在外加直流电场作用下的光折变二波耦合特性及其应用进行了实验研究，分析了晶体的二波耦合强度增益 系数随外电场变化的趋势，并给出了实验测量结果.发现在适当的外电场作用下，晶体的光折变二波耦合增益和响 应速度可以得到一定程度的提高.进一步的研究表明，这种电场响应特性有助于改善SBN：Cr晶体的某些应用性能.利用该晶体通过光折变二波耦合非线性放大原理实现光学图像边沿增强时，通过给晶体沿轴向施加适当的外电场，可进一步提高图像边沿增强效果；在基于光 折变边沿增强预处理的联合变换相关器中，适当的外加电场可进一步改善联合变换相关器的相关识别性能.
2004, 53 (11): 3761-3765.
doi: 10.7498/aps.53.3761
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研究了掺杂非线性晶体Cd0.35Hg0.65Ga2S4的线性和非线性光学特性以及相位匹配.在相同的实验条件下，与已知的中红外晶体相比较，测定了该晶体的损伤阈值.实现了CO2激光二次谐波产生实验，与理论预测相一致.
2004, 53 (11): 3766-3770.
doi: 10.7498/aps.53.3766
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基于非线性光学的耦合波理论，建立了大尺寸光学元件中横向受激布里渊散射(TSBS)的二维模型及其数值模拟方法，并对熔石英玻璃中的瞬态TSBS进行了理论研究，得到了存在TSBS情况下光学元件内光场和应力场的演变特征，探讨了TSBS对高功率激光系统透过性能的影响，以及在 光学元件内诱导破坏的可能性和规律.
2004, 53 (11): 3771-3776.
doi: 10.7498/aps.53.3771
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对二维自散焦介质中双光束对向共同传输问题进行了系统研究.数值模拟结果表明：在适当的条件下，强的抽运光能通过交叉相位调制效应诱导弱的信号光聚焦.讨论了样品长度、抽运光初始振幅、信号光初始振幅及两光束中心初始横向间距4个参数对信号光聚焦过程的影响，发现存在最佳参数值，选择恰当的参数可提高光束聚焦的效率.
2004, 53 (11): 3777-3785.
doi: 10.7498/aps.53.3777
摘要 +
用数值方法分析了平行传播异色光伏暗孤子之间及亮-暗孤子之间的相互作用.结果表明，光伏暗孤子共轴传播能在有限的距离内保持准孤子形态，靠近传播时存在着相互吸引的作用 ，而相距较远传播时表现为一孤子暗区使另一孤子的缓变光场部分发生局部会聚作用.光伏暗孤子与亮孤子的相互作用随距离的不同可使亮孤子光强分布变尖锐或变平缓，以及使亮孤子发生能量转移.从两束信号光共同引起折射率波导这一物理机理对光伏孤子这些相互作用给出定性物理解释.
2004, 53 (11): 3786-3793.
doi: 10.7498/aps.53.3786
摘要 +
利用退火的质子交换法在MgO:LiNbO.3和LiNbO.3两种材料上制作了光波导，得到了质子交换的扩散特性以及光波导折射率分布的退火规律．通过x射线衍射和OH-红外吸收谱方法研究了 MgO:LiNbO.3和LiNbO.3质子交换光波导的结构特征及其与退火参数的关系，对MgO :LiNbO.3和LiNbO.3光波导光学和结构特征的结果进行了分析和比较．
2004, 53 (11): 3794-3799.
doi: 10.7498/aps.53.3794
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以穿透深度依赖于入射波长的基本双啁啾结构为基础，通过对其中的布拉格膜对进行“周期 重复”的方法来提高空间线性侧向位移，从而实现不同波长的入射光的空间分离，用于高集成度的薄膜空间解波分复用器件的设计.比较了总层数相同的直接双啁啾结构和重复周期为n倍的改进结构，发现后者在理论设计更具有应用优势，同时在实验制作上有更高的容差性 .对空间色散特性曲线在周期重复数较大、入射波长较大的情况下所出现的强烈振荡做出了定性分析.
2004, 53 (11): 3800-3805.
doi: 10.7498/aps.53.3800
摘要 +
数值模拟研究了在极其微弱的水平流动作用下，混合流体Rayleigh-Benard对流系统一 维行波斑图的成长及其时空演化问题.揭示了系统行波对流的周期性现象及其对水平流动强 度的依赖性.
流体、等离子体和放电
2004, 53 (11): 3806-3813.
doi: 10.7498/aps.53.3806
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介绍了局部热力学平衡下描述直流电弧等离子体炬的磁流体力学模型，采用数值模拟方法研 究了等离子体炬内等离子体的传热和流动特性、湍流对等离子体炬内等离子体特性的影响， 以及等离子体炬运行参数对等离子体特性的影响.将数值模拟结果与已有的实验结果进行了 比较.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2004, 53 (11): 3814-3817.
doi: 10.7498/aps.53.3814
摘要 +
根据自旋注入半导体的相关理论， 考虑到有机体内可能同时含有带自旋的单极化子和不带自旋的双极化子两种载流子，从扩散 理论和欧姆定律出发，建立了自旋注入有机体的唯象模型.通过计算发现，适当选择铁磁层极化率或两层的电导率可以使得有机层内电流具有高的自旋极化.进一步研究了单极化子浓度等因素对注入电流极化的影响.
2004, 53 (11): 3818-3822.
doi: 10.7498/aps.53.3818
摘要 +
用等离子体增强化学气相沉积法在低温（低于50℃）衬底上沉积Si-SiOx和Si-SiNx复合薄膜,可得到平均颗粒尺寸小至3nm的高密度（最高可达4.0×1012cm-2）纳米硅复合薄膜.500℃快速退火后,这种复 合薄膜显现出优异的可见光全波段光致发光特性.通过比较相同条件下所制备的纳米Si-SiOx和Si-SiNx复合薄膜的光致发光效率,发现纳米Si-SiNx具有更为优异 的光致发光效率,这一点在可见光短波区表现得尤为显著.
2004, 53 (11): 3823-3828.
doi: 10.7498/aps.53.3823
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采用由金属蒸汽真空弧离子源引出的强束流钛、碳离子对H13钢进行表面改性研究.钛和碳离子注入剂量分别为3×1017和1×1017cm-2,引出电压分别为48和30kV，平均束流密度分别为47和20μA·cm-2.为了保持相同的摩擦磨损实验条件，注 入过程中采用掩蔽注入技术.摩擦磨损实验结果表明，钛离子注入H13钢提高了其耐磨性，并大幅度降低其摩擦系数.利用卢瑟福背散射谱测量了离子注入表面的成分，并采用逐层递推 法得出了钛在H13钢中的浓度深度分布，借助掠面x射线衍射考察了注入表面的相结构.
2004, 53 (11): 3829-3833.
doi: 10.7498/aps.53.3829
摘要 +
用一个计算机控制的倒扭摆研究了快冷Fe71Al29合金中的两个内耗峰.在快冷的Fe71Al29样品中分别在180℃(P1)，340 ℃(P2)和510℃(P3)出现了内耗峰，而在慢冷的Fe71Al29样品中只发现了P3峰.快冷样品中的P1和P2峰在从650℃冷却下来的测量过程中或在350℃经过较长时间的时效后消失，其峰高随时效时间的增加 而下降，直至消失.P1和P2峰都有弛豫特征，它们的激活能分别为：H1=1．03±0．08eV(P1峰)；H2=1．64±0．05eV(P2峰).P1峰被认为是无序合金中Al原子在四面体点阵内的最近邻运动所引起，P2峰则是无序合金中Al原子在四面体点阵内的次近邻运动所引起.
2004, 53 (11): 3834-3838.
doi: 10.7498/aps.53.3834
摘要 +
La2NiO4+δ体系额外氧δ=0.071，0.110，0.135，0.140样品中存在着 一个间隙氧弛豫运动引起的低频内耗峰，其内耗峰峰位置随额外氧的增多向高温移动.而额外氧处于其间位 置δ=0.087样品中则出现了两个弛豫型内耗峰，分析认为它们源于体系相分离后形成的不同一维有序结构中间隙氧的跳跃. 此外，额外氧δ=0.038样品中也观察到两个弛豫型内耗峰，其中低温峰性质与上相同，而高温内耗峰则可能对应于体系相分离后形成的低温四方相中氧原子的跳跃弛豫.
2004, 53 (11): 3839-3844.
doi: 10.7498/aps.53.3839
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以Zr-Al-Ni-Cu (Nb,Ti)大块非晶合金差示扫描量热分析实验为基础，利用Lasocka方程、Kissinger方程及Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程对其玻璃转变的动力学性质从不同方面进行了研究.分析结果表明：玻璃转变表观激活能越小,则晶化转变激活能越大，表现出相反的难易程度，且玻璃转变表观激活能数值远较传统非晶要小，验证了大块非晶合金独特的结构特点及玻璃形成能力(GFA)强的原因.利用VFT方程对玻璃转变弛豫时间与升温速度的VFT曲线 进行了拟合，所算得的玻璃脆性参数m均在30左右，反映了Zr-Al-Ni-Cu (Nb,Ti)非晶合金强 的脆性属性.玻璃转变处Lasocka关系的B值、原子表观激活能及玻璃脆性参数均反映了相同的GFA大小趋势，从不同方面进一步揭示了非晶合金玻璃转变区间的动力学行为与GFA之 间的密切联系，可作为判断非晶合金GFA强弱的重要依据.
2004, 53 (11): 3845-3848.
doi: 10.7498/aps.53.3845
摘要 +
通过离子注入结合二次离子质谱分析方法，研究了高压下Co在Zr＿46.75Ti＿8.25Cu＿7.5Ni＿10Be＿27.5大块金属玻璃过冷液相区中的扩散行为.在60 3 K时，Co在Zr＿46.75Ti＿8.25Cu＿7.5Ni＿10Be＿27.5大块 金属玻璃中的扩散系数随压力的增大而增大，其扩散激活体积ΔV^*=-1．236Ω，Ω是合金的平均原子体积.结果表明，在热平衡状态下Co在Zr＿46.75Ti＿8.25Cu＿7.5Ni＿10Be＿27.5块金属玻璃中的扩散是通过间隙机理进行的.
2004, 53 (11): 3849-3852.
doi: 10.7498/aps.53.3849
摘要 +
采用真空蒸发的方法在玻璃基板上交替蒸发Ag和TCNQ，形成不同厚度的双层膜.利用透 射光谱作为表征，研究了双层膜中的传质规律.发现超薄膜情况时的异常加速传质现象，并 建立隧穿模型对该现象作了微观解释.
2004, 53 (11): 3853-3857.
doi: 10.7498/aps.53.3853
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报道了两个典型掺杂的镍氧化物Nd＿2-xSr＿xNiO＿4(x =0.33,1.35)的低温热导率、电阻率和低场交流磁化率，测试温区为77—300K. 在Nd＿2-xSr＿xNiO＿4 (x=0.33)样品的热导率-温度曲线上在电荷有序转 变温度（T＿CO）和自旋有序转变温度（T＿SO）附近分别观测到反常， 电荷有序使热导率在T＿CO以下有所增加，反铁磁自旋有序使热导率在T＿SO附近被压制. 在低场交流磁化率-温度曲线上也分别观测到对电荷有序和自旋有 序的响应，而在其电阻率-温度曲线上仅观测到电荷有序. 作为比较，Nd＿1.67Sr0.33NiO＿4样品中没有观测到输运性质和磁性质上的反常. 两个样品中声子热导占 主导地位. Nd＿1.67Sr0.33NiO＿4样品中电荷有序和自旋有序导致的热导 率的反常表明样品中存在强的电荷-声子和自旋-声子相互作用.
2004, 53 (11): 3858-3862.
doi: 10.7498/aps.53.3858
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用投影子缀加波和CP分子动力学方法研究了贵金属Cu(001)面的表面结构、弛豫以及O原子的c(2×2)吸附状态. 研究结果得出在这种吸附结构中，O原子与衬底Cu原子之间的垂 直距离约为0069nm，Cu—O键长为0.194nm，功函数约为5.29 eV；吸附O原子形成金属性能带结构，由于Cu—O的杂化作用,在费米能以下约6.7 eV处出现了局域的表面态.用Tersoff-Hamann途径计算了该表面的扫描隧道显微镜图像，并讨论了与实验结果之 间的关系.
2004, 53 (11): 4015-4020.
doi: 10.7498/aps.53.4015
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通过热重-差热分析(TG-DTA)，考察了Mn12-Ac磁性分子晶体从室温到270℃的热失重过程.结合x射线粉末衍射分析，认为在第一个失重阶段，即25—110℃，Mn12-Ac失去了处于团簇分子间隙的结晶乙酸和结晶水，同时失去了团簇分子中与4个Mn3+配位的4个H2O，Mn12-Ac单晶结构被破坏，但是团簇分子的基本结构依然存在；在第二个失重阶段，即180—230℃，Mn12-Ac转变为γ-Mn2O3，其中混有少量Mn3O4.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2004, 53 (11): 3863-3867.
doi: 10.7498/aps.53.3863
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运用椭偏技术和分数维空间方法,对Si-SiO＿2模型考察了 表面氧化层的存在对从实验测得的光谱中确定Si临界点跃迁参数的影响. 计算结果表明，表 面氧化层效应使Si的介电谱发生畸变，由此得到的临界点跃迁参数较真值会有一个偏移：振 幅与维度值较小，寿命线宽较大，并且这种影响随氧化层厚度的增加而加强. 但禁带能受表面氧化层效应的影响却很小，可忽略不计.
2004, 53 (11): 3868-3872.
doi: 10.7498/aps.53.3868
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InSb是很有应用前途的Li离子电池非碳类负极材料. 使用基于密 度泛函理论的第一原理赝势法，计算了InSb 在Li嵌入时的125种不同情况下的总能、形成能 以及平衡体积等，进而参考电压轮廓实验曲线，筛选出了若干条理论上可能的反应路径，得到了Li嵌入时的电压轮廓曲线. 结果表明，从体InSb相到Li＿3Sb相之间没有中间经历五个相及五个相以上的反应路径；中间经历一个相的最可能反应过程为Li+In＿4Sb＿4→Li＿1In＿4Sb＿4,11Li+Li＿1In＿4Sb＿4→Li＿12Sb＿4+4In；中间经 历四个相的仅有一条反应路径：Li+In＿4Sb＿4→Li＿1In＿4Sb＿4,2Li+Li＿1In＿4Sb＿4→ Li＿3In＿4Sb＿4,4Li+Li＿3In＿4Sb＿4→Li＿7In＿3Sb＿4+In,3Li+Li＿7In＿3Sb＿4→Li＿10In＿2Sb＿4+In,2Li+Li＿10In＿2Sb＿4→Li＿12Sb＿4+2In.
2004, 53 (11): 3873-3876.
doi: 10.7498/aps.53.3873
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应用第一原理的密度泛函方法,研究钙钛矿型过渡金属氧化物HoNiO_3的电子结构. HoNiO_3在正交结构（空间群为Pbnm）和单斜结构（空间群为P2_1/n）的电子密度图表明Ni在正交相中只存在Ni^３＋一种组态，而在单斜相中则存在Ni^(3-δ)+和Ni^(3+δ) +两种不同的组态. 电荷歧化特征值δ可由Ni3d电子态密度中非键t_2g部 分反映. 通过t_2g态密度在正交和单斜相的相对变化，可以算得δ 值为0.34±0.01.
2004, 53 (11): 3877-3881.
doi: 10.7498/aps.53.3877
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提出了计算体系基态能的变尺度法，用该算法计算了电子和空穴有效质 量比值不同时，离子化施主束缚激子（D+，X）的基态能. 在求解体系基态能上与传统的变分法相比有很大的优势，尤其适合复杂体系基态能的计算.
2004, 53 (11): 3882-3887.
doi: 10.7498/aps.53.3882
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在非绝热近似下，研究了一维spin-Peierls系统中晶格量子涨落 对系统性质的影响，讨论了系统的二聚化相变、单粒子激发和双粒子束缚态. 结果表明，量子晶格涨落会抑制晶格的二聚化，破坏系统的spin-Peierls基态稳定性.在临界点，系统发生从二聚化spin-Peierls态向无能隙态的相变. 自旋声子耦合强度对束缚态能隙的影响比单粒子激发谱能隙显著.
2004, 53 (11): 3888-3894.
doi: 10.7498/aps.53.3888
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利用Al_AlN_Si(111) MIS结构电容_频率谱研究了金属有机化学气相沉积法生长的 Si 基AlN的AlN_Si异质结构中的电荷陷阱态. 揭示了AlN_Si异质结构界面电荷陷阱态以及A lN层中的分立陷阱中心. 结果指出：AlN层中存在E_t-E_v=2.55eV的分立陷阱中心；AlN_Si界面陷阱态在Si能隙范围内呈连续分布，带中央态密度最低，N_ss为8×10^11eＶ^-1cm^-2，对应的时间常数τ为8×10^-4s ，俘获截面σn为1.58×10^-14cm^2；在AlN界面层存在三种陷阱 态，导致Al_AlN_Si异质结构积累区电容的频散.
2004, 53 (11): 3895-3901.
doi: 10.7498/aps.53.3895
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就如何在4英寸热氧化硅衬底上沉积高质量的磁性隧道结纳米多层薄膜材料和如何利用光刻方法微加工制备均匀性较好的磁性隧道结方面做了初步研究，并对磁性隧 道结的磁电性质及其工作特性进行了初步测量和讨论.利用现有的光刻设备和工艺条 件在4英寸热氧化硅衬底上直接制备出的磁性隧道结，其结电阻与面积的积 矢的绝对误差在10% 以内，隧穿磁电阻的绝对误差在7% 以内，样品的磁性隧道结性质具有较好的均匀性和一致性，可以满足研制磁随机存储器存储单元演示器件的基本要求.
2004, 53 (11): 3902-3908.
doi: 10.7498/aps.53.3902
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根据高温超导体层状结构特点和层间耦合效应，提出了一个唯象的S-N双层高 温超导模型（S表示超导层，N表示非超导层），并在Nambu空间求得高温超导态的格林函数，得到了S-N模型下高温超导体临界温度T＿c随S，N层间耦合强度增加而下降的结果.在该 模型的基础上讨论了YBCO材料中Ba位替代对Tc的抑制效应，说明了高温超导体角分辨光电子能谱具有hump/dip/peak结构的特点，所得结果与实验相一致.
2004, 53 (11): 3909-3915.
doi: 10.7498/aps.53.3909
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在厚度为25—400nm范围内，系统地研究了 (001)SrTiO_3(STO), (001)LaAlO_3(LAO)衬底上La_0.67Ca_0.33Mn_O.3 (LCMO)薄膜的电输运与居里温度T_C随薄膜厚度及衬底的变化. 结果表明，随薄膜变薄，电阻率ρ增加，T_C降低. 对于同一薄膜厚度，LCMO/STO薄膜的ρ大于LCMO/LAO基上的薄膜的ρ. T_C衬底的依赖关系则与ρ相反. 分析表明，LCMO薄膜的低温区电阻温度(ρ-T) 符合关系式ρ=ρ_0+Bω_s/sin h^2(ω_s/2/k_BT)+CT^n， 其中ρ_0为剩余电阻；等号右端第二项反映软光学模声子对电子散射的贡献；第三项包括其余可能散射机 理在电输运过程中所起的作用；B，ωs（软光学模声子的平均频率）与C都为拟合系数. 高温区的电输运则由小极化子跃迁模型ρ=DT×exp（E_a/k_BT）描述（E_a为极化子激 发能）. 根据ρ_0，ωs，E_a以及T_Ｃ变化，初步讨论了薄膜中的厚度与应变效应. 进一步 研究发现ωs，E_a的变化与T_C相关，从而说明极化子效应为影响T_C变化的主要因素.
2004, 53 (11): 3916-3919.
doi: 10.7498/aps.53.3916
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考察磁有序晶体中局部存在的动量守恒而能量不守恒的3-磁振子激励过程，通过幺正变换，把自旋波理论中不合理的3-磁振子产生与湮没过程的哈密顿项构造为有 效的4-磁振子相互作用哈密顿项.
2004, 53 (11): 3920-3923.
doi: 10.7498/aps.53.3920
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对以本征Si及重掺杂ｐ型和ｎ型Si作为中间层的Fe/Si多层膜的层间耦合进行研究，并通过退火，增大Fe，Si之间的扩散，分析界面扩散对层间耦合的影响. 实验结果表明，层状结构良好的制备态的多层膜，Fe，Si之间也存在一定程度的扩散，它是影响层间耦合的 主要因素，远远超过了半导体意义上的重掺杂，使不同种类的Si作为中间层的层间耦合基本 一致.进一步还发现，在一定范围内增大Fe，Si之间的扩散，即使多层膜的层状结构已经有了相当的退化，Fe/Si多层膜的反铁磁耦合强度基本保持不变.
2004, 53 (11): 3924-3928.
doi: 10.7498/aps.53.3924
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用电泳法制备了一系列ZnxMg1-xO薄膜. 对ZnxMg1-xO薄膜的光致发光研究表明，在薄膜发射谱的紫外区域有两个显著的峰，分别对应自由激子和激子间碰撞的发光. 在可见光区域，发射谱的强度基本保持恒定，没有发现通常报道的绿光发射，说明生长的薄膜中氧与其他元素保持很好的 化学配比，抑制了基于氧空位的绿带发射机理. 另一方面，薄膜成分中Mg含量的变化和退火 温度的变化对薄膜的发射谱有显著的影响，表现在ZnxMg1-xO的紫 外发射峰随Mg含量的增加向短波方向移动，同时峰强度随退火温度的升高显著增加.
2004, 53 (11): 3929-3933.
doi: 10.7498/aps.53.3929
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在常温下，对La掺杂共生结构铁电陶瓷Bi_4-xLa_xTi_3O_12-SrBi_4-yLayTi_4O_15［BLT-SBLT(x+y),x+y= 0.00, 0.25,0.50,0.75,1.00,1.25,1.50］进行了拉曼光谱研究.结果表明，在掺杂量低于0.50时，La只取代类钙钛矿层中的Bi，当掺杂 量高于0.50后，部分La开始进入(Bi_2O_2)^2+层. La取代(Bi_2O_2)^2+层中的部分Bi以后，(Bi_2O_2)^2+层结构发生变化 ，原有的绝缘层和空间电荷库的作用减弱，导致材料剩余极化下降. La掺杂量增至1.50时，样品出现弛豫铁电性，这与30cm^-1以下模的软化相对应，说明La掺杂可引起材料 的结构相变.
2004, 53 (11): 3934-3939.
doi: 10.7498/aps.53.3934
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研究了Alq3与聚乙烯基咔唑(PVK)按不同比例的混合体系制备的薄膜的发光特性.通过对混合薄膜的吸收光谱、激发光谱和发射光谱的分析，研究了PVK与Alq3之间的 能量传递规律.当Alq3与PVK的质量比为1∶7时，能量传递效率最高.用一个由单链模 型扩展到包括杂质的哈密顿量对实验进行模拟，发现该模型能够较好地解释有关的实验结果.
2004, 53 (11): 3940-3944.
doi: 10.7498/aps.53.3940
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测量了α-Al2O3: Mn单晶中子辐照前后的三维热释发光谱.观察到α-Al2O3: Mn:Mn单晶γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，峰温在350℃波长为680nm处有一宽发光峰，这可能与Mn2+离子有关；波长为695nm峰温在170℃和350℃的线状光谱，叠加在680nm宽发光峰上，是Cr3+离子的发光谱线,其中可能有Mn4+离子的贡献.与纯α-Al2O3单晶的热释发光谱相比，掺入Mn杂质后，γ射线照射的三维热释发光谱中完全地抑制了波长为416nm的α-Al2O3的F心发光峰.经1017cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，在150℃出现了波长为416和695nm的发光峰，以及在250℃波长为680和695nm的发光峰，其中695nm新发光峰的强度略超过了中子辐照前α-Al2O3:Mn在350℃波长为695nm的发光峰，说明中子辐照产生了大量浅陷阱能级和F心.然而，经1018cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，出现了峰温150℃，190℃和250℃波长为520nm的Mn2+离子发光峰，以及300℃波长为680和695nm的Cr3+（或Mn4+）的发光峰，表明增高中子注量的辐照，产生了温度为190℃，250℃和300℃深陷阱能级和F心，并使Mn2+离子发光峰明显加强.
2004, 53 (11): 3945-3949.
doi: 10.7498/aps.53.3945
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报道用Judd-Ofelt理论研究立方相纳米晶Gd2O3:Eu3+材料在77K下的光谱性质.以几乎不受周围晶场环境影响的5D0→7F1跃迁为参考，利用5D0→7F2和5D0→7F4跃迁，从实验上确定强度参数Ωλ(λ＝2，4).发现纳米Gd2O3:Eu3+材料晶场强度参数Ωλ随纳米晶粒径的变化而改变,与体材料相比有显著的不同.随微晶粒径减小，发射能级5D0的寿命变短、量子效率降低.这是因为微晶粒径越小，量子限域效应越强，表体比越大，在无序体调制的表面上表面缺陷作用增强而引起的.对电荷(Eu3+-O2-)迁移态和多声子过程另外两种无辐射通道也进行讨论.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2004, 53 (11): 3950-3955.
doi: 10.7498/aps.53.3950
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以SiCl4H2为气源，用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法低温快速沉积多晶硅薄膜.实验发现，在多晶硅薄膜的生长过程中，气相空间各种活性基团的相对浓度是影响晶粒大小的重要因素，随功率、H2/SiCl4流量比的减小和反应室气压的增加，晶粒增大.而各种活性基团的相对浓度依赖于PECVD工艺参数,通过工艺参数的改变，分析生长过程中空间各种活性基团相对浓度的变化，指出“气相结晶”过程是晶粒长大的一个重要因素.
2004, 53 (11): 3956-3960.
doi: 10.7498/aps.53.3956
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应用TGT法生长了直径为75mm的U：CaF2晶体，宏观上透明完整.应用公式K0=Cs/Cl计算了U在CaF2晶体中的分凝系数等于0.53.应用溶质分布一般公式Cs=K0C0(1-g)K0-1，计算U的浓度分布与测量值，数值符合说明晶体生长过程接近平衡状态.分析不同条件下生长的U: CaF2晶体的晶胞参数和吸收光谱，结果表明生长气氛决定U的价态及电荷补偿机理：无PbF2存在的条件下，U为+4价，晶体呈绿色；PbF2的加入起到氟化去氧作用，U倾向于以离子半径最接近于Ca2+的U3+存在，晶体呈红色.从晶体生长开始到结束的部位，U3+:CaF2晶体吸收光谱的峰位不变，峰强呈现与U浓度相同的增加趋势.U3+:CaF2晶体外层厚约5mm处呈黄色，含有U3+和U2+的混合价态离子，其原理是石墨坩埚的还原作用通过单质铅，使部分的U3+进一步还原成了U2+.
编辑推荐
2004, 53 (11): 3961-3965.
doi: 10.7498/aps.53.3961
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采用可以控制真空室温度的改进型直流电弧炉，在氮气和氦气(1∶1)混合气氛下，使用Co-Ni(1∶1wt%)合金催化剂，通过控制温度等工艺条件，在容器内壁生成了大量单壁碳纳米管，尤其在阴极与阳极之间有大量的宏观网状薄膜.通过两步纯化方法：在500℃空气中烘烧30min；再用37%盐酸浸泡72h，用去离子水过滤至中性烘干.经SEM，HRTEM，XRD，Raman观察分析，纯化后其纯度高(>95％)、管径均匀(1.24—1.38nm).实验结果表明：温度强烈影响单壁碳纳米管的产量，不同温度下管子的纯度、产量都有差异，在温度为600℃时，其纯度达到70％，产量为12g/h.
2004, 53 (11): 3966-3970.
doi: 10.7498/aps.53.3966
摘要 +
利用电场热处理工艺,成功制备出含纳米尺寸金颗粒掺杂的硼硅酸盐玻璃，采用x射线衍射、扫描电子显微镜和吸收光谱分析了在不同工艺条件下制备得到的玻璃样品的相成分、微观形貌和光学性能.然后在理论上分析了外电场对掺杂玻璃热处理过程的影响，提出了适合掺金玻璃的电场热处理热力学模型.模型中的关键因素是电场能量变化量，对此采用两种方法计算，一种是在一定简化后的理论计算；另一种是利用计算机有限元方法计算.两种方法的结果比较相近，并且都能解释前面的实验现象.
2004, 53 (11): 3971-3977.
doi: 10.7498/aps.53.3971
摘要 +
对定向凝固界面前沿非稳态溶质扩散场进行了系统的对比分析，发现无论在纯扩散还是存在对流的情况下，界面前沿的溶质扩散场通常满足指数分布的形式，可以采用一个统一的公式来描述界面前沿的瞬态溶质扩散场.进而在此基础上，对定向凝固界面形态稳定性进行了统一的时间相关的非稳态分析，发现界面临界稳定性条件的数学描述形式与Mullins和Seker ka理论给出的稳态解完全一致, 只是用时间相关的浓度梯度GtC、界面速度Vi、溶质扩散长度l代替了稳态生长中所得到的GC,V，DL/V.
2004, 53 (11): 3978-3983.
doi: 10.7498/aps.53.3978
摘要 +
采用典型的透明模型合金，即丁二腈-1．5at％水杨酸苯酯(SCN-1．5at％Salol)合金，对界面前沿溶质扩散边界层和界面稳定性进行了实时观测，并结合丁二腈-1．1wt％乙醇(SCN-1.1wt％Eth)、丁二腈0.43wt％氧杂萘邻酮152(SCN-0.43wt％C152)的实验结果，对纯扩散和存在对流情况下的定向凝固界面形态稳定性进行了系统的分析.发现以往所进行的界面稳定性分析能够准确描述实验中所观测到的界面失稳的时间相关特性，并发现界面失稳演化存在两个时间结点，即界面失稳孕育时间和平胞转变孕育时间，所获得的时间相关解能够准确预测实验中观测到的平胞转变孕育时间，而对流效应则明显缩短了界面失稳和平胞转变的孕育时间.实验中获得的单位扰动振幅发展速率比稳态理论预言值小了将近一个数量级，而与时间相关解较为接近.
2004, 53 (11): 3984-3989.
doi: 10.7498/aps.53.3984
摘要 +
采用两步法合成了直径分别为782，977，1027，1160和1324nm的SiO2胶体颗粒，透射电子显微镜显示颗粒尺寸的平均标准偏差小于5％.具有较好的单分散性.通过调节SiO2胶体颗粒悬浮液中介质粘度的方法，拓宽了重力沉降自组装的尺寸范围，得到了颗粒直径为700—1300nm的合成蛋白石 ，扫描电子显微镜图像显示它们为面心立方结构，透射谱表征显示它们具有一定的光子带隙.
2004, 53 (11): 3990-3995.
doi: 10.7498/aps.53.3990
摘要 +
脉冲缩短是高功率微波器件的一个普遍现象，它阻碍了输出微波能量的进一步提高，是高功率微波研究领域中急待解决的问题.以相对论返波管作为研究对象，运用粒子模拟的方法，研究了器件表面的爆炸发射、电子束电压和电流的脉动对输出微波性能的影响，从中得到了一些有益的结论，指出由强电场引起的慢波系统表面的爆炸发射是产生脉冲缩短的重要因素 ，电子束电流和束电压的脉动也会引起脉冲缩短，并提出了相应的克服方法.
地球物理学、天文学和天体物理学
2004, 53 (11): 3996-4001.
doi: 10.7498/aps.53.3996
摘要 +
基于部分相干光的传输定律，对多色部分空间相干光的长程大气传输做了研究.结果表明，无论是否满足定标律，大气湍流会引起多色部分空间相干光的光谱移动和光束扩展；多色部分空间相干光光束扩展比多色完全空间相干光受湍流的影响小.然而，带宽对光强分布的影响较小.
2004, 53 (11): 4002-4006.
doi: 10.7498/aps.53.4002
摘要 +
将广义测不准关系引入薄层brick wall模型，撇开截断因子计算黑洞熵的方法于2002年首次 提出.当时这个方法尚存在一些问题，只得到了熵的上限与视界面积成正比.对这个方法做了些改进，得到熵与视界面积成正比的结果，并讨论了比例因子与广义测不准关系中二阶项待定系数的关系.然后把这种方法推广到非球对称的Rindler视界，得到了预期的结果.揭示了黑洞熵与引力场量子化之间的关系.
2004, 53 (11): 4007-4014.
doi: 10.7498/aps.53.4007
摘要 +
考虑到Reissner-Nordstr?m黑洞的质量M和荷电量Q随时间t缓慢变化的情况，研究了此黑洞的量子辐射特征.结果表明，在动态缓变Reissner-Nordstr?m时空中荷电Dirac粒子的量子热辐射谱与其黑洞蒸发率及随时间t缓变的M(t)和Q(t)等因素有关；动态缓变Reissner-Nordstr?m黑洞量子非热辐射的最大能量与量子热辐射谱中的化学势相等.
