Vol. 55, No. 10 (2006)
2006年05月20日
总论
2006, 55 (10): 4983-4986.
doi: 10.7498/aps.55.4983
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应用特征矩阵法研究了非均匀渐变界面Al0.9Ga0.1As/AlyGa1-yAs/GaAs/AlxGa1-xAs DBR的光学特性.建立了非均匀渐变界面AlyGa1-yAs的折射率模型，并得到了渐变界面特征矩阵的解析解，通过特征矩阵法分别计算了突变GaAs/Al0.9Ga0.1As DBR和渐变DBR的反射谱和反射相移，分析了非均匀渐变层对DBR光学特性的影响，对渐变DBR，需要在DBR前面再增加一定厚度的非均匀渐变相位匹配层才能使整个DBR满足中心波长相位匹配条件，并通过光学厚度近似方法求出相位匹配层厚度.
编辑推荐
2006, 55 (10): 4987-4990.
doi: 10.7498/aps.55.4987
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首先，将Hojman用于求解二阶微分方程组守恒量的方法推广并应用于一阶微分方程组，特别是奇数维微分方程组的积分问题.然后，证明 Hojman定理是本文定理的特殊情形.最后，举例说明结果的应用.
2006, 55 (10): 4991-4994.
doi: 10.7498/aps.55.4991
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利用Mathematica数学软件计算函数r=r(q(t),t)各变量之间偏导和高阶导数的关系，发现具有杨辉三角形对称性.结合杨辉三角形的对称性规律和牛顿第二定律推导出了高阶运动微分方程，并讨论了理想约束系统下的高阶运动微分方程.
2006, 55 (10): 4995-4998.
doi: 10.7498/aps.55.4995
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基于函数对时间的全导数采用沿系统的运动轨线方式, 研究非Chetaev型非完整可控力学系统的Noether-形式不变性. 给出非Chetaev型非完整可控力学系统的Noether-形式不变性的定义和判据. 由Noether-形式不变性同时得到了Noether守恒量和新型守恒量. 并举例说明结果的应用.
2006, 55 (10): 4999-5006.
doi: 10.7498/aps.55.4999
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利用拓展的Riccati方程映射法与变量分离法，得到了(2+1)维广义Nizhnik-Novikov-Veselov(GNNV)系统新的含有两个任意函数的相当广义的变量分离严格解.根据其中的周期波解，找到了该系统的复合波，即在周期波背景下的孤立波，并简要讨论了其演化行为.
2006, 55 (10): 5007-5013.
doi: 10.7498/aps.55.5007
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用二维时变的电磁场模型，研究了闪电放电产生的天电和红闪现象.模拟结果表明：闪电放电产生的电场包括辐射场和准静电场.辐射场在地面-电离层波导中传播形成大气中的天电.由准静电场引起的N2分子第一个正波段的光辐射形成红闪现象.用模拟的方法表明，在红闪的空间结构发生变化的过程中，有明显“V”形结构; 在红闪的整体机构中，中心部分是一个光强度相对较强的核，周围包着光强度相对较弱的晕.
2006, 55 (10): 5014-5017.
doi: 10.7498/aps.55.5014
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定义了一类相空间中的准几率分布函数系，这个准几率分布函数系直接建立在具有更加广泛意义的量子相空间Schr?dinger方程解的基础之上，其中定义α=αp-i?q和α=(1-α)q+i?p.发现了两个有趣的关系.(1)建立的量子相空间Schr?dinger方程的解实际上是对函数φ(λ)exp［i(1-α)qp］做窗口Fourier变换.(2)这个窗口函数g(λ)起着选择窗口形式的作用，而且不同的窗口对应着不同的分布函数.当g(λ)是一个代表Gauss窗的Gauss函数的时候，准几率分布函数就是一个类似于Husimi的分布函数fHLα(q,p)；当g(λ)是一个表示椭圆的复函数时，准几率分布函数就是一个椭圆分布函数fEα(q,p)；再在g(λ)为复函数的基础上附加α=0，就可得到标准序分布函数fS(q,p)、反标准序分布函数fAS(q,p)和Wigner分布函数fW(q,p)，此时g(λ)表示高度为1/12π?而长度为λ的矩形窗.
2006, 55 (10): 5018-5022.
doi: 10.7498/aps.55.5018
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在有限温度环境内，量子约束动力学及其追踪控制可使退相干系统的相干性稳定一段时间.约束方程产生的控制场能够按量子比特的动力学状态进行控制(量子动力学轨道的反馈控制)；依靠量子比特的这种反馈效应，可使量子位稳定在设定的时间内.同时，在量子位的稳定方面，温度扮演一种消极的角色.
2006, 55 (10): 5023-5029.
doi: 10.7498/aps.55.5023
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对量子点超晶格材料中量子点纵向周期和同层量子点的横向周期间距对量子点及其周围应变场分布的影响进行了系统的研究.结果表明，横向和纵向周期通过衬底材料之间的长程相互作用对量子点沿中心轴路径应变分布的影响效果正好相反，在适当条件下，两者对量子点应变场分布的影响可以部分抵消.同时也论证了在单层量子点和超晶格量子点材料中，计算量子点的电子结构时，应综合考虑量子点空间周期分布对载流子限制势的影响，不能简单的利用孤立量子点模型来代替.
2006, 55 (10): 5030-5035.
doi: 10.7498/aps.55.5030
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用1080nm激光抽运由α-切割Ⅱ类位相匹配KTP晶体和一个凹面镜组成的半整块驻波倍频腔，腔内的两个亚谐波模共振、谐波模近共振，在1080 nm抽运光功率为50mW时，获得了实测3.1±0.2 dB(～51%)的540nm波长明亮振幅压缩光.
2006, 55 (10): 5036-5040.
doi: 10.7498/aps.55.5036
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基于表面势解析模型，通过将多子带等效为单子带，建立了耗尽/反型状态下小尺寸MOSFET直接隧穿栅电流解析模型.模拟结果与自洽解及实验结果均符合较好，表明此模型不仅可用于SiO2、也可用于高介电常数(k)材料作为栅介质以及叠层栅介质结构MOSFET栅极漏电特性的模拟分析，计算时间较自洽解方法大大缩短，适用于MOS器件电路模拟.
2006, 55 (10): 5041-5047.
doi: 10.7498/aps.55.5041
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高斯束谐振系统为早期宇宙遗留的随机高频引力波的探测开启了一个非常重要的窗口.计算结果表明，当入射引力波频率和高斯束不同时，高斯束谐振系统产生的一阶扰动光子流没有观测效应；当入射引力波的传播方向与高斯束对称轴的正方向不同时，高斯束谐振系统产生的一阶扰动光子流将降低几个数量级，即高斯束谐振系统只对沿某一特定方向传播的高频遗迹引力波产生有效的响应.因此，高斯束谐振系统对高频遗迹引力波的频率和传播方向具有良好的选择效应.
2006, 55 (10): 5048-5054.
doi: 10.7498/aps.55.5048
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混沌动力学系统在一定的参数范围内出现混沌运动，且它所产生的混沌序列具有良好的伪随机特性.以混沌映射为基础，已有文献提出了一些构造单向散列函数的方法.对这些方法进行分析，证明它们均存在碰撞缺陷，并总结了采用混沌映射构造单向散列函数时应注意的问题.
2006, 55 (10): 5055-5060.
doi: 10.7498/aps.55.5055
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研究了新型混沌系统——Liu混沌系统的同步控制问题，基于Liu混沌系统的混沌特性，采用线性反馈控制方法，给出了实现Liu混沌系统同步的控制参数取值范围，数值仿真和电路实验证实了该方法的有效性.
2006, 55 (10): 5061-5069.
doi: 10.7498/aps.55.5061
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研究了一种新型混沌系统——Liu混沌系统的基本动力学行为以及电路实现的问题，给出了相图、庞卡莱映射、功率谱以及李雅普诺夫指数，基于李雅普诺夫指数谱和分叉图分析了系统参数对Liu混沌系统的影响.最后设计硬件电路证实了Liu混沌系统以及Liu混沌系统随系统参数变化时的各种状态的存在.给出数值仿真和电路实验的结果.
2006, 55 (10): 5070-5076.
doi: 10.7498/aps.55.5070
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用自适应脉冲微扰方法控制的系统的某个系统变量作为驱动,设计了一种自适应控制器方法对两个或多个响应混沌系统进行脉冲微扰,引导这些系统从混沌运动到低周期运动,实现同时控制多个混沌系统到不同的周期态. 当选择相同的自适应控制器输入变量实施脉冲微扰时,还可控制两个或多个混沌系统达到不同的周期态同步. 通过对R?ssler混沌系统的仿真研究证实了方法的有效性.
2006, 55 (10): 5077-5082.
doi: 10.7498/aps.55.5077
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讨论了耦合发电机系统的自适应控制和参数未知时的自适应同步问题.设计了自适应控制器，将耦合发电机系统的混沌轨道镇定到平衡点，并使得两个参数未知的耦合发电机系统达到了混沌同步.数值模拟验证了所设计的控制器的有效性.
2006, 55 (10): 5083-5093.
doi: 10.7498/aps.55.5083
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分别利用反馈和非反馈方法研究了变形耦合发电机系统的混沌控制问题，并基于Lyapunov直接法和Routh-Hurwitz判据讨论了受控变形耦合发电机系统的混沌轨道达到不稳定平衡点或极限环时的条件，同时给出了理论上的证明.数值模拟进一步验证了这两种方法的有效性.
2006, 55 (10): 5094-5104.
doi: 10.7498/aps.55.5094
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构建了基于外光反馈的混沌光通信系统模型, 通过引入Langevin噪声源, 建立了包含自发辐射噪声特性的主从式速率方程. 利用所得数学模型, 研究了系统中可能存在的两类同步:全混沌同步和普通注入锁模型混沌同步; 分析了两端激光器自发辐射噪声对此二类同步以及系统收发两端混沌信号的影响; 最后,以2.5Gb/s伪随机数字调制下的混沌掩蔽方式为例,介绍了系统的加/解密过程以及噪声对系统解码性能的影响.
2006, 55 (10): 5105-5108.
doi: 10.7498/aps.55.5105
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提出了一种基于反馈参数调制控制超混沌同步的方法，并应用于双环掺铒光纤激光器系统.针对此种方法所具有的相位模糊问题，设计出了自动消除反相位的电路，数值模拟表明只要适当选择反馈强度值，就能实现两双环掺铒光纤激光器系统的精确同步.
2006, 55 (10): 5109-5114.
doi: 10.7498/aps.55.5109
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提出外部光注入半导体激光器混沌相位控制方法，通过周期调制注入光的相位相移将激光器的混沌控制到多种周期状态.数值结果表明：在不同强度光注入下，(1)通过半波长周期相位相移调制控制混沌激光到周期态、双周期态、三周期态、四周期态以及多周期态等；(2)通过四分之一波长周期相位相移调制控制混沌激光到周期态和多周期态，并在高频调制控制时能够产生激光锁模现象，其锁模区域是19—21GHz；(3)波长周期相位相移调制控制也能使混沌激光控制到三周期态和多周期态等.
2006, 55 (10): 5115-5121.
doi: 10.7498/aps.55.5115
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研究了信号经随机共振器后所产生的奇倍频现象，巧妙获得了混沌检测子的参考频率，由混沌检测子的“频率选择性”滤除了其中的虚假频率.
2006, 55 (10): 5122-5128.
doi: 10.7498/aps.55.5122
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研究N个中性二能级原子在谐振约束阱中与光场作用时的集体动力学行为.原子在简谐约束阱中受到强光场的抽运后，由于原子与光场相互作用的反弹效应而激发简谐振动模，从而量化地改变原子与光场作用的共振匹配条件，在一定系统参数条件下将导致弱探测光场强度的显著放大，并伴随着原子在相空间内自发地产生集体自组织的团簇结构.
2006, 55 (10): 5129-5134.
doi: 10.7498/aps.55.5129
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合金中溶质组元的组织形态和分布对于改善合金的组织和性能具有重要意义.本文研究了铝合金在强磁场作用下的凝固行为,考察了Al-Cu，Al-Mg合金中溶质组元的相形态、分布状况随高强度均恒磁场和梯度磁场的强度和方向变化的规律.研究发现，由于Cu元素和Mg元素的物性不同导致其在基体中受到的电磁力不同，在均恒磁场作用下，铝合金中Cu元素和Mg元素在α-Al基体晶粒内和晶界上的分布变化规律相反；在梯度磁场作用下，Cu元素和Mg元素在铝基体中含量和分布状态也有显著的差异.本研究为利用强磁场有效控制不同物性的溶质元素在合金基体中组织状态和分布提供了实验依据.
2006, 55 (10): 5135-5139.
doi: 10.7498/aps.55.5135
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提出了物体内部三维位移场的数字图像相关分析方法，对物体变形前后，或连续变形的两个相邻状态的内部三维结构的数字图像，通过相关运算获得三维位移场.文中给出了三维相关法的体搜索窗口、相关函数及亚像素运算的相关系数拟合函数.数字模拟结果证明了三维相关法的正确性及可靠性.位移计算精度为0.02像素.
2006, 55 (10): 5140-5144.
doi: 10.7498/aps.55.5140
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通过固相反应法制备了Er3+/Yb3+共掺杂ZrO2-Al2O3粉末的样品，并对样品在980nm激光激发下的上转换发光特性进行了研究.从发射光谱可以发现，在可见光范围内有3个强的发光带，一个位于654nm附近的红光带和两个分别位于545nm、525nm附近的绿光带，分别对应于Er3+离子的以下辐射跃迁：4F9/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2、 2H11/2→4I15/2.其中又以Er3+离子的4F9/2→4I15/2跃迁产生的红色荧光辐射最强.对其上转换发光机制进行了分析，发现这三个发光过程都是双光子过程.对样品粉末进行了XRD检测，发现ZrO2主要以立方相为主，并且计算得到了这种立方结构的晶格常数.Al2O3固溶于ZrO2中，Al3+嵌入ZrO2后产生氧空位，导致ZrO2晶体的对称性降低，这种结构变化更有利于提高上转换效率，即上转换发光强度增强.
2006, 55 (10): 5145-5149.
doi: 10.7498/aps.55.5145
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采用红外椭圆偏振光谱仪对不同工艺条件下制备的CVD金刚石薄膜在红外波长范围内的光学参量进行了测量，分析了工艺条件对金刚石薄膜红外光学性质的影响.获得了最佳的沉积工艺参数，优化了薄膜的制备工艺.结果表明薄膜的折射率和消光系数与薄膜质量密切相关，当温度为750℃，碳源浓度为0.9%和压强为4.0 kPa时，金刚石薄膜的红外椭偏光学性质最佳，折射率平均值为2.385，消光系数在10-4范围内，在红外波段具有良好的透过性.
基本粒子物理学与场
2006, 55 (10): 5150-5156.
doi: 10.7498/aps.55.5150
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通过分析行波管螺旋导电面模型中的电磁场，给出了色散和耦合阻抗计算公式，并深入研究了非线性理论中的空间电荷降低因子.结果表明，螺旋导电面模型相对理想导电圆筒中的空间电荷降低因子在较高频段变化不大.空间电荷降低因子的变化反映了螺旋线外电磁场对电子注的作用，同样的慢波结构，较高频率的电磁场应有较大的影响.因此，使用螺旋导电面模型在较高频段计算空间电荷降低因子是不合适的.
核物理学
2006, 55 (10): 5157-5160.
doi: 10.7498/aps.55.5157
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斜角入射沉积法是一种制备薄膜的新颖方法,它可以用来制备渐变折射率薄膜.本文首先探讨了膜料的沉积入射角为α,薄膜柱状生长倾斜角为β时的薄膜的填充系数;之后利用drude理论,分析研究了斜角入射沉积法制备渐变折射率薄膜的折射率与薄膜的入射角和生长方向的关系.
2006, 55 (10): 5161-5165.
doi: 10.7498/aps.55.5161
摘要 +
对NA50合作组给出的入射动量为158A GeV/c的Pb-Pb碰撞中的J/ψ反常抑制现象进行了分析.在J/ψ的核与随动者吸收理论基础上，假设了QGP相变在对心Pb-Pb碰撞中的产生及QGP环境对J/ψ粒子100%的吸收效应，从而改进了高能重离子碰撞中的J/ψ微分产生截面，理论较好地解释了实验结果.
2006, 55 (10): 5166-5171.
doi: 10.7498/aps.55.5166
摘要 +
利用同位旋和动量相关的输运模型IBUU，以Sn,Sn同位素在低能与高能碰撞为例，在两种不同的对称势作用下，研究了重离子碰撞中的对称势翻转现象.我们发现从低能到高能在同位旋相分化、发射核子的中-质比、发射核子的双n/p比，中-质微分横向流观测量中均存在对称势翻转现象.对称势翻转效应的研究有利于确定对称能的密度依赖性.
2006, 55 (10): 5172-5177.
doi: 10.7498/aps.55.5172
摘要 +
采用胶体化学法制备表面修饰的二氧化钛纳米材料，并使用XRD，TEM，UV-vis光谱等手段研究表面修饰的二氧化钛纳米微粒的结构相变和光吸收性质.结果表明，表面修饰可以改变二氧化钛的晶化行为、加快锐钛矿→金红石的相变进程、引起二氧化钛纳米粒子的光吸收带边大幅度红移.光吸收系数与光子能量之间关系的计算分析显示，在吸收带边附近，二氧化钛纳米微粒溶胶及二氧化钛纳米薄膜的(αhν)1/2vs hν(间接)和(αhν)2 vs hν(直接)均呈线性关系，其间接和直接光学带隙能可以分别通过外推这种线性关系来测量.
2006, 55 (10): 5178-5185.
doi: 10.7498/aps.55.5178
摘要 +
北京同步辐射装置(BSRF)4W1A光束线形貌学实验站近两年开展了两块晶体的衍射增强成像实验研究，在实验中，晶体转轴垂直于同步辐射偏振面时的图像质量好于晶体转轴平行于同步辐射偏振面时获取的图像.本文从X光强度分布、单色器晶体的热膨胀、空间分辨率、角分辨率等方面系统地对两种晶体几何排列方式进行了比较研究.实验和理论分析的结果表明，晶体转轴垂直于同步辐射偏振面时单色器晶体上的热膨胀对成像的影响较小，因而获得了更好的成像质量.
2006, 55 (10): 5186-5190.
doi: 10.7498/aps.55.5186
摘要 +
获取作用深度信息是设计小动物正电子断层成像仪的关键技术之一.我们利用新设计的含有作用深度信息的探测器，从模拟与实验两个方面观测了作用深度信息对于分辨率一致性的影响.结果表明：在γ射线垂直入射时，深度编码探测器和一般的无深度检出机能的探测器，均获得了高分辨率，而γ射线斜入射时，深度编码探测器与一般的探测器相比能提供更好的空间分辨率.
唯象论的经典领域
2006, 55 (10): 5191-5199.
doi: 10.7498/aps.55.5191
摘要 +
提出了一种改进的二维分形海面模型，其表面谱函数在空间波数小于基波波数及大于基波波数时分别满足正幂率关系和负幂率关系.通过比较可以发现在不同风速时，改进模型的空间自相关函数及表面轮廓谱和有关文献结果有较好的吻合.在满足Kirchhoff近似条件下推导了改进分形模型的散射系数及散射强度系数的计算公式并进行了数值计算，比较了改进模型和经典模型的后向散射强度系数角分布并详细讨论了它们随入射频率、海上风速和风向的变化.
2006, 55 (10): 5200-5205.
doi: 10.7498/aps.55.5200
摘要 +
由于菌紫质样品的饱和吸收特性，在全息记录中，当记录光强大于样品的饱和光强时，全息光栅透过率随记录光相位差的分布远离余弦型，因此衍射效率的稳定值很低.菌紫质样品在红光和紫光共同作用下存在着双光束互补抑制效应，紫光可以抑制红光的透过率，提高红光的饱和光强，使记录区域由非线性区移至线性区，从而使全息光栅透过率随记录光相位差的分布变为余弦型，可以有效地提高全息衍射效率.实验证明，辅助紫光大大提高了菌紫质样品全息衍射效率的稳定值.根据此原理，建立了三光束全息光存储系统，在红光记录全息图的同时加入辅助紫光，可以使全息图衍射效率及衍射像的像质得到提高.
2006, 55 (10): 5206-5210.
doi: 10.7498/aps.55.5206
摘要 +
当两束激光以Λ-构型作用于三能级原子系统并满足双光子共振条件时，探测激光场吸收谱呈现电磁诱导透明(EIT)特征.若再加一个微波控制场作用于该三能级系统的两个低能级跃迁之间，会导致探测吸收特性明显变化，EIT窗口将发生劈裂.通过求解相应的密度矩阵方程，揭示了外加微波场作用下EIT窗口的变化规律，并给出了相应的缀饰态解释.研究结果表明，在适当的条件下, 电磁诱导透明呈现三重结构，而EIT窗口的频率位置取决于微波控制场的拉比频率及频率失谐量.因此通过改变微波控制场的参数可以实现多EIT窗口的频率调谐.
2006, 55 (10): 5211-5215.
doi: 10.7498/aps.55.5211
摘要 +
通过有效反射系数的引入，根据激光谐振腔的自再现条件和对腔内光子密度、载流子密度方程的求解，分析了外腔反馈对半导体激光器的阈值增益、振荡频率和输出功率等振荡特性的影响，并通过实验进行了验证.外腔反馈后，半导体激光器的阈值电流从420mA降为370mA，输出功率的斜率效率获得了提高，理论计算的输出功率曲线与实验结果符合的很好.
2006, 55 (10): 5216-5220.
doi: 10.7498/aps.55.5216
摘要 +
采用低压金属有机化合物气相沉积法(LP-MOCVD)生长并制作了1.6—1.7μm大应变InGaAs/InGaAsP分布反馈激光器.采用应变缓冲层技术，得到质量良好的大应变InGaAs/InP体材料.器件采用了4个大应变的量子阱，加入了载流子阻挡层改善器件的温度特性.1.66μm和1.74μm未镀膜的3μm脊型波导器件阈值电流低(小于15mA)，输出功率高(100mA时大于14mW).从10—40℃，1.74μm激光器的特征温度T0=57K，和1.55μm InGaAsP分布反馈激光器的特征温度相当.
2006, 55 (10): 5221-5226.
doi: 10.7498/aps.55.5221
摘要 +
考虑激光提取对介质内非辐射跃迁的抑制作用，建立和完善LD侧面抽运Nd：YAG陶瓷激光器运转条件下增益介质的发热模型，通过实验测量激光器斜率效率和增益介质吸收的抽运功率来推导出归一化热参数.通过归一化热参数，讨论了影响Nd：YAG陶瓷介质内热沉积的主要因素，研究结果表明：增益介质内热沉积对激光提取效率、交叠效率以及掺杂浓度的变化比较敏感.为有效减少热沉积，对所研究的掺杂原子百分比浓度为1.0%的Nd：YAG陶瓷多模激光器的输出耦合镜进行优化选择，激光提取效率提高到0.905，归一化热参数降低到0.474.研究结果可为进一步研究陶瓷激光器中热效应以及冷却方案设计等提供一定参考.
2006, 55 (10): 5227-5231.
doi: 10.7498/aps.55.5227
摘要 +
报道了双Nd：YAG棒串接V型折叠腔腔内KTP和频全固态黄光激光器，得到了3 W连续波589 nm黄光输出.为了提高黄光输出功率，采用了两种手段：一是通过优化腔型设计使得两束基频在腔内达到了最佳的空间重合，二是通过选择合适大小的二极管激光器的抽运功率使得两束基频在腔内达到了最佳的功率配比.
2006, 55 (10): 5232-5236.
doi: 10.7498/aps.55.5232
摘要 +
揭示非最大相干可能比最大相干产生更有效的非线性频率转换. 为此以三能级级联系统(没有最大相干)为例计算其非线性光学信号的强度, 并与三能级Λ型系统(具有最大相干)进行比较. 利用非微扰方法计算表明, 在双光子共振和相同参数的条件下, 级联系统产生的非线性光学信号的最大强度约是Λ系统的两倍. 利用缀饰态表象分析表明, 两个系统中耦合跃迁的自发辐射及其介入的不可逆三光子过程具有相反的作用. 它们在级联系统中加强非线性转换, 而在Λ系统中削弱非线性转换.
2006, 55 (10): 5237-5241.
doi: 10.7498/aps.55.5237
摘要 +
以MgO：LiNbO3为非线性光学介质，通过采用一种高性能腔反射镜实现了一种85mm短腔长的法布里-珀罗式的光学参量振荡器，产生THz电磁波的实验结果.这种短腔长THz参量振荡器比传统的160mm腔长的振荡阈值降低了22.3％；峰值能量提高了170％；频率调谐范围从0.5—2.4THz提高到0.8—3.1THz.还报道了一种基于平面金属丝网的法布里-珀罗干涉仪测量THz波线宽的实验结果.
2006, 55 (10): 5242-5246.
doi: 10.7498/aps.55.5242
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推广T矩阵法来研究二组分颗粒复合介质的非线性交流响应，解析推导出基频、三次及五次谐波频率下的有效线性介电常数及三阶和五阶非线性极化率的解析表达式.当组分颗粒的介电常数为实数时，表达式同以前微扰理论完全一致.进一步数值计算了金属-电介质复合介质的有效非线性交流响应，数值结果表明，体系的三阶、五阶非线性极化率在表面等离子共振频率附近有明显增强，而且，随着体积分数提高，共振峰增强且伴随着共振频率红移现象.还进一步讨论了维度效应对体系非线性交流响应的影响.
2006, 55 (10): 5247-5251.
doi: 10.7498/aps.55.5247
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数值模拟了种子场诱导受激布里渊散射光限幅过程的限幅输出波形特性.得到利用种子场控制限幅脉冲波形的规律：选取种子场脉冲宽度为抽运脉冲宽度的五倍，抽运脉冲相对于种子脉冲的延迟时间控制在与抽运脉冲宽度相当时，限幅输出波形最佳.限幅输出波形同时受抽运光功率影响，随抽运能量的增加，限幅脉冲功率不断下降，直至趋于0.
2006, 55 (10): 5252-5256.
doi: 10.7498/aps.55.5252
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研究了介质所含杂质悬浮颗粒的大小和介质本身化学结构特性对光学击穿阈值的影响.实验结果表明，随着介质所含杂质悬浮颗粒的变小，其光学击穿阈值先是缓慢增大之后(颗粒直径小于0.22μm)迅速增大.通过净化介质可提高光学击穿阈值，进而提高相位共轭保真度、能量反射率及其稳定度等SBS特性.分子中外层原子对内部化学键的保护作用越好，外层原子的电离能越高，价电子数目越少，介质光学击穿阈值就越高.
2006, 55 (10): 5257-5262.
doi: 10.7498/aps.55.5257
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用数值方法研究扩散效应对两个平行传播相干光伏孤子光束相互作用的影响. 结果表明，在扩散效应的影响下，两相干孤子光束同相相互作用不是使它们相互融合, 而是使它们趋向相互分离，且光束之间存在能量耦合；异相孤子相互作用不再是简单地互相排斥，在一定的条件下，两光束既互相排斥，又同时向同侧偏转.
2006, 55 (10): 5263-5267.
doi: 10.7498/aps.55.5263
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用高温熔融法制备了Bi离子掺杂浓度为1mol%的GeO-B2O3-Na2O (GBNB)，GeO2-Al2O3-Na2O(GANB)，GeO2-Al2O3-BaO(GABB)和GeO2-Al2O3-Y2O3(GAYB)玻璃.测定了样品玻璃的差热曲线、吸收、发射光谱及荧光衰减曲线.实验发现GBNB，GANB，GAYB，GABB的吸收边带逐步发生红移.由于这些吸收边带是由Bi3+的6s2电子到Bi5+ 6s0空轨道的跃迁引起.因此推断GBNB，GANB，GAYB，GABB玻璃中Bi5+离子的含量逐步增加.在GABB，GAYB，GANB三个样品中观察到发光中心约1220nm超宽带荧光发射.荧光强度从GABB，GAYB，GANB逐步减弱，荧光半高宽和荧光寿命逐步变小.这些超宽带的荧光归属为Bi5+离子的发光所致.从吸收与荧光光谱的变化，推断在GeO2-Al2O3玻璃中引入BaO，Y2O3组分有利于Bi5+离子的形成.讨论了BaO，Y2O3化学组分对Bi离子在玻璃中的价态影响的内在机理.
2006, 55 (10): 5268-5276.
doi: 10.7498/aps.55.5268
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与介质柱型光子晶体相比，空气孔光子晶体更易于制作和集成而更有应用价值.采用平面波展开法证实了填充液晶的二维三角形分布的空气孔光子晶体方向能隙的可调节性.数值模拟结果表明：1)通过外界电场控制空气孔中所填充的相列液晶的方向可以对光子晶体的方向能隙进行调节，这种可调节性可用于制作场敏偏光片.这与Liu等人研究介质柱型光子晶体的结论相类似；2)用phenylacetylene型液晶替代5CB液晶作为填充物质所得到的空气孔光子晶体偏光片可使用的频率范围显著增大.在此基础上，还研究了填充液晶的光子晶体波导传输谱线的可调节性对特定波长的光切断和开通控制的原理，实现了与以往光开关原理不同的光子晶体光开关.
2006, 55 (10): 5277-5282.
doi: 10.7498/aps.55.5277
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应用系统像差控制和鬼点追迹理论，采用分段优化、整体校合、整体优化的思想，对采用离轴多程放大的高功率固体激光装置的主放大级部分进行了系统光学优化设计.并将设计的结果与优化前的系统进行了对比，为今后此类系统的光学设计提供了参考.
2006, 55 (10): 5283-5287.
doi: 10.7498/aps.55.5283
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通过理论模拟对具有上覆盖层的SiO2脊形条波导结构进行了优化，在此基础上利用微电子工艺制作了SiO2脊形波导Mach-Zehnder型电光调制器，并进行热极化引起的电光和非线性效应的研究.热极化过程大幅增强了样品的电光及非线性效应，二次电光系数由热极化前的1.56×10-22(m/V)2提高到热极化后的8.50×10-22(m/V)2，极化后得到了0.093pm/V的线性电光系数，对热极化的物理机理进行了理论分析.
2006, 55 (10): 5288-5293.
doi: 10.7498/aps.55.5288
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分析了光纤光栅不理想特性的产生机理，对以啁啾光纤光栅为色散补偿器的10Gb/s光传输系统中，啁啾光纤光栅的不理想特性包括群时延纹波、反射纹波及光栅通带带宽对采用归零码(RZ)、非归零码(NRZ)以及载波抑制归零码(CSRZ)三种调制格式传输系统性能的影响进行了详细的数值分析和比较. 同时进行了基于光纤光栅色散补偿的1500km无误码传输实验，通过对啁啾光纤光栅由于不理想特性的差别而导致对实际传输系统不同信道性能影响的比较，进一步验证了仿真分析的正确性.
2006, 55 (10): 5294-5297.
doi: 10.7498/aps.55.5294
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采用空心毛细管束缚强飞秒激光脉冲在高压强气体中产生的成丝时，空心毛细管芯径对光谱展宽有着重要的影响. 研究了空心毛细管束缚成丝时，空心毛细管芯径对光谱展宽的影响. 结果表明，在低能量(0.4mJ)入射时，光谱展宽主要由成丝引起，而在高能量(1.3mJ)入射时，空心毛细管起到光波导效应参与了光谱展宽. 当能量介于二者之间时，采用芯径较小的空心毛细管，可以获得更好的光谱展宽效果.
2006, 55 (10): 5298-5304.
doi: 10.7498/aps.55.5298
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利用Adomain解析拆分和Padé逼近方法对由Marangoni对流诱发的层流边界层问题进行了研究, 提供了一种求解边界层方程的解析分析方法. 得到了问题的近似解析解并对相应的流动及传热特性进行了探讨. 本文所提出的思想方法可以用于解决其他科学和工程技术问题.
2006, 55 (10): 5305-5310.
doi: 10.7498/aps.55.5305
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采用分子动力学模拟方法研究了液态氩在铂纳米通道内的流动，通过改变流体和壁面之间的势能作用获得了流体和通道表面之间浸润性质不同时的滑移现象. 研究发现：液体分子在亲水性通道表面附近呈类固体性质，数密度和有序性较大，而在疏水性表面附近的平均数密度降低，形成一个低密度层；液体流动在固体表面的速度滑移随着液体与表面势能作用的增强而减小，当液体和表面的浸润性不同时可以发生滑移、表观无滑移和负滑移现象；液体在固体表面的表观滑移是液体在固体表面的速度滑移、粘附和流体内部滑移的综合作用的结果.
流体、等离子体和放电
2006, 55 (10): 5311-5317.
doi: 10.7498/aps.55.5311
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基于感应耦合等离子体的变压器模型，分析了感应耦合等离子体的功率耦合效率与线圈配置(几何尺寸、电学参量)及等离子体基本参量(等离子体电子密度、电子-中性粒子有效碰撞频率)之间的关系；然后，改变平板型线圈的匝数从而改变了线圈的几何尺寸、电学参量，并且测量出了不同的线圈所对应的功率耦合效率.实验结果表明，线圈的电感量是能否实现放电的决定性因素；而功率耦合效率则与感应线圈的Q值、放电参量(气压、功率)等密切相关，射频输入功率的增加、放电气压的上升都会导致感应耦合等离子体耦合效率的提高，这与感应耦合等离子体的变压器模型预测结果是符合的. 然而，变压器模型给出的提高线圈Q值可导致耦合效率增强的预测结果仅适用于同等电感量的线圈条件. 本文对于单线圈的感应耦合等离子体源的研究为线圈的优化设计甚至大面积的多线圈感应耦合等离子体源研制提供了理论依据.
2006, 55 (10): 5318-5324.
doi: 10.7498/aps.55.5318
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在只受弱电磁场作用且忽略空间色散的情况下，通过求解含碰撞项的电子的Boltzmann方程及尘埃粒子充放电的Shukla方程，导出了弱电离尘埃等离子体的电导率和介电常数计算公式. 将固体火箭喷焰的有关参数代入公式对电导率进行定量分析，结果表明，尘埃粒子的大小及其浓度对弱电离尘埃等离子体的电导率有明显的影响.
2006, 55 (10): 5325-5337.
doi: 10.7498/aps.55.5325
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应用一维相对论电磁粒子模拟程序，详细研究了线性极化强激光入射到无碰撞稀疏密度长等离子体中引起的受激Raman散射、Raman级联散射、级联散射到光子凝聚、以及大振幅电磁孤立子的产生与加速. 通过研究发现：在适当的激光振幅和等离子体状态下，强的光子凝聚现象会导致大振幅电磁孤立子的产生，电磁孤立子可以以静止、向后以及向前加速的形式存在；在密度均匀的等离子体中，电磁孤立子的加速不仅依赖于激光振幅而且依赖于等离子体的长度；电磁孤立子的电磁频率大约为未扰动电子等离子体振荡频率的二分之一左右，孤立子内电磁场的电场具有半周期结构，相应电磁场的磁场以及静电场则具有一个完整的周期结构.
2006, 55 (10): 5338-5343.
doi: 10.7498/aps.55.5338
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基于相对论性激光-等离子体动力学理论，研究了相对论性激光-等离子体系统中圆偏振入射脉冲激光和等离子体相互作用对激光脉冲宽度的影响. 具体分析了在不同初始物理参数下脉冲激光的脉冲宽度在等离子体传播过程中的变化情况，重点分析了激光脉冲在等离子中压缩. 计算结果表明增加入射激光的强度和入射脉冲宽度以及减小等离子体的初始密度，能够有效地实现脉冲宽度在等离子体中压缩；当激光脉冲的初始参数a0=0.12和τ=70以及等离子体密度n0=0.3时，脉冲宽度相对压缩T/τ接近于1/10，从而给出了激光压缩的理论优化参数.
2006, 55 (10): 5344-5348.
doi: 10.7498/aps.55.5344
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分析了同轴漂移管中电子束的空间电荷限制流和能量分布，为了降低S波段相对论速调管放大器(RKA)中电子束空间电荷效应及势能，提高RKA的束波转换效率，提出了三轴结构的输出腔，理论分析RKA的束波转换效率达到36%，比同轴提取腔的束波转换效率提高了9个百分点. 采用数值计算程序设计了三轴提取腔，粒子模拟了S波段RKA的微波提取，取得了与理论分析一致的结果. 采用590kV/5kA的空心电子束，经过预调制腔和群聚腔等两个腔的调制后，采用三轴提取腔提取微波，得到了约1.0GW的微波功率，效率35%. 理论研究结果与实验结果吻合得较好.
2006, 55 (10): 5349-5353.
doi: 10.7498/aps.55.5349
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对超短超强脉冲激光与固体薄膜靶相互作用产生的超热电子的空间分布和能谱特性进行了研究. 结果表明，超热电子的角分布和能谱均表现出各向异性. 分析认为这主要与超热电子产生的机制有关. 能谱的各向异性解释了目前各研究小组在相同的激光功率密度下，得到的超热电子温度却有很大差别的现象.
2006, 55 (10): 5354-5361.
doi: 10.7498/aps.55.5354
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采用一维粒子模拟(PIC)方法，研究了相对论效应对P偏振激光斜入射非均匀等离子体时产生的共振吸收的影响. 计算表明，弱相对论情况下，在临界面附近产生的电子等离子体波的相对论非线性效应占主要作用；随着入射光场的逐渐增大，吸收率逐渐降低. 当入射光强超过3.7×1017W/cm2时，由于超短激光脉冲本身在等离子体中产生相对论效应、等离子体波破裂效应，以及参量不稳定过程激发等，吸收系数随着激光强度又开始增加. 固定等离子体密度标长，取不同的激光入射角、电子初始温度，相对论效应对吸收系数的影响是一致的.
2006, 55 (10): 5362-5367.
doi: 10.7498/aps.55.5362
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利用OMA光学多道分析仪测量了激光与薄膜靶相互作用中产生的辐射光谱，在靶后观察到红移的二次谐波发射. 这种二次谐波是v×B加热产生的、具有微脉冲结构的超热电子束在等离子体-真空边界产生的相干渡越辐射(CTR). 随着激光能量的增大，红移峰向长波方向移动，光谱同时发生展宽. 分析认为，等离子体临界面的迅速膨胀是导致二次谐波红移的主要原因. 随着预脉冲能量的增大，临界面膨胀速度增大，导致了发射峰更大的红移. 实验还测量了靶面法线方向的辐射光谱，观察到基频辐射的红移和展宽. CTR为诊断临界面的运动方向和速度提供了一种新的方法.
2006, 55 (10): 5368-5374.
doi: 10.7498/aps.55.5368
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采用粒子模拟的方法并考虑电子束与电磁波的相互作用，首次直接得到了速调管输出信号的离子噪声图像，阐述了束电子、二次电子、离子、电磁场之间的相互作用的动力学过程. 指出离子噪声所表现出来的相位波动是由电子束速度的波动引起的，电子束速度的变化来源于管内离子数量的变化，离子的数量的变化又与电子束状态变化相互影响，这是离子噪声产生的根本原因. 二次电子对离子噪声产生过程的影响甚微，但是其行为却反映了离子噪声的形成机理. 离子噪声引发的输出信号幅度波动取决于电子束速度和半径的改变，与离子行为密切相关.
2006, 55 (10): 5375-5379.
doi: 10.7498/aps.55.5375
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采用介质阻挡放电装置,在不同的边界条件下，在大气压氩气放电中观察到了稳定的四边形发光斑图. 采用光电倍增管，在纳秒时间尺度测量了四边形斑图的时空动力学, 发现它是由两套具有时间反演行为的四边形子结构交替振荡并相互嵌套而成的. 讨论了介质表面的壁电荷分布对发光斑图的形成及其时空动力学行为的影响.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2006, 55 (10): 5380-5385.
doi: 10.7498/aps.55.5380
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利用射频反应磁控溅射方法，制备了调制比约为4，调制周期不同的一系列TiN/ZrN纳米多层膜. 利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨电子显微镜(HRTEM)和纳米压痕仪(Nanoindentation)对多层膜的调制结构、界面状态和力学性能进行了表征. 研究结果表明TiN/ZrN多层膜具有很好的调制结构，但是在TiN层和ZrN层之间存在一定厚度的界面混合层. 力学性能分析表明：当调制周期小于15 nm时，TiN/ZrN多层膜的硬度介于单一TiN和ZrN薄膜的硬度之间；当调制周期为15.24 nm时，硬度达到最大，但随着调制周期增加，多层膜的硬度基本上保持为常数. 分析了TiN/ZrN多层膜硬度变化的机制，认为界面厚度和择优取向是导致硬度变化的主要原因.
2006, 55 (10): 5386-5393.
doi: 10.7498/aps.55.5386
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采用Quantum Sutton-Chen(Q-SC)多体势对液态金属Cu在四个不同冷却速率下的凝固过程进行了分子动力学模拟研究. 通过双体分布函数、键型指数、配位数、均方位移及可视化分析, 结果表明：冷却速率对液态金属Cu的微观结构演变有决定性影响. 当冷却速率为1.0×1014K/s时得到非晶态结构；当冷速分别为1.0×1013K/s，1.0×1012K/s和1.3×1011K/s时，系统形成以1421键型为主体的面心立方(fcc)与六角密集(hcp)共存的混合晶体结构；且其结晶温度分别为373K，773K和873K，即冷速越慢，其结晶温度越高，结晶程度也越高；且冷速越慢，1421键型越多，混合晶体中面心立方(fcc)结构所占的比例越高. 同时发现，原子的平均配位数的变化与1551，1441，1661键型的变化密切相关, 反映出体系对称性结构的变化规律与配位数的变化有关. 在可视化分析中，进一步采用中心原子法展现出非晶态与晶体结构的2D截面，及在3D下混合晶体中两个基本原子团分别为面心立方(fcc)与六角密集(hcp)基本原子团的具体结构.
2006, 55 (10): 5394-5397.
doi: 10.7498/aps.55.5394
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利用同步辐射高能X光散射的方法，研究了室温下非晶合金Ni77P23的自由体积的变化所引起的压缩行为的变化规律，通过傅里叶变换得到不同压力下的径向分布函数，并由此获得了不同压力下，该非晶合金的配位数、近邻原子间距等原子构型的结构信息. 研究表明，至直30.5GPa压力，Ni77P23合金仍保持稳定的非晶结构,根据Bridgman方程通过拟合数据，得到状态方程为-ΔV/V0=0.08606P-3.2×10-4P2+5.7×10-6P3.
2006, 55 (10): 5398-5402.
doi: 10.7498/aps.55.5398
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报道了用激光全息刻写技术结合感光聚合材料体系制作介观尺度二维准周期结构(准晶). 并在前期工作的基础上，研究了不同曝光量对二维空气柱孔径的影响，不同偏振对准晶结构花样的影响. 实验结果显示，可以制作的二维准晶的空气柱孔径可达100nm，而且结构均匀，无缺陷面积大. 用此实验系统可以制作多种花样二维甚至是三维准晶结构. 目前，除激光全息刻写技术外，用其他传统精密机械加工技术来人工制作介观准晶体尚存在很大挑战性.
2006, 55 (10): 5403-5408.
doi: 10.7498/aps.55.5403
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基于经典热力学理论，对a-SiNx/a-Si:H/a-SiNx三明治结构或a-Si:H/a-SiNx多层膜结构中纳米硅成核，以及从球形到鼓形的生长过程进行了研究. 建立了限制性晶化理论模型：在纳米硅生长过程中，由于界面能增大将导致生长停止，给出限制性晶化条件——a-Si:H子层厚度小于34 nm. 在激光晶化和常规热退火两种方法形成的a-SiNx/nc-Si/a-SiNx三明治结构和nc-Si/a-SiNx多层膜结构中验证了该理论模型.
2006, 55 (10): 5409-5412.
doi: 10.7498/aps.55.5409
摘要 +
采用简单物理气相沉积法制备出取向和非取向的氧化锌纳米棒，他们的场致电子发射性能测量结果表明，ZnO纳米棒具有较好的场发射性能，但是高度取向的ZnO纳米棒阵列并不利于获得高的场致电子发射电流密度.这可能是由于高密度ZnO纳米棒之间具有较高的屏蔽效应，降低了ZnO纳米棒阵列的场放大因子，从而影响了其场发射性能.相反，非取向ZnO纳米棒由于相互之间的屏蔽效应比较弱，而且表面存在容易成为发射中心的微小突起，表现出较好的场发射效果.这些结果不仅有助于加深我们对准一维纳米材料场致电子发射性能的理解，也为未来场发射电子器件的实际应用提供了可靠的依据.
2006, 55 (10): 5413-5417.
doi: 10.7498/aps.55.5413
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用高温晶体生长实时观察装置，发现了KABO晶体生长形态随着生长体系过饱和度的增大从六方形态逐渐向三角形态过渡，然后又从三角形态逐渐向六方枝蔓晶形态过渡的过程.通过KABO生长溶液高温拉曼谱的测试结果，证明了溶液中存在［BO3］3-三角形、［AlO4］5-四面体生长基元.运用负离子配位多面体生长基元理论模型，分析了KABO晶体上述生长形态演化的机理.发现KABO的生长形态是由其内部结构和生长基元共同决定的，在不同过饱和度溶液中，KABO生长基元的种类和维度将会发生变化，由此相应引起了KABO的生长形态从六方形态到三角形态，又从三角形态向六方枝蔓晶形态的演变过程.
2006, 55 (10): 5418-5423.
doi: 10.7498/aps.55.5418
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根据原子分子反应静力学和群论，确定TiH2，TiD2和TiT2的基电子状态为3A2.应用基函数6-311G**和密度泛函理论B3P86方法，全电子计算了氢同位素分子及其钛化物的能量E、定容热容Cv和熵S.应用电子振动近似理论，即用单个分子TiH2，TiD2和TiT2中的电子和振动能量和熵近似代表他们处于固态时的能量和熵. 计算所得到的金属钛的氢化热力学函数ΔH0，ΔS0，ΔG0以及平衡压力与温度的关系，与文献符合很好，这表明电子振动近似理论的可应用性，选用金属钛作为中子靶是很正确的.
2006, 55 (10): 5424-5434.
doi: 10.7498/aps.55.5424
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铝互连线的电迁移问题历来是微电子产业的研究热点，其面临的电迁移可靠性挑战也是芯片制造业最持久和最重要的挑战之一.从20世纪90年代开始，超深亚微米(特征尺寸≤0.18 μm)铝互连技术面临了更加复杂的电迁移可靠性问题.从电迁移理论出发，分析概括了铝互连电迁移问题的研究方法，总结了上世纪至今关于铝互连电迁移问题的主要经验；最后结合已知的结论和目前芯片制造业现状，分析了当前超深亚微米铝互连线电迁移可靠性挑战的原因和表现形式，提出了解决这些问题的总方向.
2006, 55 (10): 5435-5440.
doi: 10.7498/aps.55.5435
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用动力学Monte Carlo模拟方法研究了GaAs(001)邻晶面的外延生长机制.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面外延机制有重要的影响.模拟结果显示，低温下Ehrlich-Schwoebel势垒几乎能完全阻止原子向下一台阶面的迁移，高温下原子已能有效地克服势垒的影响并向下一台阶面迁移.在外延生长初期，原子几乎在台阶面上均匀分布.当表面覆盖度达到一定数量后，台阶成核开始.而由于Ehrlich-Schwoebel势垒的存在，在台阶的上侧台阶面上开始有原子的积累，而如果没有Ehrlich-Schwoebel势垒，台阶上侧台阶面上的原子也能被有效地耗尽.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面上的外延生长模式有显著的影响，将明显提高达到台阶生长模式的温度.
2006, 55 (10): 5441-5443.
doi: 10.7498/aps.55.5441
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利用射频溅射方法在n型Si(111)衬底上制备出立方相含量接近100%且粘附性较高的立方氮化硼(c-BN)薄膜.傅里叶变换红外谱(FTIR)的结果表明，基底负偏压对薄膜立方相含量和薄膜压应力有很大影响，另外，衬底的电阻率对c-BN生长和薄膜的压应力也有一定的影响.
2006, 55 (10): 5444-5450.
doi: 10.7498/aps.55.5444
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利用直流溅射方法在液体基底(硅油)表面成功制备出金属铁薄膜系统，研究了其生长机理及特征的表面有序结构.实验发现铁薄膜的生长过程与液相基底表面非磁性金属薄膜的情况类似，基本服从二阶段生长模型.连续铁薄膜中可观测到尺寸巨大的圆盘形有序结构，其生长演化与溅射功率、沉积时间和真空环境中的生长时间等实验条件密切相关.实验证明，此类有序结构是在薄膜内应力作用下，铁原子及原子团簇在液体表面自由扩散迁移，并最终在硅油基底表面某些区域成核凝聚所致.在较大溅射功率和沉积时间条件下，圆盘外部区域的铁薄膜中形成周期分布的波纹褶皱，其波长约为10 μm，波峰基本与圆盘的边界平行.进一步研究表明：在沉积过程中，由于沉积铁原子的局域能量作用，导致硅油的表面层结构发生改变而形成一聚合物层；在随后的冷却过程中，聚合物层的强烈收缩使铁薄膜处于很大的压应力场中，促使薄膜起皱形成波纹结构.
2006, 55 (10): 5451-5454.
doi: 10.7498/aps.55.5451
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通过基底曲率法设计和制作了一种测量薄膜应力的装置，它具有全场性、非接触性、高分辨率、无破坏、数据获取速度快等特点.使用该装置测量了电化学腐蚀法制作的多孔硅薄膜的残余应力，并研究了孔隙率和基底掺杂浓度对残余应力的影响，结果表明随着孔隙率的增加和硼离子掺杂浓度的提高，多孔硅表面的拉伸应力逐渐加大，由此表明多孔硅薄膜的微观结构与残余应力的大小有着密切的联系.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2006, 55 (10): 5455-5459.
doi: 10.7498/aps.55.5455
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采用分子动力学模拟方法研究单壁碳纳米管在石墨基底上的运动.首先碳纳米管在基底弛豫至平衡状态，然后对其施加一固定外力，撤去外力后，碳纳米管在基底上逐渐减速至停止.为了研究管径、手性角对运动方式的影响，本文选择了C(10,10)，C(10,9)，C(10,8)，C(10,5)，C(10,0)，C(8,8)六种单壁碳纳米管进行模拟.结果表明，碳纳米管在石墨基底上的运动方式由手性角决定，与管径无关.手性角等于30°时，碳纳米管与石墨基底之间为公度结构，碳纳米管的运动出现周期性的滑动和翻滚现象；手性角大于28.3°小于30°时，碳纳米管一边向前滑动一边滚动；手性角小于26.3°时，碳纳米管在基底上滑动.碳纳米管的手性角决定了它与石墨基底接触界面的微观构型，从而决定了碳纳米管的运动方式.
2006, 55 (10): 5460-5465.
doi: 10.7498/aps.55.5460
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基于碳纳米管构建的场效应管在纳电子器件中占有重要的位置, 如何获得p型和n型的电子输运性能是人们所关注的. 本文分别采用高功函数的Pt金属和低功函数的Al金属作为源漏电极, 获得了p型输运性质和n型输运性质的基于碳纳米管构建的场效应管. 能带结构的分析证明了接触电极的功函数在这种场效应管的输运机理中扮演了重要的角色, 可以仅仅通过改变接触电极的材料, 实现p型场效应管和n型场效应管之间的转换, 这是经典的金属与半导体接触的理论无法解释的.
2006, 55 (10): 5466-5470.
doi: 10.7498/aps.55.5466
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利用全势缀加平面波加局域轨道(APW+lo)的方法，对ZnO中H导致的几种缺陷态进行了研究，从计算的缺陷形成能来看，缺陷态最可能占据BC∥局域结构位置.但通过缺陷态的局域振动模式(LVMs)的理论计算与红外吸收(IR)实验结果的比较，我们认为：ZnO中H导致的缺陷态可以占据BC∥和ABo∥两种局域结构位置.
2006, 55 (10): 5471-5478.
doi: 10.7498/aps.55.5471
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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，在考虑了以前工作中被忽略的自旋-自旋耦合作用的基础上计算了CsNiCl3晶体和CsNiCl3:Mg2+晶体的基态能级、晶体结构、零场分裂参量和Jahn-Teller效应，研究了掺入Mg2+对CsNiCl3晶体的光谱、零场分裂参量及Jahn-Teller效应的影响和自旋单重态对基态能级的贡献，发现掺杂使得晶体结构产生畸变，从而改变晶体光谱的精细结构和零场分裂参量，不改变Jahn-Teller效应的分裂规律但改变分裂的大小.
2006, 55 (10): 5479-5486.
doi: 10.7498/aps.55.5479
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采用射频反应磁控溅射方法，在Si(001)基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用原子力显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜和透射光谱分析技术，对不同工作气压下合成的ZnO薄膜的表面形貌、微观结构和光学性能进行表征，研究了工作气压对ZnO薄膜的结晶性能以及生长行为的影响.研究结果显示：对于Ar/O2流量比例接近1∶1的固定比值下，ZnO薄膜的生长行为主要取决于成膜空间中氧的密度，临界工作气压介于0.5—1.0 Pa之间.当工作气压小于临界值时，ZnO薄膜的成核密度较高，且随工作气压的变化明显，ZnO的生长行为受控于氧的密度，属于氧支配的薄膜生长；当工作气压大于临界值以后，ZnO薄膜的成核密度基本保持不变，Zn原子的数量决定薄膜的生长速率；在0.1—5.0 Pa的工作气压范围内，均可获得高度c轴取向的ZnO薄膜，但工作气压的变化改变着ZnO晶粒之间的界面特征和取向关系.随着工作气压的增加，ZnO晶粒之间的界面失配缺陷减少，但平面织构特征逐渐消失，三叉晶界的空洞逐渐扩大，薄膜的密度下降，折射率减小.
2006, 55 (10): 5487-5493.
doi: 10.7498/aps.55.5487
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利用离子注入方法和光致发光技术系统研究了注入离子对n型GaN宽黄光发射带的影响.实验采用的注入离子为：N，O，Mg，Si和Ga，剂量分别为1013，1014，1015和1016/cm2，注入温度为室温.注入后的样品在900 ℃流动氮气环境下进行热退火，退火时间为10 min，并对退火前后的样品分别进行室温光致发光测量.通过实验数据的分析，独立提出了提取注入离子对晶体黄光发光特性影响的半经验模型.利用该模型导出的公式，可以确定注入的N，O，Ga，Mg和Si离子对黄光发射带的影响随注入剂量的变化关系以及该影响的相对强弱.
2006, 55 (10): 5494-5498.
doi: 10.7498/aps.55.5494
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研究了不同比例的PVK与齐聚PPV衍生物DBVP掺杂体系的能量转移和发光特性.通过对PVK，DBVP及PVK: DBVP掺杂体系的UV-vis，PL和PLE光谱的研究，分析了PVK与DBVP之间的能量转移过程.利用PVK在体系中类似于溶剂的分散作用，制备了结构为ITO/PEDOT/PVK: DBVP/LiF/Al的电致发光器件，研究了掺杂体系的电致发光性能.结果表明，在掺杂体系的光致发光和电致发光中，PVK的发射被有效地抑制，PVK与DBVP之间发生了非常有效的能量转移，通过调节PVK与DBVP的比例，可以获得蓝色和绿色发光，同时可以改善器件的发光性能，当PVK与DBVP的重量比为1∶2时，器件的绿色发光效率达到1.06cd/A，此时发光亮度为52cd/m2.
2006, 55 (10): 5499-5505.
doi: 10.7498/aps.55.5499
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在NM/FI/FI/NM型双自旋过滤隧道结(此处NM为非磁金属层，FI为铁磁绝缘体或半导体层)的基础上，我们提出一种NM/FI/NI/FI/NM新型双自旋过滤隧道结(此处NI表示非磁绝缘体或半导体层). 插入NI层的目的是为了避免原双自旋过滤隧道结中相邻FI层界面处磁的耦合作用所导致的对隧穿磁电阻的不利影响. 在自由电子近似的基础上，利用转移矩阵方法，对NM/FI/NI/FI/NM新型双自旋过滤隧道结的隧穿电导、隧穿磁电阻与FI层及NI层厚度的变化关系以及随偏压的变化关系进行了理论研究.计算结果表明，在NM/FI/NI/FI/NM新型双自旋过滤隧道结中仍可以得到很大的TMR值.
2006, 55 (10): 5506-5510.
doi: 10.7498/aps.55.5506
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研究了NaZn13型结构LaFe13-xAlxC0.1(x=1.6，1.8)间隙化合物的磁制冷能力和磁相变.利用麦克斯韦关系式计算得到，高Al含量LaFe13-xAlx碳化物的最大磁熵变值|ΔS|m低于低Al含量碳化物的最大磁熵变值.随Al含量的增加，化合物的磁熵变峰展宽，但由于磁熵变大幅降低，衡量磁制冷能力的q值随之降低.基于朗道相变原理，考虑到自旋涨落的影响，磁自由能可以展开到磁化强度的6次方项，材料的相变类型由磁化强度的4次方项系数a3(T)的符号来进行判断.随着Al含量的增加，研究的碳化物相变由弱的一级相变转为二级相变.
2006, 55 (10): 5511-5515.
doi: 10.7498/aps.55.5511
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在t-J模型和Fermion-spin理论框架下，研究了准一维强关联Zigzag型材料的自旋动力学.说明了当掺杂一定时，随着次近邻耦合强度的增大，系统出现公度到非公度的转变，而对于耦合强度一定的情况，随着掺杂浓度的增大，系统亦发生从公度到非公度的转变，并且非公度峰的权重随能量的增大而降低.
2006, 55 (10): 5516-5520.
doi: 10.7498/aps.55.5516
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利用直流电沉积法在多孔阳极氧化铝模板中制备出了一系列Fe100-xPdx磁性纳米线阵列. Pd的增加使纳米线的总体磁性降低，各向异性和矫顽力也发生了较大的变化. 当Pd含量高达x=30时，纳米线仍有相当高的矫顽力(7.48 kA/m)和较明显的各向异性，但当Pd的含量增加到50%时，纳米线的易磁化方向由平行线的方向反转到垂直线的方向. 实验证明，这是由于在Fe80Pd20和Fe70Pd30中连续的磁性相在Fe50Pd50纳米线中变成了与非磁性相相互间隔的非连续片状结构. 片状磁性相的形状各向异性使易磁化方向转变到垂直纳米线轴的方向. 从生长动力学的角度对Fe50Pd50纳米线中这种片状的形成进行了解释.
2006, 55 (10): 5521-5524.
doi: 10.7498/aps.55.5521
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采用水热法，在温度430 ℃，填充度35%，矿化剂为3 mol·L-1KOH，前驱物为添加适量的FeCl2·6H2O的Zn(OH)2，反应时间24h，合成了Zn1-xFexO和Zn1-xFexO：Cu稀磁半导体晶体.当在Zn(OH)2中添加一定量的FeCl2·6H2O为前驱物，水热反应产物为掺杂Fe的Zn1-xFexO多种形态晶体混合物，其个体较大的晶体中的Fe原子百分比含量为0.49%—0.52%.采用超导量子干涉磁强计测量了材料的磁性，晶体的磁化强度随温度下降而减小.在前驱物中同时加入适量比例的Cu化合物，合成了共掺杂Cu的Zn1-xFexO：Cu，和Zn1-xFexO相比，其室温下的磁化强度有明显的提高，且在室温下具有铁磁性.
2006, 55 (10): 5525-5530.
doi: 10.7498/aps.55.5525
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采用分光光度计测定了60keV质子辐照后铝膜反射镜反射光谱的变化规律.用慢正电子湮没等分析技术研究了辐照损伤的微观机制.结果表明，当质子辐照主要作用于反射镜铝膜层中时反射镜在200—800nm波长范围内反射率随辐照剂量增加而下降.入射质子可对铝膜中的缺陷产生填充作用，减小铝膜中电子密度，增加弱束缚电子带间跃迁.紫外至可见光能量较高的波段可引起带间激发跃迁，使相应的谱段反射率下降，导致反射镜光学性能的退化.
2006, 55 (10): 5531-5534.
doi: 10.7498/aps.55.5531
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利用真空封装工艺，制备了四角状氧化锌纳米材料的平板显示器，研究了其阴极的场致发射的特性，实现了显示器的全屏点亮.通过显示器稳定性的讨论，发现四角状氧化锌纳米材料在低真空也能有较好的场发射特性.实验结果表明了氧化锌纳米材料是一种很好的场致发射阴极材料.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2006, 55 (10): 5535-5538.
doi: 10.7498/aps.55.5535
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利用SHS等离子喷涂技术，将经过机械团聚法制备的Fe2O3-Al复合粉体送入等离子焰流，沉积出厚度约为400 μm的复合涂层.利用XRD，SEM 和TEM等检测手段对涂层的成分和组织进行了分析，测定了涂层的显微硬度、断裂韧性以及耐磨性.结果表明涂层为具有纳米结构的FeAl2O4-Al2O3-Fe纳米复合组织；涂层的显微硬度为HV100g870；断裂韧性是普通Al2O3涂层的2倍；无润滑磨损的耐磨性是普通Al2O3涂层的2.5倍.
2006, 55 (10): 5539-5544.
doi: 10.7498/aps.55.5539
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采用真空熔融缓冷方法制备了单相β-Zn4Sb3以及含有过量Zn的β-Zn4Sb3块体热电材料.在300—700K的温度范围内测试了材料的电导率、Seebeck系数和热导率，研究了β-Zn4Sb3化合物中过量Zn的分布状态及其对材料热电性能的影响规律.结果表明：过量的Zn作为第二相较均匀的分布在β-Zn4Sb3的晶界上，随着Zn含量增加，材料电导率和热导率上升，Seebeck系数下降，Zn第二相的引入能有效提高材料的功率因子，Zn过量2at%的材料在700K时其ZT值达到1.10.
2006, 55 (10): 5545-5550.
doi: 10.7498/aps.55.5545
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利用分子动力学模拟方法对含纳米孔洞的单晶铁在冲击波压缩下的结构相变(由体心立方结构α到六角密排结构ε)进行了研究,单晶铁样品的尺寸为17.2nm×17.2nm×17.2nm，总原子数428341个，在样品的中央预置一个直径为1.12nm的孔洞，利用一活塞分别以350，500，1087m/s的速度撞击样品产生冲击波，对应的冲击波压缩应力分别为12，17，35GPa.撞击方向沿单晶铁的［100］晶向.计算结果表明，在冲击波压缩下，孔洞对铁中的相变起了诱导作用，伴随着孔洞的塌陷，相变首先出现在孔洞周围的(011)面和(011)面上，然后扩展到整个样品.通过分析冲击压缩下原子的位移历史，解释了相变的微观机制，发现孔洞周围的原子在{011}面上沿〈011〉晶向滑移，离孔洞中心距离越近的{011}面上的原子容易滑移，间隔一层的{011}面与相邻层原子的移动位移幅度不同，这种相对滑移导致出现了新的结构(hcp结构).
2006, 55 (10): 5551-5554.
doi: 10.7498/aps.55.5551
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利用Sol-Gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出Bi4Ti3O12和Bi3.25La0.75Ti3O12薄膜，研究了La掺杂对Bi4Ti3O12薄膜的晶体结构、铁电性能和疲劳特性的影响，发现La掺杂没有改变Bi4Ti3O12薄膜的基本晶体结构，并且提高了Bi4Ti3O12铁电薄膜的剩余极化值和抗疲劳性能，对La掺杂改善Bi4Ti3O12铁电薄膜性能的机理进行了讨论.
2006, 55 (10): 5555-5561.
doi: 10.7498/aps.55.5555
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通过实验证明是否考虑O4的存在对利用天顶散射光测量大气组分含量的结果存在影响.介绍了天顶散射光的观测原理、实验仪器、测量方法、光谱处理以及浓度反演过程.用具体的实验数据说明考虑O4在实验波段内的吸收能提高NO2和O3浓度反演结果的准确性.同时将观测得到的臭氧垂直柱密度与美国TOMS观测数据进行了对比.
2006, 55 (10): 5562-5567.
doi: 10.7498/aps.55.5562
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将一维随机二元固体模型应用于DNA分子链，利用传输矩阵方法来研究系统电子态的局域性质并进而讨论系统的导电性质.对一个链长为50000个碱基对的DNA序列，数值分析了局域长度和电导随碱基对的摩尔百分数、本征能量和无序度的变化关系.结果表明，系统的局域长度和电导强烈地依赖于能量，在能带中心部分局域长度大于边沿部分.无序度也在一定程度上影响着局域长度，双方成反向变化的关系.对有限长度的DNA分子链，局域长度体现出明显的对碱基对摩尔百分数的依赖关系，对正常成分比例的随机DNA序列，在所有能量范围内系统的态都是局域的，系统的电导很小，系统呈现绝缘体行为.仅当一种碱基对在序列中所占比例很小时，系统中可以发现与特定分立能量值相对应的“扩展态”存在，处在这些态下的系统有较大的电导，但这些扩展态是不稳定的，在热力学极限之下会消失.
2006, 55 (10): 5568-5574.
doi: 10.7498/aps.55.5568
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通过在Surface Evolver软件中建立一些与目标形状相似的初始形状，经长时间演化后，得到了实验上已经观察到的具有D2h和D3h对称性的海星形生物膜泡.通过跟踪不同形状膜泡的Hessian矩阵的本征值，确定了双凹圆盘与海星形及哑铃形之间的相变是不连续的，其间所经历的三角扁盘及椭圆扁盘形中间相在SC模型中通常是不稳定的.
