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Vol. 73, No. 11 (2024)
2024年06月05日
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《物理学报》创刊90周年·封面文章
封面文章
基于合成维度拓扑外尔点的波长选择热辐射超构表面
黑体辐射通常具有覆盖整个红外波长范围的宽带光谱, 导致红外波段的大部分能量不能有效利用, 降低了辐射效率. 近年来, 具有二维亚波长人工纳米结构的超构表面因其在调节光学特性方面的灵活性而得到广泛研究, 这为调控热辐射提供了一个理想的平台. 在超构表面中, 采用合成维度方法为热辐射的精细调控开辟了新路径, 尤其突显了超越传统三维体系的物理特性和丰富的拓扑物理. 相比于在三维系统中探索物理现象, 研究一维或二维系统更为可行和高效. 合成维度的方法通过引入系统的结构或物理参数, 为操控光子系统中的内在...
赖镇鑫
,
张也
,
仲帆
,
王强
,
肖彦玲
,
祝世宁
,
刘辉
物理学报.
2024, 73(11): 117802
.
《物理学报》创刊90周年·封面文章
《物理学报》创刊90周年·封面文章
综述
综述
总论
核物理学
原子和分子物理学
电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
气体、等离子体和放电物理
凝聚物质:结构、力学和热学性质
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
物理学交叉学科及有关科学技术领域
地球物理学、天文学和天体物理学
领域
总论
核物理学
原子和分子物理学
电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
气体、等离子体和放电物理
凝聚物质:结构、力学和热学性质
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
物理学交叉学科及有关科学技术领域
地球物理学、天文学和天体物理学
《物理学报》创刊90周年·封面文章
封面文章
citations
[Abstract]
(
2775
)
HTML
PDF
基于合成维度拓扑外尔点的波长选择热辐射超构表面
赖镇鑫
,
张也
,
仲帆
,
王强
,
肖彦玲
,
祝世宁
,
刘辉
2024, 73 (11): 117802.
doi:
10.7498/aps.73.20240512
摘要 +
黑体辐射通常具有覆盖整个红外波长范围的宽带光谱, 导致红外波段的大部分能量不能有效利用, 降低了辐射效率. 近年来, 具有二维亚波长人工纳米结构的超构表面因其在调节光学特性方面的灵活性而得到广泛研究, 这为调控热辐射提供了一个理想的平台. 在超构表面中, 采用合成维度方法为热辐射的精细调控开辟了新路径, 尤其突显了超越传统三维体系的物理特性和丰富的拓扑物理. 相比于在三维系统中探索物理现象, 研究一维或二维系统更为可行和高效. 合成维度的方法通过引入系统的结构或物理参数, 为操控光子系统中的内在...
综述
编辑推荐
citations
[Abstract]
(
2132
)
HTML
PDF
范德瓦耳斯材料的原位应变工程与应用
马泽成
,
刘增霖
,
程斌
,
梁世军
,
缪峰
2024, 73 (11): 110701.
doi:
10.7498/aps.73.20240353
摘要 +
范德瓦耳斯材料凭借独特的结构和优异的性能在应变工程领域引起了广泛的关注. 通过改变原子晶格和电子结构, 应变可以调控范德瓦耳斯材料的物理性质, 最终实现高性能的新原理电子器件. 首先总结了诱导原位应变的实验方法, 然后通过回顾范德瓦耳斯磁性、超导和拓扑材料在原位应变调控研究的最新进展, 以及应变相关的器件应用开发, 探讨该领域当前面临的挑战和未来的机遇.
编辑推荐
1
citations
[Abstract]
(
2596
)
HTML
PDF
强关联电子相变氧化物材料及多场调控
周轩弛
,
李海帆
2024, 73 (11): 117102.
doi:
10.7498/aps.73.20240289
摘要 +
外场激励通过调控强关联氧化物中自由度间的关联耦合作用, 触发其发生多重莫特电子相变和轨道重构, 在强关联电子相变氧化物体系中发现了丰富的新奇物性和量子转变, 为构筑新型类脑神经元逻辑器件、磁电耦合器件及能量转换器件奠定基础, 引起了凝聚态物理领域的广泛关注. 本工作系统地回顾了国内外科研团队在强关联氧化物电子相变特性多场调控领域的研究进展, 旨在凸显离子、应力场和栅极电场等新型功能调控自由度在强关联氧化物电子相变特性调控和新型功能特性设计中的关键作用, 阐明强关联氧化物中微观自由度的关联耦合作用...
总论
citations
[Abstract]
(
1594
)
HTML
PDF
双组分玻色-爱因斯坦凝聚体中PT对称势下的异步量子Kármán涡街
邵凯花
,
席忠红
,
席保龙
,
涂朴
,
王青青
,
马金萍
,
赵茜
,
石玉仁
2024, 73 (11): 110501.
doi:
10.7498/aps.73.20232003
摘要 +
数值研究了相混合态双组分玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate, BEC)中PT (parity-time)对称势下的动力学. 在障碍势不同的宽度和速度下发现了异步量子Kármán涡街、斜向漂移涡旋偶极子、V字形涡旋对、无规则量子湍流以及各种尾迹的组合模式. 研究了作用在移动障碍势上的拖拽力, 分析了涡旋对产生的力学机理. 在不同障碍势宽度和速度下, 系统地模拟了异步量子Kármán涡街和其他尾迹模式的参数区域. 同样分析了PT对称势中具有增益-损耗强度的虚部对异...
citations
[Abstract]
(
1475
)
HTML
PDF
一种无偏差的多通道多尺度样本熵算法
李惟嘉
,
申晓红
,
李亚安
2024, 73 (11): 110502.
doi:
10.7498/aps.73.20231133
摘要 +
多通道数据采集技术的发展为复杂系统非线性动力学特性研究提供了更加丰富的先验信息. 然而传统的非线性特征量只能处理单通道数据, 无法直接提取多通道数据的非线性特征. 近年来, 有学者对多尺度样本熵算法进行了一般化处理, 提出了多通道多尺度样本熵算法. 该算法不仅可以对多通道数据整体的复杂度进行表征, 还可以有效提取通道内和通道间隐含的相关性信息. 但是, 该算法缺乏相应的理论支撑, 在实际应用中无法兼顾性能和稳定性. 针对以上问题, 本文提出了一种无偏差的多通道多尺度样本熵算法, 并利用概率论从理...
citations
[Abstract]
(
1981
)
HTML
PDF
串扰忆阻突触异质离散神经网络的共存放电与同步行为
王璇
,
杜健嵘
,
李志军
,
马铭磷
,
李春来
2024, 73 (11): 110503.
doi:
10.7498/aps.73.20231972
摘要 +
突触串扰由相邻突触间神经递质的溢出引起, 对神经系统的放电特性及信号传输有着深远影响. 利用两个忆阻器模拟生物神经突触, 双向耦合Chialvo离散神经元和Rulkov离散神经元, 并考虑耦合状态下突触间的串扰行为, 构建一类忆阻突触耦合异质离散神经网络. 研究分析表明, 神经网络不动点的数量及稳定性依赖于突触串扰强度. 同时, 通过分析分岔图、相图、李雅普诺夫指数谱和时序图等发现, 随着突触串扰强度的变化, 神经网络表现出不同的共存放电行为. 此外, 基于神经元放电序列的相位差及同步因子, 研...
编辑推荐
1
citations
[Abstract]
(
2387
)
HTML
PDF
离散Boltzmann方程的求解: 基于有限体积法
孙佳坤
,
林传栋
,
苏咸利
,
谭志城
,
陈亚楼
,
明平剑
2024, 73 (11): 110504.
doi:
10.7498/aps.73.20231984
摘要 +
近十年来, 离散Boltzmann方法在复杂非平衡流体系统领域的应用取得了显著的进展, 这种方法已逐步成为描述和预测流体系统行为的重要手段. 该方法的控制方程是一套简单统一的离散Boltzmann方程, 其离散格式的选取对于数值模拟的计算精度和稳定性有着直接影响. 为了提高数值模拟的可靠性, 本文引入有限体积法用于求解离散Boltzmann方程. 有限体积法是一种常用的数值计算方法, 具有守恒性强、精度高等特点, 可用于有效处理高速可压缩流体的数值计算问题. 本文采用MUSCL格式进行重构, 并...
citations
[Abstract]
(
1617
)
HTML
PDF
Ag
2
Sb合金单层上多层酞菁氧钒分子的组装
李小雨
,
彭兰沁
,
赵涵
,
幸运
,
邓炎滔
,
于迎辉
2024, 73 (11): 110702.
doi:
10.7498/aps.73.20232004
摘要 +
利用低温扫描隧道显微镜(STM)研究了各种覆盖度下酞菁氧钒(VOPc)分子在Ag
2
Sb/Ag (111)上的吸附行为和组装结构. 不同于Ag (111)表面, 当分子覆盖度在一个单层之内, 吸附的VOPc分子均组装为有序的薄膜, 呈现出规则排列的空隙和正方形单胞. 通过扫描亚分子分辨的STM形貌图, 揭示了正方形单胞由一个中心分子和四个对称排列的角分子组成; 所有VOPc分子均采用O-up构型, 并呈现出两种吸附取向, 分子横轴相对于单胞侧边分别旋转约11°和21°. 因分子间的偶极-偶极相互作...
核物理学
citations
[Abstract]
(
2392
)
HTML
PDF
三轴形变核
131
Ba中的奇异集体激发模式
韦锐
,
周厚兵
,
王思成
,
丁兵
,
强赟华
,
贾晨旭
,
陈红星
,
郭松
,
C.M.Petrache
,
D.Mengoni
,
A.Astier
,
E.Dupont
,
吕冰锋
,
D.Bazzacco
,
A.Boso
,
A.Goasduff
,
F.Recchia
,
D.Testov
,
F.Galtarossa
,
G.Jaworski
,
D.R.Napoli
,
S.Riccetto
,
M.Siciliano
,
J.J.Valiente-Dobon
,
C.Andreoiu
,
F.H.Garcia
,
K.Ortner
,
K.Whitmore
,
A.Ataç-Nyberg
,
T.Bäck
,
B.Cederwall
,
E.A.Lawrie
,
I.Kuti
,
D.Sohler
,
T.Marchlewski
,
J.Srebrny
,
A.Tucholski
2024, 73 (11): 112301.
doi:
10.7498/aps.73.20240212
摘要 +
利用意大利Legnaro实验室串列静电加速器提供的65 MeV
13
C束流与
122
Sn靶的熔合蒸发反应布居了
131
Ba的高自旋态, 并搭建了新的能级纲图. 新的能级纲图由15条转动带组成, 包括三对手征双重带, 其中两对正宇称手征带为赝自旋-手征四重带. 正负宇称手征带通过一系列增强的E1跃迁连接, 表明它们之间存在八极关联. 在低自旋区域搭建了一条新的转动带, 通过一系列
γ
跃迁向
$ \nu h _{11/2} $
晕带退激. 这种能级结构与摇摆带相似, 但基于现有的实验证据还难以将它确认为摇摆带...
citations
[Abstract]
(
1940
)
HTML
PDF
微观组织对叠片结构钨基面向等离子体材料的热疲劳效应的影响
祁超
,
马玉田
,
齐艳飞
,
肖善曲
,
王波
2024, 73 (11): 112801.
doi:
10.7498/aps.73.20240007
摘要 +
钨(W)作为面向等离子体材料的最佳候选者, 对热冲击载荷的响应是未来聚变装置研究中的重要问题. 在热负荷作用下, 钨基面向等离子体材料(W-based plasma-facing material, W-PFM)的表面会产生热损伤, 包括脆性开裂和疲劳裂纹. 本文提出了抑制W-PFM 热损伤的新方案, 即叠片结构W-PFM 方案. 利用电子束设备对不同厚度和热处理工艺的W箔组成的叠片结构W进行了热疲劳实验. 样品施加功率密度为48 MW/m
2
的热脉冲, 循环5000次. 随着W箔片厚度的减小, ...
原子和分子物理学
citations
[Abstract]
(
2128
)
HTML
PDF
VS
2
作为锂离子电池负极材料的第一性原理研究
周斌
,
肖事成
,
王一楠
,
张晓毓
,
钟雪
,
马丹
,
戴赢
,
范志强
,
唐贵平
2024, 73 (11): 113101.
doi:
10.7498/aps.73.20231681
摘要 +
随着对锂离子电池(LIBs)性能要求的提高, 研究开发锂离子电池的新型电极尤显重要. 本文采用第一性原理计算研究二硫化钒(VS
2
)作为锂离子电池负极材料的可能性. 计算结果表明: VS
2
具有金属性, 费米能级附近的态密度主要来源于钒的3d轨道及硫的3p轨道; Li在VS
2
单层中优先吸附钒(V)的顶位, Li在VS
2
表面具有非常好的扩散性, 扩散势垒仅为0.20 eV, 低于石墨烯, 表明Li能够较快地迁移, 有利于LIB快速充电-放电过程; VS
2
机械性能良好, 杨氏模量为96.82 N/m, ...
citations
[Abstract]
(
2351
)
HTML
PDF
射频电场缀饰下铯Rydberg原子的电磁感应透明光谱
韩玉龙
,
刘邦
,
张侃
,
孙金芳
,
孙辉
,
丁冬生
2024, 73 (11): 113201.
doi:
10.7498/aps.73.20240355
摘要 +
采用全红外光激发Rydberg原子的方案, 选择探测光(852 nm)、缀饰光(1470 nm)和耦合光(780 nm), 利用三光子激发方式实现了Cs原子Rydberg态(49
P
3/2
)的制备. 实验上, 观测到射频电场作用下|7
S
1/2
$\rangle $
→ |49
P
3/2
$\rangle $
Rydberg 跃迁形成的电磁感应透明(EIT)效应, 实现对Rydberg 原子的光学探测, 根据EIT光谱的变化来探究射频电场的幅度和频率对光谱的影响. 研究表明, 随着射频电场幅度的增强, 观...
编辑推荐
citations
[Abstract]
(
2242
)
HTML
PDF
光学阱中Λ增强型灰色黏团冷却辅助原子装载
刘岩鑫
,
王志辉
,
管世军
,
王勤霞
,
张鹏飞
,
李刚
,
张天才
2024, 73 (11): 113701.
doi:
10.7498/aps.73.20240182
摘要 +
Λ增强型灰色黏团冷却技术(Λ gray molasses cooling, Λ- GMC)已被广泛用于制备低于亚多普勒温度极限的冷原子样品实验中. 本文设计搭建了宽范围、快速调谐的激光系统, 其调谐范围最高可达
$ 600 {\text{ MHz}} $
. 基于该激光系统, 于光学微腔中心通过铯原子D2线Λ- GMC冷却辅助腰斑大小为15 μm的交叉偶极阱中原子的装载, 相比于传统的偏振梯度冷却辅助装载, 原子数增加了约4倍, 原子温度由
$ 25 {\text{ μK}} $
降低至
$ 8 {\te...
电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
citations
[Abstract]
(
1947
)
HTML
PDF
基于匀光管的极紫外消相干和光强均匀化仿真研究
李慧
,
谭芳蕊
,
尹皓玉
,
马钺洋
,
吴晓斌
2024, 73 (11): 114201.
doi:
10.7498/aps.73.20240335
摘要 +
自由电子激光光源(free electron laser, FEL)可发出波长为13.5 nm的极紫外(extreme ultra-violet, EUV)辐射, 在EUV光刻领域能够发挥重要作用. 但FEL自身的高相干特性以及类高斯光强轮廓分布特征, 会对成像带来不利影响, 无法满足EUV光刻领域成像应用需求. 本文通过计算模拟的方法, 设计了一种匹配FEL应用的、用于EUV波段去相干和光强均匀化的新型匀光管结构. 模拟结果显示, 针对波长为13.5 nm、直径200 μm、发散度20 mra...
citations
[Abstract]
(
1997
)
HTML
PDF
基于双楔形扫描镜的甲烷气体光谱成像方法
王夏春
,
张志荣
,
蔡永军
,
孙鹏帅
,
庞涛
,
夏滑
,
吴边
,
郭强
2024, 73 (11): 114202.
doi:
10.7498/aps.73.20231906
摘要 +
随着我国油气管道铺设数量的增加, 对管道的维护工作也需予以更多的重视. 目前, 在油气输送站场内, 主要采用人工巡检、对射式和云台式检测设备来检测天然气泄漏. 但是这些方法存在响应度差、检测区域受限、泄漏点定位较慢等问题. 为了满足对油气管道泄漏实时监测和快速定位的需求, 本文设计了一种快速、精确控制的双楔形扫描镜系统, 结合可调谐半导体激光吸收光谱技术, 使得气体测量由原来的点测量转换为面测量. 通过反解迭代优化算法, 控制楔形镜的转角获得高效均匀的光束扫描轨迹, 并将激光束的偏转方向及检测位...
citations
[Abstract]
(
2116
)
HTML
PDF
太赫兹金属线波导传输特性实验研究及模拟分析
徐振
,
罗曼
,
李吉宁
,
刘龙海
,
徐德刚
2024, 73 (11): 114203.
doi:
10.7498/aps.73.20240279
摘要 +
太赫兹波介于微波与红外之间, 当前太赫兹波主要在自由空间中传输, 金属线波导以低损耗、低色散等突出的传输特性被广泛关注. 本研究首先根据太赫兹波在不同金属线表面的趋肤深度选择铜线作为研究对象, 然后基于太赫兹时域光谱系统搭建可调节式金属线波导传输特性测试光路, 采集到通过不同半径、不同长度、不同端口状态的单/双铜线传输的时域信号, 最后利用有限元方法对不同半径、不同形变程度的单/双根铜线在空气域的传输特性进行仿真. 实验结果表明, 传输损耗会随着铜线长度的增加而增加, 金属线越细传输速度越慢, ...
citations
[Abstract]
(
3185
)
HTML
PDF
内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构的机理分析与优化设计
贾静
,
肖勇
,
王勋年
,
王帅星
,
温激鸿
2024, 73 (11): 114301.
doi:
10.7498/aps.73.20240250
摘要 +
低频噪声一直是噪声控制领域比较棘手的问题, 近年来吸声超结构的蓬勃发展为低频噪声控制提供了新理念. 本文提出了一种内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构, 建立了其吸声特性计算的理论解析方法, 并与数值计算方法对比, 验证了解析方法的有效性. 随后, 从吸声曲线、简化等效模型、归一化声阻抗、声压云图与质点速度分布等多角度对吸声特性及吸声机理进行了深入分析. 进一步, 采用差分优化算法开展了多元胞并联耦合宽带优化设计, 优化后典型超结构实现了90 mm厚度下在170—380 Hz低频段内平均吸声...
citations
[Abstract]
(
2001
)
HTML
PDF
磁场、流体特性及几何参数对液态金属双扩散对流的影响
尹超男
,
郑来运
,
张超男
,
李许龙
,
赵秉新
2024, 73 (11): 114401.
doi:
10.7498/aps.73.20240089
摘要 +
磁场作用下导电流体热对流是当前研究的热点问题, 本文采用高精度高分辨率的数值方法对二维腔体内液态金属双扩散对流进行直接数值模拟, 研究了在水平或垂直磁场作用下, 磁场强度、Prandtl数、Lewis数以及高宽比对流动和传热传质的影响. 研究结果表明: 磁场主要表现为对流动和传热传质的抑制作用. 在相同强度下, 水平磁场比垂直磁场的抑制作用更大, 但在较弱磁场和较强磁场时, 二者对传热传质的影响效果相近. 对于不同方向和强度的磁场, 传热传质效率总是随着Prandtl数的增大而增大, 并且在
Pr
...
citations
[Abstract]
(
1576
)
HTML
PDF
计入粗糙峰的微纳结构表面水润滑流体动力学仿真
谷靖萱
,
郑庭
,
郭明帅
,
夏冬生
,
张会臣
2024, 73 (11): 114601.
doi:
10.7498/aps.73.20240333
摘要 +
随着表面精密加工技术与润滑减摩研究的发展, 利用表面织构化技术提升其表面减摩效果的研究已引起广泛关注, 但少有研究考虑摩擦副表面粗糙形貌对润滑特性带来影响. 本研究采用计算流体动力学(CFD)模拟方法, 建立了矩形织构模型, 并在其表面计入粗糙峰结构, 讨论水润滑条件下不同粗糙峰结构模型润滑特性变化规律. 结果表明: 调节微纳复合表面结构参数, 将改变润滑水膜承载力, 进而影响微纳复合结构表面的动压润滑效果. 此外, 织构内涡流生成导致涡量变化, 引起能量耗散并影响摩擦力. 对矩形织构模型, 适...
citations
[Abstract]
(
1586
)
HTML
PDF
电致伸缩效应下水中电子输运特性
李元
,
李春鹏
,
李林波
,
袁磊
,
王亚桢
,
石亚轩
,
张冠军
2024, 73 (11): 114701.
doi:
10.7498/aps.73.20231893
摘要 +
水中快脉冲(脉宽数ns甚至ps级)放电过程中, 快脉冲在电极附近引起电致伸缩效应导致电极附近形成空化区. 电子在空化区内积累能量并高速进入水体, 电子在水中的输运特性是水中脉冲放电起始与发展的关键因素. 本文构建了考虑弹性与非弹性碰撞截面的水中电子输运物理模型, 采用蒙特卡罗方法研究不同能量电子的透射与散射径迹结构特征, 研究了弹性碰撞、电离与激发碰撞频次随电子初始能量的变化以及水中电子能量损失特征. 结果表明, 较低能量的电子(约20 eV)受水分子散射影响能量损失较大, 透射能力较弱, 随着...
气体、等离子体和放电物理
citations
[Abstract]
(
1637
)
HTML
PDF
尘埃等离子体棘轮中颗粒分离的三维模拟
田淼
,
姚廷昱
,
才志民
,
刘富成
,
贺亚峰
2024, 73 (11): 115201.
doi:
10.7498/aps.73.20240319
摘要 +
利用棘轮结构可以对随机运动的颗粒进行整流使其产生定向的输运. 不同尺寸的颗粒对棘轮整流的响应不同, 因此可以利用棘轮实现颗粒分离. 基于前期气相等离子体中颗粒整流与分离实验, 本文通过构建三维模型对双分散颗粒分离的物理机理进行研究. 首先通过等离子体流体模拟及双正弦函数插值的方法, 得到实验难以测得的不对称棘轮通道内等离子体参量分布, 并对微米级尘埃颗粒在棘轮鞘层中的受力进行分析, 进一步利用 Langevin 方程对尘埃等离子体棘轮中双分散颗粒定向输运过程进行数值模拟, 重现了颗粒分离实验现象...
citations
[Abstract]
(
1485
)
HTML
PDF
利用均匀密度等离子体通道加速质子的辐射压力增强方案
杨露
,
王晓南
,
陈鑫
,
陈鹏帆
,
夏倩雯
,
熊力
,
龙昊雨
,
李林洋
,
毛小保
,
周海龙
,
张玮炜
,
兰小飞
,
何阳帆
2024, 73 (11): 115202.
doi:
10.7498/aps.73.20240032
摘要 +
提出了辐射压力加速与激光尾波场加速相结合的高能质子加速方案. 该方案中在临界密度薄靶后端增加一个均匀密度等离子体通道获得了峰值能量为22.2 GeV、截止能量为36.4 GeV和电荷量为0.67 nC的高能质子束, 与质子在纯辐射压力加速中相比, 其高能质子的截止能量可以提升2个数量级. 结果证实了通过在近临界密度薄靶后面连接一个均匀密度等离子体通道, 等离子体通道中激光激发的尾波场可以捕获经辐射压力过程预加速的质子并维持长时间的加速, 最终获得高能质子, 本文还研究了不同均匀密度等离子体通道中...
citations
[Abstract]
(
1544
)
HTML
PDF
磁阵列微波放电中和器的电子引出机制
付瑜亮
,
张思远
,
孙安邦
,
马祖福
,
王亚楠
2024, 73 (11): 115203.
doi:
10.7498/aps.73.20240273
摘要 +
微波放电中和器作为微波离子推力器系统的重要组成部分, 在维持航天器电位平衡、中和羽流方面发挥着重要作用, 其电子引出性能直接关系到电推力器系统的工作状态. 在磁阵列微波放电中和器的磁场结构定型实验中, 发现调转磁阵列朝向后引出电流的伏安特性曲线差异极大. 由于磁阵列微波放电中和器的放电室直径仅10 mm, 介入式探针诊断对等离子体干扰大, 本文采用了一体化粒子模拟方法对中和器的工作过程进行仿真, 仿真结果与实验现象相符合. 通过对比不同磁场结构、工作电压下的等离子体参数分布, 发现引出孔附近的电...
citations
[Abstract]
(
2124
)
HTML
PDF
表面烧蚀对等离子体的影响及其与电磁场相互作用
丁明松
,
刘庆宗
,
江涛
,
傅杨奥骁
,
李鹏
,
梅杰
2024, 73 (11): 115204.
doi:
10.7498/aps.73.20231733
摘要 +
表面烧蚀显著影响高速流动中等离体子鞘分布及其与电磁场相互作用的特征. 考虑高超声速飞行器表面烧蚀引射机制、烧蚀产物参与流场等离子体生成过程、含碱金属的混合电离气体导电机理和电磁动力学机制, 通过耦合求解带电磁源项的三维热化学非平衡流动控制方程、电场泊松方程和磁矢量泊松方程, 建立了含碱金属烧蚀的高速流动/等离子体/电磁场耦合计算方法, 结合常见的碳碳材料和硅基酚醛树脂材料烧蚀热解过程, 较为系统地开展了多种条件下表面烧蚀对高超等离子体鞘影响及其与电磁场相互作用的机制与规律研究. 研究表明: 烧蚀...
凝聚物质:结构、力学和热学性质
citations
[Abstract]
(
1786
)
HTML
PDF
不同荷载作用下二维硼烯的力学性能及变形破坏机理
韩同伟
,
李选政
,
赵泽若
,
顾叶彤
,
马川
,
张小燕
2024, 73 (11): 116201.
doi:
10.7498/aps.73.20240066
摘要 +
二维硼烯具有丰富的物理和化学性质, 在凝聚态物理和材料科学等领域引起了广泛的研究兴趣, 但硼烯在不同荷载作用下的力学性能和变形破坏机理仍需进一步研究. 本文采用分子动力学方法模拟了硼烯的拉伸、剪切和纳米压痕破坏过程, 获得了硼烯的关键力学性能参数, 并从两种不同类型的B—B键长随应变/压入深度的变化规律分析了硼烯在不同载荷作用下的力学性能和变形破坏机理. 研究发现, 硼烯的拉伸力学性能表现出显著的各向异性特性, 沿扶手椅方向的杨氏模量和强度远高于沿锯齿方向, 而硼烯的剪切力学性能的各向异性特性不...
citations
[Abstract]
(
2196
)
HTML
PDF
基于第一性原理研究杂质补偿对硅光电性能的影响
王秀宇
,
王涛
,
崔雨昂
,
吴溪广润
,
王洋
2024, 73 (11): 116301.
doi:
10.7498/aps.73.20231814
摘要 +
通过磷(P)和硼(B)共掺杂在硅禁带中构建了P
+
/B
–
局域态能级, 形成了具有杂质补偿结构的硅. 采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理研究了杂质补偿硅(n/p-Sic)的电子态密度、介电函数和折射率等光电性能. 态密度研究表明, 相同浓度P和B掺杂(12.5%)的n-Si和p-Si被完全杂质补偿后, 费米能级位于两相邻态密度峰构成的谷底, 且态密度不为零. 在介电函数和折射率研究中, 发现n-Sic在掺杂比例
C
B
/
C
P0
= 0.25时, 在低能区具有最大的介电函数和最大折射率. 此外, 对比...
编辑推荐
citations
[Abstract]
(
1665
)
HTML
PDF
原位加热诱导Nb扩散引起Nb
0.8
CoSb有序度的转变
李其柱
,
范浩涵
,
高梓恒
,
南鹏飞
,
朱铁军
,
葛炳辉
2024, 73 (11): 116401.
doi:
10.7498/aps.73.20240325
摘要 +
本文以覆盖Nb薄膜的半赫斯勒合金Nb
0.8
CoSb为研究对象, 成功利用原位加热透射电镜技术在高温下诱导Nb扩散, 致使Nb
0.8
CoSb转变为有序度更高的Nb
0.8+
δ
CoSb, 即倒空间漫散带代表的短程有序结构转变为超结构衍射点代表的长程有序结构. 进一步的分析表明, 这种超结构的调制波矢为
$ q= ({a}^{*}+{b}^{*}-{c}^{*})/{3} $
, 其形成主要源自于Sb和Nb组分的变化. 与离位合成的Nb
0.84
CoSb的微观结构进行对比, 发现二者中超结构不同, 这种超结构...
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
citations
[Abstract]
(
2223
)
HTML
PDF
单轴应变对Sb
2
Se
3
空穴迁移率的影响
张冷
,
沈宇皓
,
汤朝阳
,
吴孔平
,
张鹏展
,
刘飞
,
侯纪伟
2024, 73 (11): 117101.
doi:
10.7498/aps.73.20240175
摘要 +
硒化锑(Sb
2
Se
3
)是一种物相简单、元素丰富、经济友好的太阳电池吸收层材料, 具有广阔的应用前景. 然而, Sb
2
Se
3
较弱的导电性成为了限制电池器件性能的重要因素. 迁移率是材料与器件的重要电学参数, 应变可以改变载流子迁移率, 因此, 研究应变对Sb
2
Se
3
的载流子迁移率特性影响具有实际意义. 本文通过密度泛函理论和形变势理论, 系统研究了单轴应变对Sb
2
Se
3
能带结构、禁带宽度、等能面、有效质量的影响, 分析了沿着
x
,
y
,
z
方向的三种单轴应变对载流子沿着
x
,
y
,
z
方向的迁移率
μ
x
...
1
citations
[Abstract]
(
1768
)
HTML
PDF
金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜结构的透射增强效应
关建飞
,
俞潇
,
丁冠天
,
陈陶
,
陆云清
2024, 73 (11): 117301.
doi:
10.7498/aps.73.20240357
摘要 +
为了采用易于直接激发的塔姆等离激元(Tamm plasmon polaritons, TPPs)实现透射增强现象, 本文提出了一种由一维金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector, DBR)构成的层状结构. 采用有限元法分析了入射光波在DBR-金属交界面上激发TPPs并产生能量高度局域的物理过程. 研究表明入射TM光波在金属-DBR交界面上激发的TPPs可以有效地激发金属狭缝内的SPPs模式, 当SPPs模式在狭缝内满足类FP谐振的条件就可以使入射光波...
编辑推荐
citations
[Abstract]
(
2532
)
HTML
PDF
非掺杂型Si/SiGe异质结外延与表征
耿鑫
,
张结印
,
卢文龙
,
明铭
,
刘方泽
,
符彬啸
,
褚逸昕
,
颜谋回
,
王保传
,
张新定
,
郭国平
,
张建军
2024, 73 (11): 117302.
doi:
10.7498/aps.73.20240310
摘要 +
以自旋为编码单元的硅基半导体量子计算与传统微电子工艺兼容, 易拓展且可以同位素纯化提高退相干时间, 因而备受关注. 本研究工作通过分子束外延生长了高质量非掺杂型Si/SiGe异质结并测试了二维电子气迁移率. 球差电镜观察到原子级尖锐界面, 原子力显微镜表征显示其表面均方根粗糙度仅为0.44 nm, 低温下迁移率达到20.21×10
4
cm
2
·V
–1
·s
–1
. 不同栅压下载流子浓度和迁移率的幂指数为1.026, 材料丁格比值在7—12之间, 表明载流子主要受到背景杂质散射和半导体/氧化物的界面散射...
编辑推荐
citations
[Abstract]
(
2267
)
HTML
PDF
SrRuO
3
薄膜中自旋轨道力矩效率和磁矩翻转的晶向调控
赵珂楠
,
李晟
,
芦增星
,
劳斌
,
郑轩
,
李润伟
,
汪志明
2024, 73 (11): 117701.
doi:
10.7498/aps.73.20240367
摘要 +
过渡金属氧化物SrRuO
3
薄膜因具有较大且可调的电荷流-自旋流互转换效率而成为自旋轨道力矩(SOT)器件中备受关注的自旋源材料. 然而, 目前对SOT效率的调控主要集中在衬底外延应力调节. 本文研究了晶体取向对SrRuO
3
薄膜SOT性能的调控作用. 制备了(111)取向SrRuO
3
/CoPt异质结构, 发现其SOT效率高达0.39, 自旋霍尔电导达
$ 2.19 \times {10^5}\hbar /(2e) $
Ω
–1
·m
–1
, 分别较(001)取向提高了86%和369%. 此外, 在SrRu...
citations
[Abstract]
(
1897
)
HTML
PDF
MXenes等离激元诱导热载流子产生与输运温度依变性
见超超
,
马向超
,
赵子涵
,
张建奇
2024, 73 (11): 117801.
doi:
10.7498/aps.73.20231924
摘要 +
MXenes 可以实现大规模合成且具有诸多优异光电特性, 被用于构建各种结构和功能独特的热载流子光电探测器件. 然而, 变温环境条件下 MXenes 并不稳定, 一方面环境温度升高会加速材料氧化降解, 另一方面温度变化可能影响光电器件的寿命和性能稳定性, 目前 MXenes 温度不稳定性受到越来越多关注. 鉴于实验研究变温条件下 MXenes 热载流子性质的局限, 本文基于多体微扰理论和量子力学理论, 研究环境温度对电子态分布和散射效应的影响. 从表面等离激元非辐射衰减角度出发, 采用第一性原理...
物理学交叉学科及有关科学技术领域
citations
[Abstract]
(
1431
)
HTML
PDF
各向异性界面动力学对深胞晶生长形态稳定性的影响
孙思杰
,
蒋晗
2024, 73 (11): 118101.
doi:
10.7498/aps.73.20240362
摘要 +
本文采用匹配渐近法和多重变量法, 基于深胞晶生长的定常解, 在考虑了各向异性界面动力学后, 导出胞晶界面扰动振幅变化率满足的色散关系式及界面形态满足的量子化条件, 研究在各向异性界面动力学的影响下定向凝固过程中深胞晶生长界面形态的稳定性. 结果表明, 考虑了各向异性界面动力学的深胞晶体生长的定向凝固系统包含两种整体不稳定机制: 整体振荡不稳定机制和低频不稳定机制. 通过稳定性分析发现, 低阶近似下各向异性界面动力学对整体振荡不稳定机制有着显著影响, 随着各向异性界面动力学参数的增大, 中性模式产...
编辑推荐
citations
[Abstract]
(
2272
)
HTML
PDF
二维BeB
2
作为镁离子电池阳极材料的理论研究
李欣悦
,
高国翔
,
高强
,
刘春生
,
叶小娟
2024, 73 (11): 118201.
doi:
10.7498/aps.73.20240134
摘要 +
为了加快镁离子电池的开发与应用, 寻找合适的镁离子电池阳极材料势在必行. 此外, 具有较低摩尔质量的阳极材料有利于获得较高的理论存储容量. 因此, 本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算系统地研究了BeB
2
单层材料作为镁离子电池阳极的潜力. 计算结果表明, 基于声子谱检测, BeB
2
结构展现了优异的动力学稳定性. 此外, 从BeB
2
的能带结构可以看到清晰的狄拉克锥, 表明其具有良好的导电性能. BeB
2
可以稳定吸附镁离子, 并且镁离子在该材料上表现了较低的扩散势垒 (0.04 eV), 这意味...
citations
[Abstract]
(
1707
)
HTML
PDF
功率金属-氧化物半导体场效应晶体管静电放电栅源电容解析模型的建立
苏乐
,
王彩琳
,
谭在超
,
罗寅
,
杨武华
,
张超
2024, 73 (11): 118501.
doi:
10.7498/aps.73.20240144
摘要 +
在实际静电放电测试时, 发现各种功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的静电放电测试结果均呈现出正反向耐压不对称现象, 而人体与器件接触时的静电放电过程是不区分正反向的. 正反向耐压差异较大对于功率MOSFET或作为静电放电保护器件来说都是无法接受的, 其造成器件失效的问题格外凸显. 本文通过建立SGT-MOSFET, VUMOSFET和VDMOS在静电放电正反向电压下的栅源电容解析模型, 对比分析了三种功率MOSFET器件静电放电正反向耐压不对称及其比值不同的原因, 为器件的静电放...
citations
[Abstract]
(
2563
)
HTML
PDF
基于GaSe/Ga
2
O
3
异质结的自供电日盲紫外光电探测器
宿冉
,
奚昭颖
,
李山
,
张嘉汉
,
姜明明
,
刘增
,
唐为华
2024, 73 (11): 118502.
doi:
10.7498/aps.73.20240267
摘要 +
氧化镓(Ga
2
O
3
)作为超宽禁带半导体在深紫外探测领域有极其重要的应用价值. 它能与GaSe形成典型的Ⅱ型异质结构, 促进载流子分离与传输, 进而实现高性能的自供电探测. 本文利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在蓝宝石衬底上生长了Ga
2
O
3
薄膜, 并采用布里奇曼技术在氧化镓薄膜上生长了GaSe薄膜, 构建了GaSe/
β
-Ga
2
O
3
异质结光电探测器, 分析其中涉及的光物理与界面物理问题. 该探测器对深紫外光有很好的响应性能, 在8 V的电压下器件的暗电流仅为1.83 pA, 254 n...
citations
[Abstract]
(
1680
)
HTML
PDF
532 nm响应增强的AlGaAs光电阴极
王东智
,
张益军
,
李诗曼
,
童泽昊
,
唐嵩
,
石峰
,
焦岗成
,
程宏昌
,
富容国
,
钱芸生
,
曾玉刚
2024, 73 (11): 118503.
doi:
10.7498/aps.73.20240253
摘要 +
AlGaAs光电阴极具有响应速度快和光谱响应范围可调的特性, 可被应用于水下光通信领域. 为了解决AlGaAs发射层较低的光吸收限制其量子效率提高的问题, 利用分布式布拉格反射镜(DBR)结构对特定波长光的反射作用, 将透过光重新反射回发射层进一步提高吸收率, 从而增强阴极在532 nm波长处的响应能力. 通过求解一维连续性方程, 建立了具有DBR结构的AlGaAs光电阴极光谱响应模型. 采用时域有限差分法, 分析了DBR结构中子层周期对数、子层材料以及发射层、缓冲层厚度对发射层吸收率的影响, ...
citations
[Abstract]
(
1730
)
HTML
PDF
电子在自旋-轨道耦合调制下磁受限半导体纳米结构中的传输时间及其自旋极化
温丽
,
卢卯旺
,
陈嘉丽
,
陈赛艳
,
曹雪丽
,
张安琪
2024, 73 (11): 118504.
doi:
10.7498/aps.73.20240285
摘要 +
通过考虑构筑在半导体GaAs/Al
x
Ga
1–
x
As异质结上的磁受限半导体纳米结构中的塞曼效应和自旋-轨道耦合, 本文采用理论分析和数值计算相结合的方法研究了电子的传输时间与自旋极化. 利用矩阵对角化和改进的转移矩阵方法, 数值求解电子的薛定谔方程; 采用H.G. Winful理论求电子的居留时间, 并计算自旋极化率. 由于塞曼效应与自旋-轨道耦合, 电子的居留时间明显地与其自旋有关, 因此可在时间维度上分离自旋、实现半导体中电子的自旋极化. 因为半导体GaAs的有效g-因子很小, 电子自旋极化主...
地球物理学、天文学和天体物理学
编辑推荐
citations
[Abstract]
(
1874
)
HTML
PDF
二维激子-极化子凝聚体中冲击波的产生与调控
王金玲
,
张昆
,
林机
,
李慧军
2024, 73 (11): 119601.
doi:
10.7498/aps.73.20240229
摘要 +
由于半导体微腔中形成的激子-极化子凝聚体能在室温实现, 且具有非平衡、强相互作用等特性, 其成为研究非平衡量子系统非线性特性的一个理想平台. 本文采用谱方法与四阶龙格库塔法, 探究二维极化子凝聚体中产生和调控冲击波的方案. 发现, 若在高凝聚率时淬火凝聚体与热库之间的交叉相互作用, 可将初始制备的亮孤子调制成两种波速不同的旋转对称型冲击波, 而初始的类暗孤子只能转变成单一波速的旋转对称型冲击波; 若淬火外势, 则可将类暗孤子转化成各向异性的超声速冲击波, 并给出冲击波对外势宽度的依赖关系. 若在...
×
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