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杨振宁先生和冷原子物理
翟荟, 等
摘要 +
早在50年代,杨振宁先生和他的合作者们就意识到,稀薄中性量子气体中最主要的相互作用效应可以被s-波散射长度来描述,从而可以得到不依赖于粒子间相互作用的细节的普适描述。这一洞见奠定了量子气体的理论基础。他们还由此给出了玻色气体基态能量的表达式,后来被称为"Lee-Huang-Yang修正"。实验物理学家克服种种困难,在近40年后的1995年,才将冷原子气体冷却到量子简并。此后,冷原子物理发展展示出来种种优势,包括相互作用和维度的可调控性以及测量的精密性,这使之成为研究量子多体物理的理想平台之一。多个冷原子实验观测到"Lee-Huang-Yang修正"的效应。通过有效地降低系统维度,冷原子实验对一维体系的研究,还证实了杨先生在60年代提出的Yang-Yang thermodynamics。2010年左右,年逾八旬的杨先生再次研究一维可解模型,他发现的一维多分量费米子系统的极限行为,又很快被冷原子实验证实。通过内态调控产生等效的人工维度,冷原子体系还可以模拟高维体系的物理,其中包括实验模拟了杨先生于70年代提出了SU (2)非阿贝尔规范场中的Yang monopole这一拓扑解。这些冷原子物理的进展,展示了杨先生这些工作不仅具有理论的深度,还对实际实验的发展具有长远的影响力。
强激光场驱动Ar原子电离中的隧穿延时研究
赵猛, 全威, 肖智磊, 许松坡, 王志强, 王明辉, 成思进, 吴文卓, 王艳兰, 赖炫扬, 柳晓军, 等
摘要 +
阿秒钟实验方案是当前研究原子分子体系的价电子在强激光场中的隧穿延时问题的有效手段。基于阿秒钟方案,我们实验研究了Ar原子在800nm椭圆偏振激光场中的光电子动量分布随激光光强的演化规律。理论上,我们采用包含库仑场效应、非绝热效应、多电子屏蔽和极化效应以及Stark效应的半经典模型对这一超快电离过程进行了模拟。通过对比实验测量和数值模拟结果,我们发现,在800nm椭圆偏振激光场中,Ar原子的价电子隧穿延时上限为10as。进一步分析表明,阿秒钟方案中,考虑多电子屏蔽效应对得到的隧穿延时影响最小,而考虑非绝热效应的影响最大。
熔融耦合器中耦合模式与新型孤子结构
李森清, 张肖, 林机, 等
摘要 +
本文研究了非局域非线性熔融耦合器的耦合模式构建新型孤子结构和稳定性的关联性.对于高斯型耦合模式,存在多极类亮孤子、平顶孤子和多极灰孤子结构.一至三极对称峰值的类亮孤子、灰孤子和平顶孤子传播是稳定的,孤子峰值不同的三极类亮孤子和三极灰孤子均不能稳定.研究发现灰度将影响灰孤子传播的稳定性.通过调制耦合函数宽度,可实现孤子结构的转换.
180nm嵌入式闪存工艺中高压NMOS器件工艺加固技术研究
陈晓亮, 孙伟锋, 等
摘要 +
抗辐射嵌入式闪存工艺在航空航天领域应用广泛,其中高压NMOS器件对总剂量辐射效应最敏感,对该器件进行加固是提高芯片抗辐射能力的关键之一。本文采用STI场区离子注入工艺对180nm嵌入式闪存工艺中的高压NMOS器件进行加固,实验结果表明该加固器件存在两个主要问题:(1)浅槽刻蚀后进行离子注入,后续热工艺较多,存在显著的杂质再分布效应,导致STI侧壁离子浓度降低。经过100k rad (Si)辐照后,器件因漏电流增大而无法关断;(2)加固离子注入降低了漏区PN结击穿电压,不能满足实际应用需求。为解决上述问题,本文提出了一种新型部分沟道离子注入加固方案。该方案调整加固离子注入工艺至热预算较多的栅氧工艺之后,减弱了离子再分布效应。另外,仅在STI边缘的沟道中部进行离子注入,不影响漏击穿电压。采用本方案对高压NMOS器件进行总剂量工艺加固,不改变器件的条形栅设计,对器件电学参数影响较小,与通用工艺兼容性好。测试结果表明,器件经过150k rad (Si)总剂量辐照后,关态漏电流保持在10-12A左右,这比传统的STI场区离子注入加固方案降低了5个数量级。
二维SiP2同素异构体结构预测及其电子性质的第一性原理研究
周嘉健, 张宇文, 何朝宇, 欧阳滔, 李金, 唐超, 等
摘要 +
本文通过基于群论和图论的晶体结构随机预测方法(RG2),搜索发现了三种新型二维SiP2同素异构体结构α-SiP2,β-SiP2,γ-SiP2,并采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了它们的稳定性和电子性质。研究结果表明,三种新型SiP2结构在热力学,动力学及机械力学方面均具有良好稳定性。它们的电子结构具有满足光催化要求的带隙值,且带隙可通过施加应变进行有效调制。这使得三种新型SiP2异构体有望应用于纳米级光催化剂的设计与制作。研究还发现,三种新型二维SiP2同素异构体均具有较好的压电性质,其中α-SiP2和β-SiP2异构体的压电系数均大于h-BN,且可与MoS2相比拟。这些新型结构将有希望被应用于制备纳米机电设备以实现微纳尺度的机-电转换和电-机传感与控制。
内嵌横向PNP晶体管的新型ESD双向防护器件
刘静, 党跃栋, 刘慧婷, 赵岩, 等
摘要 +
提出一种内嵌横向PNP晶体管的ESD双向防护器件(PNP_DDSCR)。对新结构器件在不同ESD应力模式下的响应过程以及电流输运机制进行研究,内嵌横向PNP晶体管的引入,提高了DDSCR系统内部寄生晶体管的注入效率,促进正反馈系统建立,同时引入两条新的电流泄放通路,抑制电导调制效应,提高了电流泄放能力。结果表明,与传统的DDSCR器件相比,PNP_DDSCR器件在TLP脉冲测试仿真中触发电压下降了31%,维持电压提高了16.8%,ESD设计窗口优化44.5%,具有更低的导通电阻。VF-TLP脉冲测试仿真结果表明,新结构器件对瞬态过冲电压有更好的钳位能力,同时保持了较快的开启速度,在VF-TLP应力0.1A时,PNP_DDSCR器件的过冲电压仅为DDSCR器件的37%。
纳米成核点辅助结晶对钙钛矿光电探测器性能的影响
孙雪, 黄锋, 刘桂雄, 苏子生, 等
摘要 +
有机无机杂化钙钛矿材料因具有可调节的带隙宽度、优异的载流子传输性能、可低温溶液法制备等优点, 近年来在光电器件的应用研究上受到了广泛的关注. 对于平面光电导型探测器, 电荷在两电极之间需横穿钙钛矿层, 由于钙钛矿晶体的形成能较低, 在晶界和薄膜表面易产生缺陷, 光生载流子被缺陷阻挡而加剧激子的非辐射复合, 造成器件光电性能下降. 本文通过在钙钛矿界面层下方引入微量的氧化石墨烯纳米片作为钙钛矿晶体的有效成核点, 使得钙钛矿晶体可依附于氧化石墨烯形核, 降低钙钛矿晶体成核势垒的同时与钙钛矿形成铅-氧键, 最终获得晶体颗粒增大、晶界数量减少、薄膜致密的钙钛矿层. 由于氧化石墨烯在玻璃基底上的含量极低, 大片玻璃基底裸露并与钙钛矿直接接触, 因此钙钛矿层应视为制备在玻璃基底上. 在氧化石墨烯纳米片的影响下钙钛矿与玻璃基底的接触更为紧密, 有效降低界面间的激子非辐射复合概率, 提高了界面间电荷传输性能. 最终, 在氧化石墨烯纳米片最优制备参数的影响下, 钙钛矿光电探测器光电流相比空白对照器件提高了1个数量级, 在3 V偏压下的开关电流比为5.22 × 103, 并且最优的光电探测器的光响应速度明显提高, 上升时间为9.6 ms, 下降时间为6.6 ms.
采用薄靶方法测量低能电子致Al, Ti, Cu, Ag, Au元素K壳层电离截面与L壳层特征X射线产生截面
李博, 李玲, 朱敬军, 林炜平, 安竹, 等
摘要 +
使用5—27 keV能量范围内的单能电子束轰击薄碳衬底上的薄Al(Z = 13), Ti(Z = 22), Cu(Z = 29), Ag(Z = 47), Au(Z = 79)靶, 使用硅漂移型探测器(SDD)收集产生的特征X射线, 测量了Al, Ti, Cu的K壳层电离截面以及Cu, Ag和Au的L壳层特征X射线的产生截面, 并且使用蒙特卡罗PENELOPE程序对实验结果进行了修正. 本文给出了Cu的L壳层特征X射线产生截面. 与半相对论扭曲波玻恩近似(semi-relativistic distorted-wave Born approximation, DWBA)理论值相比, 本文的大多数实验值在7%的范围内与理论值符合. 研究表明, 中重元素的L壳电离截面的理论计算以及相应的原子参数有待更精确的确定.
等离子体鞘套宽带微波反射诊断方法
杨敏, 王佳明, 齐凯旋, 李小平, 谢楷, 张琼杰, 刘浩岩, 董鹏, 等
摘要 +
飞行器再入过程中会产生一层包裹在其表面的等离子体鞘套,导致通信质量恶化,甚至中断,形成“黑障”现象。多年来“黑障”问题一直困扰着航空航天行业,其中一个非常重要的原因就是,对等离子体鞘套测量上的局限导致的对通信传输环境的认知不足。所以,实现鞘套参数的在线原位测量是高超声速飞行器“黑障”问题研究中的关键。本文设计了一种用于再入等离子体鞘套诊断的宽带微波反射方法,通过理论推导得到宽带微波反射数据与等离子体参数之间的关系,进行有效诊断频点选择。再利用所选有效频点的反射数据反推得到等离子体参数,实现电子密度和碰撞频率的同时诊断测量。建立仿真模型并搭建实验平台,对该方法进行了仿真分析和地面实验验证,验证了该方法的有效性。该方法能够对再入飞行器或高超声速飞行器的等离子体鞘套实时诊断提供技术支撑。
畴壁系统中的非厄米趋肤效应
邓天舒, 等
摘要 +
非厄米趋肤效应是近几年非厄米物理研究领域中的热点问题,它揭示了非厄米系统中体态波函数和能谱计算会敏感依赖于边界条件的新奇现象。人们提出广义布里渊区的概念用以刻画非厄米系统中的体态波函数和能带性质。基于广义布里渊区计算的非布洛赫拓扑数可以重新构建非厄米拓扑体边对应关系。然而,过去关于非厄米趋肤效应的讨论主要是针对开放边界条件,而如果采用畴壁边界条件,广义布里渊区和非布洛赫拓扑数的计算都需要重新考虑。本文综述了近几年关于畴壁边界条件下非厄米趋肤效应的若干研究工作,首先从一般的一维非厄米单带模型出发,推导广义布里渊区方程的一般形式,然后回顾了非厄米SSH(Su-Schieffer-Heeger)模型中广义布里渊区和非布洛赫拓扑数的计算,最后将在一维光量子行走的系统中,介绍实验上非厄米趋肤效应的实现和非厄米拓扑边缘态的探测。
正常色散高非线性石英光纤优化设计及平坦光频率梳产生研究
王佳强, 吴志芳, 冯素春, 等
摘要 +
本文对一种纤芯折射率分布呈三角形的四包层结构正常色散平坦高非线性石英光纤进行了优化设计,用于平坦光频率梳产生。研究了光纤各包层宽度和折射率大小对光纤色散特性、截止波长的影响。经过优化设计的光纤在波长1400~1700nm范围内可实现较为平坦的近零正常色散,色散范围为-3~0ps/(km·nm)。光纤有效模场面积约为11μm2,非线性系数可达12.8W-1·km-1。基于电光调制脉冲泵浦正常色散平坦高非线性石英光纤,进行平坦光频率梳产生仿真。研究了光纤长度,二阶色散,三阶色散,脉冲峰值功率,脉冲宽度,脉冲初始啁啾,脉冲形状等参数对光频率梳产生的影响。仿真结果有利于促进正常色散高非线性石英光纤的国产化及其在平坦光频率梳的应用。
太赫兹技术在胶质瘤诊疗中的应用:从组织分级到分子分型
穆宁, 杨川艳, 马康, 全玉莲, 王诗, 赖颖, 李飞, 王与烨, 陈图南, 徐德刚, 冯华, 等
摘要 +
太赫兹波(terahertz, THz)是位于微波和红外之间介观尺度波长的电磁波, 因其低电离性和指纹性的特点, 在生物医学领域有着巨大的应用潜力, 尤其是在肿瘤的术中定位定性诊断方面. 而对于定位定性诊断需求最迫切的肿瘤为胶质瘤, 因其侵袭性和异质性, 切除后极易复发且对临近脑区神经功能有显著影响, 快速确定瘤体边界范围以及肿瘤的病理学特征, 是开展胶质瘤精准诊疗和临床研究的重要前提. 本文总结了胶质瘤诊断的生物物理技术, 梳理了太赫兹波这一新兴技术在胶质瘤诊断方面所取得的研究成果. 进一步, 基于胶质瘤组织病理和分子病理整合诊断研究进展, 提出不同分子分型肿瘤组织可能在太赫兹波段具有不同 “特异性蛋白组成”的太赫兹肿瘤亚型识别机制假说, 结合脑组织生物学特点与体液中胶质瘤标志物检测潜力, 全面设想了未来太赫兹波在胶质瘤临床诊疗中的应用模式和发展前景.
基于MgO磁性隧道结的五种TMR线性传感单元的性能比较
韩秀峰, 张雨, 丰家峰, 陈川, 邓辉, 黄辉, 郭经红, 梁云, 司文荣, 江安烽, 魏红祥, 等
摘要 +
磁性隧道结经过结构优化和性能提升已成功应用于磁存储、磁传感、磁逻辑等多种自旋电子学器件中。磁传感是利用磁性隧道结的自由层和钉扎层之间特殊的磁结构来实现隧穿磁电阻(TMR)随磁场的线性输出。迄今为止,人们基于MgO磁性隧道结已经研发出五种TMR线性传感单元,它们分别是人工间接双交换耦合型、磁场偏置型、面内/面外垂直型、超顺磁型的TMR线性传感单元。本文梳理了这五种TMR线性传感单元并对它们的磁传感性能进行了系统比较,为人们探索和发现磁敏传感器的相关应用提供了帮助。
双阴极X射线条纹相机变像管
李晋, 杨品, 杨志文, 张兴, 刘慎业, 董建军, 杨正华, 任宽, 李颖洁, 张璐, 胡昕, 等
摘要 +
为解决基于X光条纹相机技术的时间分辨光谱诊断系统存在测谱范围窄、谱分辨较差的缺点,采用双通道电四极透镜在空间方向聚焦电子和平板电极在时间方向压缩电子的方法,研制了一种双通道条纹相机扫描变像管,这种变像管可同时对两条阴极发射电子束进行聚焦扫描偏转,可大幅度提升变像管有效阴极长度,从而提升时间分辨光谱诊断系统的测谱范围和谱分辨。实测结果表明,研制的变像管有效阴极长度达到了44mm,空间分辨优于15lp/mm,偏转灵敏度优于40mm/kV。进一步优化变像管结构和采用高灵敏度图像记录系统以去除像增强器可将变像管有效阴极提升到50mm,空间分辨提升到25lp/mm。
蓝宝石谐振体内的回音壁模电磁场分布研究
范思晨, 杨帆, 阮军, 等
摘要 +
蓝宝石谐振体内的电磁场为回音壁模式时具有极低的介质损耗.文中采用径向-轴向模式匹配法,理论分析了蓝宝石谐振体内的场模式分布,分析了谐振频率与谐振体几何尺寸的关系;其次,基于有限元分析仿真了蓝宝石圆柱体内场分布情况;研制了三维转动位移台,采用磁环/探针耦合的方式激发蓝宝石谐振体内的回音壁电磁场,测量了谐振体表面的S参数,由此确定了谐振体内的回音壁模式参数,得到谐振器的无载Q值为94000.利用该谐振体可制成低相位噪声的微波振荡器.
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