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温度对马氏体和铁素体晶格常数影响规律研究
齐海东, 王晶, 陈中军, 吴忠华, 宋西平, 等
摘要 +
采用同步辐射技术研究了温度对马氏体和铁素体晶格常数的影响规律。研究结果表明,马氏体和铁素体的晶格常数均随着温度的升高而逐渐增大,但马氏体的衍射峰有分峰现象,而铁素体的衍射峰没有分峰现象。对马氏体的{110}和{200}衍射峰进行分峰处理,得到马氏体晶格常数a和c随温度升高逐渐增大,但晶格常数a的增大速度要大于c的速度,即马氏体的正方度逐渐降低。当温度升高到500℃时,马氏体正方度c/a=1。铁素体的晶格常数随温度的变化规律与马氏体晶格常数a的基本相同,而与马氏体晶格常数c的明显不同,表明了温度对马氏体晶格常数的影响本质。除此以外,通过对同步辐射数据的分析,建立了马氏体和铁素体晶格常数随温度变化的数值方程。
孔隙内填充单一固体的固–固孔隙介质中的声波传播研究
刘琳, 张秀梅, 王秀明, 等
摘要 +
Biot研究了连通固体中含连通孔隙且孔隙被液体充满的介质。本文研究了连通孔隙空间被有别于骨架固体的另一种固相介质充填而形成的双组分连通固体孔隙介质,简称固–固孔隙介质。本文推导出了固–固孔隙介质的声波动力学方程和本构关系,利用平面波分析的方法分析了各种波的频散和衰减特性。在此基础上,基于一阶速度–应力方程提出了基于该方程的时间分裂的高阶交错网格有限差分算法,对其中的声场演化特点进行了模拟计算,研究了各种波的产生机制和能量分布,并详细讨论了两种固体间的摩擦系数和声源频率对各种波传播特性的影响。数值模拟表明:固–固孔隙介质中存在两种纵波(P1和P2)和两种横波(S1和S2),其中P1和S1波能量主要在骨架固体中传播;P2和S2波是骨架固体和孔隙固体之间相对运动产生的慢波,能量主要在孔隙固体中传播。固体骨架和孔隙固体之间的摩擦主要影响慢波(P2和S2)的衰减,且低频时衰减大于高频。
基于阵列波导光栅的光纤布拉格光栅解调技术综述
李科, 董明利, 袁配, 鹿利单, 孙广开, 祝连庆, 等
摘要 +
基于阵列波导光栅的光子集成解调技术是硅光领域的研究热点和难点。相比传统解调方法,基于阵列波导光栅的光子集成解调技术因其解调精度高、解调速度快、封装体积小等优势,在光纤布拉格光栅的高速、高精度解调上具有明显优势。近年来,随着光子集成技术的发展,各科研院所和相关机构对阵列波导光栅的光子集成解调法进行了广泛深入的研究与优化。本文通过介绍阵列波导光栅工作原理及基于阵列波导光栅的光纤布拉格光栅波长解调原理,结合基于阵列波导光栅的光纤布拉格光栅解调仪在材料体系和系统性能两个方面的重要进展,归纳了基于阵列波导光栅的解调仪的典型应用场景,从新材料、系统集成和规模化3个方面对光纤布拉格光栅解调系统的未来发展提出针对性建议,为基于阵列波导光栅的光子集成解调技术的研究发展提供参考。
低差分模式群时延少模光纤的变分法分析及优化
王健, 吴重庆, 等
摘要 +
基于少模光纤的模分复用技术可使传输容量增加数倍,是目前光纤通信系统的研究热点.当复用模式数量较多时,模式之间的串扰可在接收端采用多输入多输出数字信号处理算法解决.差分模式群时延(DMGD)越大,算法复杂度越高,为了降低接收机的复杂度需要使用低DMGD的少模光纤.本文提出了使用变分法分析任意芯层折射率高于包层的少模光纤,推导出了这类光纤中基模的模斑尺寸、各个模式归一化传输常数、相对于基模的DMGD的解析表达式,以及它们与归一化频率和光纤制造参数的关系.在此基础上,以梯度型少模光纤为研究对象,优化了光纤参数,得到能够传输前6个LP模,在C和L波段|DMGD|15ps/km的少模光纤的优化参数为:最大芯层折射率与包层折射率之差n1-n2=0.01,纤芯半径a=14um,折射率分布指数alpha =1.975.最后讨论了光纤制造误差对DMGD的影响.
应变对(Ga,Mo)Sb磁学、光学性质影响的理论研究*
潘凤春, 林雪玲, 王旭明, 等
摘要 +
近年来,作为一种自旋电子学领域的关键材料,具有高温本征铁磁性的稀磁半导体受到了广泛的关注. 为探索能够提高本征铁磁性居里温度(Curie Temperature, TC)的方法,本文运用第一性原理LDA%2BU方法研究了应变对Mo掺杂GaSb的电子结构、磁学及光学性质的影响. 研究结果表明:-6%~2.5%应变范围下GaSb半导体材料具有稳定的力学性能,压应变下GaSb材料的可塑性、韧性增强,有利于GaSb半导体材料力学性能的提升;应变对Mo替代Ga缺陷(MoGa)的电子结构有重要的影响,-3%~-1.2%应变范围下MoGa处于低自旋态(Low Spin State, LSS),具有1 的局域磁矩,-1.1%~2%应变范围下MoGa处于高自旋态(High Spin State, HSS),具有3 的磁矩;不管是LSS还是HSS,MoGa产生局域磁矩之间的耦合都是铁磁耦合,但铁磁耦合的强度和物理机制不同,适当的压应变可有效提高铁磁耦合强度,这有利于实现高TC的GaSb基磁性半导体;Mo可极大提高GaSb半导体材料的电极化能力,这有利于光生电子-空穴对的形成和分离,提高掺杂体系对长波光子的光电转化效率;Mo引入的杂质能级使电子的带间跃迁对所需要吸收光子的能量变小,掺杂体系光学吸收谱的吸收边发生了红移,拉应变可进一步提升(Ga,Mo)Sb体系在红外光区的光学性能.
连续变量EPR纠缠态光场在光纤信道中分发时纠缠鲁棒性研究
赵豪, 冯晋霞, 孙婧可, 李渊骥, 张宽收, 等
摘要 +
Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场是实现基于光纤的连续变量量子信息处理的重要量子光源. Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场在光纤信道分发时会与信道相互作用发生解纠缠,影响量子信息处理的性能. 本文利用部分转置正定判据分析了Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场在单通道和双通道光纤信道分发方案中,其初始态的关联正交分量对称性、模式对称性、纯度和光纤信道额外噪声对传输距离、纠缠态光场的纠缠特性以及鲁棒性的影响. 在单通道和双通道方案中,光纤信道的额外噪声都会引起纠缠态光场的解纠缠,随着噪声的增大,传输距离迅速减小. 要保持Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场在光纤损耗信道中的纠缠鲁棒性,双通道方案比单通道方案对初始态的关联正交分量对称性和纯度方面的要求更为苛刻. 而且单光纤噪声通道分发方案对模式对称性参数不敏感,模式对称性参数变化不会引起解纠缠,也不影响最大传输距离和纠缠鲁棒性特征;在双光纤噪声通道分发时,模式不对称参数降低会减小最大传输距离,并出现纠缠突然死亡.
二维NiBr2单层自旋电子输运以及光电性质研究
王贺岩, 高怡帆, 廖家宝, 陈俊彩, 李怡莲, 吴怡, 徐国亮, 安义鹏, 等
摘要 +
磁性半导体材料在自旋电子器件领域具有重要应用前景. 本文设计了一些基于磁性半导体NiBr2单层的纳米器件结构, 并采用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法, 研究了其自旋输运和光电性质. 结果表明, 在不同的输运方向(扶手椅形和锯齿形), NiBr2单层pn结二极管表现出明显的整流效应以及自旋过滤效应, 这两种效应在其亚3纳米pin结场效应晶体管中也同样存在. NiBr2单层pin结场效应晶体管的电子传输会明显受到栅极电压的调控, 电流随着栅极电压的增大明显受到抑制. 另外, NiBr2单层对蓝、绿光有较强的响应, 其光电晶体管在两种可见光的照射下可以产生较强的光电流. 本文研究结果揭示了NiBr2单层的多功能特性, 为镍基二卤化物在半导体自旋电子器件和光电器件领域的应用提供了重要参考.
后摩尔时代的碳基电子技术:进展、应用与挑战
刘一凡, 张志勇, 等
摘要 +
近六十年来,以硅为核心材料的半导体技术,特别是CMOS集成电路技术推动了人类信息社会的深刻变革,但也逐渐接近其物理极限和工程极限,全球半导体产业已经进入后摩尔时代。半导体碳纳米管具有高迁移率、超薄体等诸多优异的电学特性,因此成为后摩尔时代新型半导体材料的有力候选。基于碳纳米管的碳基电子技术历经二十余年发展,在材料制备、器件物理和晶体管制备等基础性问题中也已经取得了根本性突破,其产业化进程从原理上看已经没有不可逾越的障碍。因此,本文将着重介绍碳基电子技术在后摩尔时代的本征优势,综述碳基电子技术的基础性问题、进展和下一步的优化方向,及其在数字集成电路、射频电子、传感器、三维集成和特种芯片等领域的应用前景。最后,本文还将分析碳基电子技术产业化进程中的综合性挑战,并对其未来发展做出预测和展望。
2 厘米电子回旋共振离子源猝灭现象的模拟研究
付瑜亮, 杨涓, 王彬, 胡展, 夏旭, 牟浩, 等
摘要 +
2厘米电子回旋共振离子推力器具有高比冲、长寿命的特点,其应用于引力波探测的可行性已经过初步探索。然而,在探究离子源推力下限的过程中发现,在极低功率(0.5 W)和极低流量(0.1 sccm)的极限工作状态下,过度的施加栅极电压可能引发离子源猝灭。采用实验手段对猝灭现象进行观测的难度很大,因为一方面猝灭现象具有随机性和瞬时性;另一方面,介入式诊断对弱放电水平的等离子体干扰很大,而光学诊断又有栅极系统阻挡。为此本文采用全粒子数值模型对离子源进行了一体化模拟,复现了猝灭现象。模拟结果表明,天线和放电室之间的双极扩散是导致离子源猝灭的最根本原因。明晰了猝灭机理后,本文提出了相应的改进措施,并用一体化模拟进行了理论验证。对猝灭机理的研究将为离子源的设计和应用提供理论依据,保障离子源安全稳定工作,满足引力波探测任务的推力需求。
从横场伊辛链到量子E8 可积模型
吴建达, 等
摘要 +
本文综述了近年来关于横场伊辛链模型及量子E8 可积模型研究工作的一系列理论及实验进展.在针对横场伊辛链模型的研究工作中, 理论上发现格林艾森比率(热或磁胀系数与比热之比) 在此模型中独特的奇异量子临界行为, 并实质性地扩展了能涌现横场伊辛链普适类的微观模型. 这些理论进展成功地推进了一系列合作实验在准一维反铁磁材料BaCo2V2O8 及SrCo2V2O8 中首次实现横场伊辛链普适类. 在针对量子E8 可积模型的研究工作中,理论上严格计算了该系统的低温局域动力学行为及在零转移动量之时的动力学结构因子, 并在动力学结构因子的连续谱区域得到了级联幂次发散的奇性谱边激发. 这些理论进展在结合详细的量子临界标度行为分析及大规模iTEBD 数值计算之后,成功促成了包括太赫兹谱学测量, 非弹性中子散射, 核磁共振等系列实验在BaCo2V2O8 中首次实现量子E8 可积模型. 量子E8 可积模型的物理实现为在真实材料中研究量子可积系统的物理开拓了新的边界. 这一系列关于横场伊辛链及量子E8 可积模型的研究进展将为凝聚态系统、冷原子系统、统计场论和共形场论等方向的研究带来新的启发, 并为量子不可积系统的研究提供了新的可能.
质子辐照下FSI和BSI图像传感器的单粒子瞬态效应
傅婧, 蔡毓龙, 李豫东, 冯婕, 文林, 周东, 郭旗, 等
摘要 +
CMOS图像传感器应用于空间任务时容易受到质子单粒子效应影响。本文采用商用正照式(FSI)和背照式(BSI)CMOS图像传感器开展了不同能量的质子辐照试验,试验中通过在线测试方法分析质子单粒子效应。其中,质子能量最高为200MeV,总注量为1010proton/cm2,结果未发现外围电路的单粒子效应,但观察到像素阵列出现不同形状的单粒子瞬态亮斑。通过提取瞬态亮斑沉积能量和尺寸大小两个特征参数,比较了不同能量质子对瞬态亮斑特征的影响,以及FSI 和BSI中瞬态亮斑特征的差异。最后,结合仿真方法,与实验结果进行比较,预测了质子在CMOS图像传感器像素单元产生瞬态亮斑的能量沉积分布。仿真结果验证了光电二极管耗尽区厚度减小和外延层减薄是导致BSI 图像传感器中质子能量沉积分布左移的主要因素。
外磁场作用下的磁等离子体动力学过程仿真
罗杨, 陈茂林, 苏冬冬, 许诺, 王忠晶, 韩志聪, 赵豪, 等
摘要 +
磁等离子体动力学推力器是空间高功率电推进装置的典型代表,磁等离子体动力学过程是其核心工作机制。为深入理解外磁场对其工作特性的影响,本文采用PIC粒子模拟方法结合基于自相似准则的缩比模型,进行外加磁场作用下磁等离子体动力学推力器工作过程的建模仿真,通过与实验结果对比验证模型和方法的可靠性,并重点分析推力器点火启动过程的等离子特性参数分布,以及外磁场和阴极电流对推力器工作性能的影响。研究结果表明:阴阳极放电电弧构建是推力器启动和高效工作的关键步骤;外磁场强度较低工况不利于构建稳定放电电弧,等离子体束流集中于轴线附近,推力主要产生机制是自身场加速;外磁场强度较高时,阴阳极放电电弧稳定,推力产生主要机制是涡旋加速,推力、比冲随外磁场强度线性增大;推力器效率随阴极电流和外磁场强度增大而增大;放电电压随阴极电流增大而增大,但随外磁场强度的增大表现出先减小后增大的趋势。
利用三色组合脉冲激光获得孤立阿秒脉冲发射的研究
陈高, 等
摘要 +
孤立阿秒脉冲可以跟踪和控制原子及分子内电子的运动过程而备受关注。本文从理论上开展了氦原子在三束飞秒脉冲激光组合场辐照下产生的高次谐波和阿秒脉冲辐射的研究。组合激光场由 16 fs/1600 nm ,15 fs/1100 nm 和 5.3 fs/800 nm 的钛宝石脉冲构成。与前两束脉冲合成的双色场产生谐波谱相比,附加钛宝石脉冲的三色场产生的高次谐波发射谱呈现出高转换效率及宽带超连续特性,超连续谱范围覆盖从 230 次到 690 次谐波,傅里叶变换后实现了128 as高强度孤立短脉冲的产生。该结果归因于合成的三色场呈现出高功率及少周期的中红外飞秒脉冲激光特性,可以有效控制原子电离以及复合发生在中红外飞秒脉冲的一个有效光学周期内。
强聚焦泵浦产生纠缠光子的Hong-Ou-Mandel干涉
田颖, Wu-Hao Cai, 杨子祥, 陈峰, 金锐博, 周强, 等
摘要 +
Hong-Ou-Mandel (HOM)干涉是光子的一种非经典效应,在量子光学中起到重要作用。偏硼酸钡具有较高的非线性效率,常被用来产生双光子态,进而展示HOM干涉。然而,在以前的实验中,人们往往使用带通滤光片对双光子的频谱进行过滤,所得光谱由带通滤光片直接决定,而对BBO晶体自身的原始光谱,特别是泵浦光强聚焦下的原始光谱,缺乏系统性研究。本文首次对泵浦光强聚焦条件下BBO晶体产生的双光子态光谱分布和HOM干涉进行了深入研究。理论计算发现,使用50 mm 透镜聚焦的情况和无聚焦情况相比,下转换光的光谱宽度会增加7.9倍,HOM干涉条纹的宽度会增加4倍,干涉条纹可见度会从53.0% 提高到98.7%。 我们在实验上对基于II型BBO晶体的HOM干涉进行了测试,获得了86.6%左右的干涉度。干涉度获得极大提高的原因在于强聚焦改善了光谱的对称性。 此外,本文所提出的不同入射角获得不同光谱分布的技术有望在未来应用于高维量子纠缠态(qudit)的制备。
兴奋性和抑制性自反馈压制靠近Hopf分岔的神经电活动的比较
黎丽, 赵志国, 古华光, 等
摘要 +
突触输入刺激神经元产生的电活动,在神经编码中发挥着重要作用.通常认为,兴奋性输入增强电活动,抑制性输入压制电活动.本文选取可调节电流衰减速度的突触模型,研究了兴奋性自突触在亚临界Hopf分岔附近压制神经元电活动的反常作用,与抑制性自突触的压制作用进行了比较,并采用相位响应曲线和相平面分析解释了压制作用的机制.对于单稳的峰放电,快速和中速衰减的兴奋性自突触分别可以诱发频率降低的峰放电和混合振荡(峰放电与阈下振荡的交替),而中速和慢速衰减的抑制性自突触也可以分别诱发频率降低的峰放电和混合振荡.对于与静息共存的峰放电,除上述两种行为外,中速衰减的兴奋性和慢速衰减的抑制性自突触还可以诱发静息.兴奋性和抑制性自突触电流在不同的衰减速度下,分别作用在峰放电的不同相位,才能诱发同类压制行为.结果丰富了兴奋性突触压制电活动反常作用的实例,给出了兴奋性和抑制性自突触压制作用机制的不同,给出了调控神经放电的新手段.
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