Vol. 58, No. 4 (2009)
2009年02月20日
总论
2009, 58 (4): 2121-2126.
doi: 10.7498/aps.58.2121
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给出构造变系数非线性发展方程精确解的一种函数变换，并和第二种椭圆方程相结合，借助符号计算系统Mathematica，以带强迫项变系数组合KdV方程为例，得到了该方程新的类Jacobi椭圆函数精确解以及退化后的类孤子解和三角函数解.
2009, 58 (4): 2127-2135.
doi: 10.7498/aps.58.2127
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自然界与社会生活中存在多种性质迥异的幂律分布现象，因而对它们的研究具有广泛而深远的意义．研究了一类由于人类的选择行为而产生的幂律现象，提出了人类选择行为的两个特性：理性与自利．据此，通过小球选择试验构建了模型．研究发现，这类幂律现象中随机变量服从一种近似于Zipf分布的分布．此分布为首次提出的一种新分布，将它命名为偏序分布．网络中已有的统计数据表明，偏序分布比Zipf分布更真实的反应了网络中统计变量服从的分布．文中对偏序分布进行了理论分析，并通过约束条件的改变，生成了Yule分布；表述了Yule分布的物理意义，并构造了比Yule分布更具现实意义的分布．说明了选择理论在解释幂律现象方面的普遍适用性及模型的可扩展性．文中在幂律现象的成因上支持还原论，即简单的人类选择行为导致了普遍的幂律现象．
2009, 58 (4): 2136-2140.
doi: 10.7498/aps.58.2136
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噪声作用下的双稳系统存在着单一势阱内的随机波动和两势阱之间的概率跃迁，这两种不同层级的运动具有不同的时间尺度，且低层级的势阱内的波动影响着高层级的势阱间的跃迁．当外作用周期信号的时间尺度与噪声诱导的势阱间概率跃迁达到随机同步时，则能产生随机共振；给系统再加第二驱动周期信号，使其时间尺度与低层级的势阱内的波动相匹配，则存在着频率吸收现象，并能增强双稳系统的随机共振效应．
2009, 58 (4): 2141-2146.
doi: 10.7498/aps.58.2141
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研究事件空间中单面非Chetaev型非完整系统Nielsen方程的Mei对称性和Mei守恒量.建立系统的运动微分方程,给出系统Mei对称性、弱Mei对称性、强Mei对称性的定义和判据,得到由Mei对称性直接导致的Mei守恒量的存在条件以及Mei守恒量的表达式.举例说明结果的应用.
2009, 58 (4): 2147-2154.
doi: 10.7498/aps.58.2147
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研究了一类含三次非线性耦合项的相对转动非线性动力系统的动力学行为. 建立了具有非线性弹性力、广义摩阻力耦合项的系统动力学方程. 运用多尺度法求解谐波激励下耦合非自治系统的近似解，通过讨论系统的主共振和内共振特性，分析了耦合项对系统响应的影响. 应用奇异性理论研究了主振稳态响应分岔方程的稳定性，得到了系统的转迁集和分岔曲线的拓扑结构.
2009, 58 (4): 2155-2158.
doi: 10.7498/aps.58.2155
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应用Jacobi椭圆函数展开法，求得了Davey-Stewartson方程组的包络周期解和孤立波解．
2009, 58 (4): 2159-2163.
doi: 10.7498/aps.58.2159
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对F展开法进行了修正，附加含任意常数的负指数项，解决了精确解的奇点问题.用此方法讨论推广的KdV方程的周期波解.在特别情形下，获得了新的Jacobi椭圆函数精确解、孤波解和三角函数解.
2009, 58 (4): 2164-2167.
doi: 10.7498/aps.58.2164
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通过坐标和动量变换，在去掉系统哈密顿量耦合项的基础上，采用试探函数方法求得了质量和频率均随时间变化且具有耦合的两谐振子的严格波函数.
2009, 58 (4): 2168-2173.
doi: 10.7498/aps.58.2168
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研究多种正幂势函数与逆幂势函数紧密耦合条件下薛定谔径向方程解析解的求解方法.对势函数为V（r）=α1r8＋α2r3+α3r2+β3r-1＋β2r-3＋β1r-4的径向薛定谔方程存在解析解的条件以及精确的解析解进行了研究. 根据量子系统波函数必须满足单值、有界和连续的标准条件，首先求出径向坐标r→∞以及r→0时的渐近解，然后采用非正则奇点邻域附近的波函数级数解法与求得的渐近解相结合，通过幂级数系数比较法得到径向薛定谔方程在势函数系数紧密耦合条件下的一系列定态波函数解析解以及相应的能级结构，并作适当讨论与结论.
2009, 58 (4): 2174-2178.
doi: 10.7498/aps.58.2174
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引进了幺正的双模坐标-动量积分型投影算符，利用有序算符内的积分（IWOP）技术分析了其变换特性，并导出了其正规乘积展开式.然后利用该积分型投影算符对角化了双模耦合量子谐振子体系的哈密顿量，从而求出了体系的本征能级与本征波函数.最后讨论了特例情形.
2009, 58 (4): 2179-2183.
doi: 10.7498/aps.58.2179
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利用最近引进的相干-纠缠态|x,α〉表象和有序算符内的积分技术，给出了关于双模光场正交分量（X1+X2）/21/2和参数化的正交分量（μX1+νX2）/λ的函数的若干正规乘积展开式，这对于研究场的高阶压缩行为和构建广义压缩态是有用的.
2009, 58 (4): 2184-2188.
doi: 10.7498/aps.58.2184
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为使连续变量量子密钥分发协议获得稳定的密钥生成率，需要根据信道变化动态调整发送光脉冲的强度.将光纤量子信道看作加性玻色量子高斯信道，给出高斯态通过玻色量子高斯信道仍得到高斯态的证明过程.通过平衡零差检测后，采用最大似然估计法得到了信道参数，进而根据估计的噪声大小自适应调整Alice发送的光脉冲的强度，从而获得稳定的密钥生成率.
2009, 58 (4): 2189-2192.
doi: 10.7498/aps.58.2189
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采用包含两个伪态和一个信号态的双伪态协议分析了量子密钥分配系统的性能，比较了双伪态（真空态—弱伪态）和单伪态协议条件下密钥生成率与通信距离的关系，分析了信号态的强度、量子比特误码率、单光子的增益和单光子的误码率对系统密钥生成率的影响，得出密钥生成率的最优化条件，为实现实用安全的量子密钥分配系统奠定理论基础.
2009, 58 (4): 2193-2197.
doi: 10.7498/aps.58.2193
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通过应用在量子引力中，由广义测不准关系得出的新的态密度方程，研究三维BTZ背景下黑洞的熵.当取广义测不准关系中引入的，具有Planck量级与空间维数有关的常数λ为特定值时，得到BTZ黑洞Bekenstein-Hawking 熵和修正项.由于利用新的态密度方程，在计算中不存在用brick-wall模型计算黑洞熵时出现的发散项和小质量近似.所得结论，从量子统计力学角度给出了黑洞Bekenstein-Hawking 熵的修正值，使人们对黑洞熵的修正值有更深入的认识.
2009, 58 (4): 2198-2219.
doi: 10.7498/aps.58.2198
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用统一处理几何算符作用的方法及所得的结果，获得了一种完备的面积谱.并对Thiemann的Hamilton约束中的欧氏项的作用给出了不同解释与结果.在图式法处理抓作用中，通过化简，给出了抓任意三重组对任何n顶角作用的重耦矩阵表式.用抓作用的移动法，推算出了抓的任意三重组对任意价顶角作用的重耦矩阵的完整、精确的一般表式.
2009, 58 (4): 2220-2230.
doi: 10.7498/aps.58.2220
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应用模糊树模型，对混沌时间序列进行建模和预测.该方法可以根据建模数据在空间中的分布信息，基于二叉树结构自适应划分输入空间，得到模糊子空间，在与叶节点对应的子空间上建立线性函数作为模糊规则的后件，用隶属度函数将各分片线性函数光滑连接，最后得到一个精度比较高的非线性映射.通过对Mackey-Glass、Lorenz和Henon混沌时间序列的建模和预测研究，仿真结果表明，该方法具有建模精度高、运行速度快、泛化能力强、预测步数多、适用范围广等优点.
2009, 58 (4): 2231-2234.
doi: 10.7498/aps.58.2231
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研究了利用马赫-曾德尔干涉仪来构造扩频序列的设计方法，并对以往提出的切比雪夫光混沌序列发生器的构造原理和方案进行了分析，针对其受到器件尺寸限制的不足，提出了利用余弦函数的性质对其改进的新方案，从而消除了原方案在设计上的局限性.同时通过外加电压对马赫-曾德尔干涉仪两臂折射率的调节增加了波长适应性功能，使得光混沌序列发生器可以在不同的入射波长下得到不同的切比雪夫光混沌序列.
2009, 58 (4): 2235-2239.
doi: 10.7498/aps.58.2235
摘要 +
对阶次小于1的分数阶系统的稳定问题，提出了一种新的判据.基于该理论，将back-stepping方法拓展到分数阶系统中并设计控制器实现了分数阶Newton-Leipnik混沌系统的同步.数值仿真验证了稳定性理论的准确性及控制器设计方法的有效性.
2009, 58 (4): 2240-2247.
doi: 10.7498/aps.58.2240
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利用对映射的不动点分析和构造相应次数的迭代曲线，分析了由DOG小波窗口函数构造的一维全局光滑迭代映射的动力学特性.随着尺度伸缩和时间平移，映射不动点会发生数量上的增加或减少，产生稳定或不稳定交点、切点或零点.通过数值仿真得到了动力学行为图、参数分岔图和Lyapunov指数谱，研究和讨论了DOG小波映射的倍周期分岔、切分岔、边界危机分岔、周期窗以及不完全Feigenbaum树等非线性物理现象.
2009, 58 (4): 2248-2254.
doi: 10.7498/aps.58.2248
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正弦逆变器是一个时变非线性系统，存在快变和慢变两种尺度的稳定性.以比例控制一阶H桥正弦逆变器为例，引入了快变和慢变两种尺度，建立了H桥正弦逆变器的快变和慢变离散模型.针对快变稳定性，提出了折叠图和功率谱分析方法；针对慢变稳定性，提出周期时变非线性离散系统慢变平衡点定义和慢变稳定性定理，指出了慢变不稳定是周期时变系统混沌行为的有效判据.研究表明，所提出的方法能够很好地分析正弦逆变器出现的快变和慢变不稳定现象及混沌行为.
2009, 58 (4): 2255-2265.
doi: 10.7498/aps.58.2255
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基于提出的恒Lyapunov指数谱混沌系统，通过将系统中的参数进行剥离，得到一个改进型的恒Lyapunov指数谱混沌系统.该混沌系统存在三个重要的特性：双参数恒Lyapunov指数谱、存在全局线性调幅参数和倒相参数.通过Lyapunov指数谱与分岔图结合理论证明与推理，揭示了该新系统存在的上述动力学特征.构建实验电路，实现了改进混沌系统，物理实验验证了新系统的混沌行为.最后，利用单变量反馈控制方法实现了新系统的同步控制，通过物理实验验证了新系统同步控制的条件.
2009, 58 (4): 2266-2270.
doi: 10.7498/aps.58.2266
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以改进的NaSch模型为基础，采用开放边界条件，分别对普通交通灯和智能交通灯控制下的十字交叉路口交通流进行模拟.结果表明，主干道车辆较多时，智能交通灯控制下的主干道车辆平均速度和流量都比普通交通灯控制下高，并可减少车辆的无谓等待时间.
2009, 58 (4): 2271-2275.
doi: 10.7498/aps.58.2271
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基于自动驾驶原理，建立了单车道上由两种长度、可分别以不同的最大速度行驶、具有自动巡航驾驶功能的车辆构成的混合交通流模型.通过计算机数值模拟，得到了混合车流在不同参数下交通流模型的基本图，并借助平均场理论对其进行解析.得到的理论结果与实验模拟相一致.
2009, 58 (4): 2276-2280.
doi: 10.7498/aps.58.2276
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主要研究匝道系统减速车道对高速公路交通流的影响.在开放边界条件下，以NaSch模型为基础，建立了含减速车道的出口匝道系统双车道元胞自动机交通流模型.通过计算机数值模拟，得出不同参数控制下的密度、速度、流量和车辆产生概率关系图像，并与不设减速车道的匝道系统进行比较.
2009, 58 (4): 2281-2285.
doi: 10.7498/aps.58.2281
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考虑行人的位置交换、侧向前进和后退行为，建立了一种改进的元胞自动机模型，用于研究地下通道中具有多种运动速度的双向行人流.将改进的元胞自动机模型与Weng的模型进行了比较.计算机模拟表明，改进的模型具有提高系统中行人的平均速度并降低行人占据密度的倾向.
2009, 58 (4): 2286-2293.
doi: 10.7498/aps.58.2286
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利用偏振干涉成像光谱仪进行偏振探测，这一方法将偏振测量与干涉成像光谱技术相结合，一方面能提供辐射测量所不能提供的物体偏振信息，另一方面又可获取目标的空间图像和光谱，具有比辐射测量更高的准确度.在简要分析了利用偏振干涉成像光谱仪进行偏振检测的理论基础上，深入研究了偏振检测的方法，分析比较了目前常用的偏振探测角度（45°，60°）对偏振度探测的影响.进一步计算推导出偏振测量的最优探测角度，将之与以往常用的探测角度进行了分析比较，证明了此最佳探测角度可以有效地减小偏振误差、提高偏振探测的精度.这将极大地提高偏振干涉成像光谱仪的应用范围，为新型偏振干涉成像光谱技术的研究以及仪器研制提供重要的理论依据.
核物理学
2009, 58 (4): 2294-2299.
doi: 10.7498/aps.58.2294
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运用相对论平均场理论结合Wigner-Seitz近似，研究了致密物质中电子气体对56Fe和120Sr结构的影响，对关联的处理采用Bardeen-Cooper-Schrieffer方法.结果表明电子气体对单粒子能级、核子密度分布、核子分布均方根半径、原子核均方根半径等性质都有影响，并且对质子的影响大于对中子的影响.
2009, 58 (4): 2300-2305.
doi: 10.7498/aps.58.2300
摘要 +
重核大集团（14C-34Si）发射的半衰期在理论上用Wentzel-Kramers-Brillouin近似进行了计算.利用双折叠模型计算大集团和剩余子核间的核相互作用，在折叠积分中选取了密度依赖的、零力程交换项的核子-核子相互作用.计算得到的半衰期和液滴模型结果、系统公式的结果以及实验数据进行了比较，表明目前的计算能够很好地给出重核大集团（14C-34Si）发射的寿命.这可为重核其他大集团（15N, 46Ar，48Ca等）的发射提供可靠的预测.
2009, 58 (4): 2306-2312.
doi: 10.7498/aps.58.2306
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以N2/H2、N2或NH3为载气，利用碳辅助化学气相沉积法，常压1140℃下在石英衬底上制备了大量直径为20—300 nm，长数百微米的非晶SiOx纳米线.制备得到的纳米线具有高度定向生长的特性.利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜及电子能谱对SiOx纳米线的形貌及组分进行了分析，Si与O原子之比为1∶18.傅里叶红外吸收谱显示了非晶氧化硅的三个特征峰（482，806和1095 cm-1）及1132 cm-1无序氧化硅结构的强吸收峰.SiOx纳米线光致发光光谱（PL）在440 nm（283 eV）处具有较强的荧光峰；N2为载气生长的SiOx纳米线的PL峰强比NH3为载气生长的SiOx纳米线峰强大四个数量级.
编辑推荐
2009, 58 (4): 2313-2319.
doi: 10.7498/aps.58.2313
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高能电子束轰击金属靶会产生韧致辐射X射线，为优化韧致辐射X射线品质，需要研究如何获取最佳辐射效率等韧致辐射规律.结合理论分析，并采用MCNP/4C对10，20?MeV电子的韧致辐射规律进行了模拟研究.讨论了不同靶材料产生的韧致辐射效率、角分布、能谱分布、准直锥孔内辐射效率等问题.通过对不同靶材料韧致辐射的模拟研究，给出了不同厚度靶与光子效率、注量分布、出射电子与角分布的关系与规律.由此得到不同靶材料对于10，20?MeV电子在最优韧致辐射效率下的一些边界条件与规律.
原子和分子物理学
2009, 58 (4): 2320-2327.
doi: 10.7498/aps.58.2320
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采用全相对论扭曲波方法，系统地计算了类铍N3+和 O4+离子从基态到2s2p和2p2 的各激发态以及从亚稳态到2p2各激发态的电子碰撞激发截面，详细地讨论了靶态的关联效应对激发截面的影响.结果表明：对于2s-2p的单电子激发，在低能碰撞时，靶态的电子关联效应起非常重要的作用，且使得激发截面降低；而高能碰撞时，靶态波函数的描述对连续态波函数的影响比较小，对激发截面影响也比较小.对于2s2-2p2的双电子激发，其中基态2s21S0到J=0的2p23P0，1S0的激发截面较大，其主要原因是末离子态波函数与基组态波函数的混合，但是其他几个激发的激发截面较小.
2009, 58 (4): 2328-2335.
doi: 10.7498/aps.58.2328
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在量子数亏损理论框架下，应用多重散射自洽场方法和含时波包演化法研究了F2分子经过超激发态发生离子对解离产生的F-离子产生效率谱.根据我们的计算，可以给出清楚的标识，并且对实验谱的相对强度可以给出初步说明.
2009, 58 (4): 2336-2344.
doi: 10.7498/aps.58.2336
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采用水热合成法，选择不同比例的起始原料、反应温度、反应时间、pH值和表面活性剂，制备出不同形貌和结构的BiVO4粉末.采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、拉曼、傅里叶红外和紫外-可见吸收光谱技术对产物进行分析表征.结果表明，提高nBi/nV或反应液pH值，可得到纯的单斜晶系白钨矿型BiVO4粉末；水热温度和水热时间的不同则得到不同尺寸和内部结构的BiVO4粉末.另外，不同表面活性剂的加入则主要影响BiVO4的微观形貌.
2009, 58 (4): 2345-2349.
doi: 10.7498/aps.58.2345
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从拉曼峰强入手，求得了甲基紫分子的“时间分辨键极化率”，并与第一原理计算的基态电子密度做对比，讨论了该分子的激发拉曼虚态的性质.研究结果表明，该分子的拉曼激发虚态中电子向分子外围以及两环之间的键流动，并且拉曼弛豫后的键极化率分布与基态电子的密度分布相似.通过研究键极化率的弛豫过程，发现连接两环的键上的键极化率弛豫时间较其他键大.这些结果说明了甲基紫这类双环分子拉曼激发虚态的性质，这对于研究拉曼散射的中间态具有一定意义.
2009, 58 (4): 2350-2357.
doi: 10.7498/aps.58.2350
摘要 +
在相对论多组态Dirac-Fock理论方法基础上，通过系统考虑电子关联效应、弛豫效应以及相对论高阶修正，详细研究了C Ⅱ离子1s-2p光激发形成的内壳层电子激发态（1s2s22p2和1s2s2p3）、辐射和Auger末态的能级结构以及各种可能的衰变过程.计算了C Ⅱ离子1s内壳层光激发能量、辐射和Auger衰变率及其线宽，进一步由不确定关系推出了这些激发态的能级寿命，并与最新的实验结果和已有的理论结果进行了比较.
2009, 58 (4): 2358-2363.
doi: 10.7498/aps.58.2358
摘要 +
基于多组态Dirac-Fock理论方法，利用GRASP92和RATIP以及在此基础上最新发展的RERR06程序，对类氢U91+（1s）离子的辐射复合截面以及辐射退激发过程进行了详细的理论研究.系统地计算了具有确定能量的连续电子被处于基态的类氢U91+（1s）离子俘获到nl （1≤n≤8, 0≤l≤6）轨道形成类氦U90+（1snl）离子的辐射复合截面，并研究了这辐射复合末态退激发谱的相对强度.研究发现，类氢U91+（1s）离子辐射复合到不同轨道的截面随其主量子数的增大而显著减小；同时，辐射复合末态的退激发对Kα谱线的相对强度有重要影响.
2009, 58 (4): 2364-2368.
doi: 10.7498/aps.58.2364
摘要 +
对室温下染料单分子进行了偶极取向和偶极再取向动力学的实验研究.利用共焦扫描显微镜光学系统与荧光偏振探测分析相结合的方法分别测量了聚合体薄膜中的单分子和无聚合体薄膜的单分子偶极方向变化特性，经采样统计测量镶嵌于聚合体薄膜中的单分子发生偶极再取向的概率约为5%—9%，无聚合体薄膜的单分子发生偶极再取向的概率约为26%.通过测量单分子荧光的偏振度轨迹曲线发现，偶极再取向存在着在多个偏振态之间的量子化跳跃行为.
2009, 58 (4): 2369-2375.
doi: 10.7498/aps.58.2369
摘要 +
利用CCSD（T）理论及相关一致五重基aug-cc-pV5Z构建了OD（X2Π）自由基的相互作用势, 计算了这个自由基的光谱常数D0, De, Re, ωe, ωeχe及Be, 其值分别为44574,46225?eV,009702 nm, 2724923,453534和100096 cm-1, 均与实验结果相符很好. 利用这一相互作用势, 在绝热近似下通过数值求解双原子分子核运动的径向薛定谔方程, 找到了J=0时OD（X2Π）自由基存在的全部23个振动态, 完整地求出了每一振动态的振动能级、振动经典转折点、惯性转动常数和离心畸变常数, 其值与实验结果相当一致. 在10×10-11—10×10-3a.u.的能量范围内研究了基态O和D原子沿OD（X2Π）势能曲线的弹性碰撞, 计算了这一碰撞的总截面和各分波截面, 分析了各分波截面对总截面的不同贡献. 结果表明: 总截面的形状主要由s分波截面决定, 尽管直到l = 12的其他分波截面均有形状共振存在, 但由于其强度较弱, 大都湮没在较强的s分波截面中.
2009, 58 (4): 2376-2381.
doi: 10.7498/aps.58.2376
摘要 +
基于发展的分子间相互作用势, 采用密耦方法计算了入射能量从1到140?meV范围内He原子与HI分子碰撞的微分截面、分波截面和积分截面.通过与He-HX（X=F,Cl,Br）体系分波截面的比较, 印证了He-HI体系相互作用势以及密耦计算结果的可靠性.结果表明：小角散射的概率大于大角散射的概率；碰撞能量越高，散射概率就越小, 尾部效应也越弱.总积分截面主要来自弹性碰撞的贡献；非弹性积分截面以00→01和00→02跃迁的贡献为主，其中00→02跃迁的贡献最大.
编辑推荐
2009, 58 (4): 2382-2389.
doi: 10.7498/aps.58.2382
摘要 +
在高分辨率（ΔE=08?eV，Δp≈01a.u.）高效率的第三代电子动量谱仪上获得了N2价轨道的电离能谱和动量谱.通过对伴线结构的电子动量谱学（EMS）研究，得到了不同伴线结构的电子动量谱，另一方面也得到了伴线结构的强度.由伴线的电子动量分布形状判断出其跃迁的主要来源，并由实验测量的伴线结构强度确定了谱因子（极强度）的大小，通过对谱因子实验值与理论计算结果的比较检验了各种理论模型的精确度.
唯象论的经典领域
2009, 58 (4): 2390-2396.
doi: 10.7498/aps.58.2390
摘要 +
依据基尔霍夫近似，推导出一维高斯随机粗糙面四阶统计特性解析式，并获得脉冲波入射下粗糙面双点双频四阶矩互相关函数.数值计算不同入射角，不同高度起伏和相干长度，随机粗糙面双点双频四阶矩互相关函数随相干频谱带宽频差，散射角的变化情况.计算结果表明，高度起伏和相干长度对粗糙面散射四阶统计特的影响很大，粗糙面越光滑，在镜反射方向有最大的四阶矩散射峰值和小的相关带宽.随着粗糙度增加，随机粗糙面脉冲散射的四阶矩的相干分量减弱，展宽现象明显；而相干带宽频差越大，四阶矩衰减越快.
2009, 58 (4): 2397-2404.
doi: 10.7498/aps.58.2397
摘要 +
根据等效颗粒模型和分形理论，运用Mie理论和离散偶极子近似方法分别计算了烟尘簇团粒子在波长为06328?μm的电磁波入射情况下的单次散射特性.根据辐射输运理论，利用Monte Carlo方法对电磁波在烟尘中的传输特性进行数值计算，给出烟尘中反射率和透射率随入射角和烟尘厚度变化的数值结果，并分析了入射角、烟尘粒子的密度和厚度对反射率和透射率的影响.这为研究电磁波在密集分布介质中的传输特性提供了一种方法.
2009, 58 (4): 2405-2409.
doi: 10.7498/aps.58.2405
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将导电的液体置于磁场中，使导电液体中浮力驱动的自然对流减弱甚至消失，在导电液体中制造出了二级微重力效应，将这种情况称为磁场微重力效应.通过研究导电液体自然对流驱动力的无量纲Grashof数的变化，发现微重力效应的水平可以用公式gm＝（β0/βm）（ν0 /νm）2g0 计算，如果略去一次项，则可用gm＝（ν0 /νm）2g0来估算.测量研究了不同磁场条件下硅熔体的磁黏度，估算不同磁场强度对应的磁场微重力水平后，发现估算结果与实验结果基本符合.
2009, 58 (4): 2410-2414.
doi: 10.7498/aps.58.2410
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首次提出一种新的梯度轴棱锥模型，这种梯度轴棱锥在传统的轴棱锥基础上，将轴棱锥顶点的锥角设计成具有一定的梯度.平面波入射到这种梯度轴棱锥，其衍射场会形成两个区域的Bessel光，并且在这两个Bessel光之间形成一个Bottle beam（局域空心光束）.由于Bottle beam具有三维封闭的空心区域和极高的强度梯度，可用作激光导管、光镊和光学扳手等，在生命科学和纳米科技中有重要应用.从几何光学角度分析了梯度轴棱锥形成单个Bottle beam的原理，由衍射及相干理论，分析和模拟了纵向剖面光强分布和横截面光强分布.研究结果对梯度轴棱锥的设计和应用具有指导意义.
2009, 58 (4): 2415-2422.
doi: 10.7498/aps.58.2415
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简要论述了大视场、消色差、温度补偿型风成像干涉仪用于高层探测的基本原理.对自行设计的风成像干涉仪的调制度进行了理论分析与计算，推导了调制度的理论表达式.采用计算机模拟，分析了仪器调制度随入射角的变化关系.当调制度大于075时，风成像干涉仪视场角可达129°，充分显示了大视场、高调制度的显著特点.分析了玻璃折射率对调制度的影响，得到了调制度取得最大值时玻璃的优化组合；分析了温度对调制度的影响，得到了调制度随着温度变化的曲线.此研究为高层大气探测理论的发展、大气探测以及大视场、消色差、温度补偿型风成像干涉仪的研制提供了重要的理论依据及实践指导.
2009, 58 (4): 2423-2429.
doi: 10.7498/aps.58.2423
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衍射增强成像（DEI）是一种功能强大的相位衬度成像技术，对于软组织，它能获得比基于吸收的传统X射线成像技术更高的衬度.研究了一种基于DEI的信息分离方法，它能同时获得三种参数图像，即吸收像、折射像和小角散射像.信息分离利用解析方程求解，获得的参数图像质量取决于在三个不同的分析晶体角度处获得的DEI图像.利用矩阵条件数对方程求解的稳定性进行了讨论，推导出理论上的折射角和小角散射宽度的最大值.最后，利用豚鼠耳蜗DEI图像对研究结果进行了验证.
2009, 58 (4): 2430-2434.
doi: 10.7498/aps.58.2430
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从微观哈密顿量出发，研究了原子在非马尔可夫环境影响下的几何相位演化. 结果表明，在强耦合条件下原子的几何相位比弱耦合时获得的几何相位大, 而且这一差别随环境损耗的增加而增大. 在环境损耗较小时，原子的几何相位随时间变化出现连续和不连续两种演化行为，且不连续的范围随环境的损耗增加而增大. 总之，在非马尔可夫环境下，原子的几何相位演化将出现丰富而复杂的演化特征.
2009, 58 (4): 2435-2443.
doi: 10.7498/aps.58.2435
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采用积分变换技巧，推导出了环状光束通过湍流大气传输二阶矩束宽的解析表达式，并研究了湍流对环状光束扩展的影响.另一方面，通过分析二阶矩束宽给出了环状光束不受湍流影响的传输范围，指出环状光束将不受到湍流大气影响的条件.研究表明，光束遮拦比ε、阶数M（N）、波长λ越大，束宽w0越小，则环状光束受湍流大气的影响就越小.并对所得到的主要结果给出了合理的物理解释.
2009, 58 (4): 2444-2450.
doi: 10.7498/aps.58.2444
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采用部分相干光交叉谱密度理论，给出了适用于任意大气湍流条件的斜程湍流大气传输J0相关部分相干光束在接收面内的长期平均光强分布、光束长期扩展和质量因子的解析表达式，分析了天顶角、传输距离、光源相干性以及湍流外尺度对接收面光强分布特性和光束扩展的影响.研究结果表明：在天顶角和传输距离一定的条件下，通过选择合适的光源相干性可控制焦面光强为平顶分布或中心光强为最大；在传输距离给定的条件下，随着天顶角或大气湍流外尺度的增加，焦斑光强分布均由中央凹陷分布逐渐变为高斯分布.焦面附近光强的中央凹陷比焦面的中央凹陷浅.J0相关部分相干光束实际焦斑位置随天顶角、湍流外尺度的增加以及相干性减弱而移向发射端.
2009, 58 (4): 2451-2460.
doi: 10.7498/aps.58.2451
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以厄米-双曲余弦-高斯（H-ChG）光束为例，对H-ChG光束通过大气湍流传输时的束宽扩展和角扩展做了详细研究.用相对束宽和相对角扩展代替束宽和角扩展来研究湍流对光束影响的灵敏程度.研究表明，折射率结构常数C2n越小，光束束宽扩展和角扩展越小.有较大阶数m，n，较小参数Ω0和束腰宽度w0 H-ChG光束的角扩展受湍流影响较小.当传输距离足够远时，这一结论对H-ChG光束的束宽扩展也成立.当传输距离不长时，对H-ChG光束相对束宽随Ω0和w0的变化规律做了分析.用数值计算例做了说明，并对结果的正确性做了物理解释.厄米-高斯，双曲余弦高斯和高斯光束在大气湍流中的扩展可作为H-ChG光束的特例来处理.
2009, 58 (4): 2461-2466.
doi: 10.7498/aps.58.2461
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提出了厄米-高斯光场的M2因子矩阵.引入束半宽平方的交叉项、M2因子的交叉项，理论推导出了在同一坐标系下光场旋转一定角度后的M2因子矩阵，数值模拟了与M2因子矩阵有关的各参数随光场旋转角度变化的规律，给出了光场的M2因子矢量点随光场旋转角度变化的轨迹曲线.计算结果与理论推导结果相符，证实了利用M2因子矩阵可以将旋转前后的二维厄米-高斯光场用旋转矩阵统一起来.该方法可推广到对一般的二维高阶高斯光束的光束质量的理论分析上，具有普适性，对光束质量的实际测量有重要的理论指导意义.
2009, 58 (4): 2467-2475.
doi: 10.7498/aps.58.2467
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提出了一种利用Fabry-Perot（FP）半导体激光器同步提取波长转换的分路光时钟的新方法，并对该方法进行了数值模拟和实验验证.光注入半导体激光器会产生非线性单周期振荡特性，利用交叉增益调制效应及对单周期振荡的微波锁频效应，可从光时分复用信号中提取出波长转换的分路光时钟.采用一个FP半导体激光器作为全光分路时钟提取及波长转换器，数值模拟实现了从波长为1555 nm、速率为2×20 Gb/s的光时分复用信号中提取出波长转换为1550 nm、重复频率为20 GHz的分路光时钟，实验完成了从波长为155024 nm、重复频率为1236 GHz光脉冲信号中提取出相位噪声为-105 dBc/Hz的波长为154591 nm、重复频率618 GHz的分频光时钟.此外还详细研究了注入光功率、波长失谐、FP激光器偏置电流及纵模选择对光时钟提取的影响，实验结果和数值模拟结果符合.该方法在光时分复用混合波分复用通信系统中实现全光解复用及波长路由有着重要的应用价值.
2009, 58 (4): 2476-2481.
doi: 10.7498/aps.58.2476
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针对光参量啁啾脉冲放大的逆问题，即如何在给定输出信号光脉冲波形的前提下，通过计算得到输入信号光脉冲波形，提出了相应的计算模型和方法.以分步傅里叶变换和四阶龙格-库塔法为基础，通过数值拟合等方法，建立了输入-输出信号光强之间的定量关系.分别以预期输出信号光脉冲为啁啾高斯脉冲以及具有特定形状的整形脉冲为例，通过逆算得到了相应的输入信号光脉冲波形.研究结果表明，该逆算方法具有原理简单、计算快速准确等优点，可为激光脉冲整形设计提供参考.
2009, 58 (4): 2482-2487.
doi: 10.7498/aps.58.2482
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系统分析了基于准相位匹配晶体的光参量放大过程中极化周期和非共线结构对信号光调谐带宽的影响.提出了最大极化周期的概念，用于描述非共线相位匹配和群速度匹配同时满足时晶体的极化周期所能达到的最大值,给出了用于计算不同温度下周期极化铌酸锂晶体的最大极化周期的数学公式，并确定了宽带可调谐光参量放大过程应使用的最佳非共线结构.当采用此非共线结构时,通过将晶体的极化周期设定为最大极化周期可以在相对最大的波长范围内实现信号光的调谐放大输出.在此基础上提出了一个用于最大化光参量放大过程的信号光调谐带宽、确定工作温度等最佳工作参数以及简化实验操作方法的可行性方案.最后对最大极化周期和非共线结构对光参量放大的参量带宽的影响进行了研究.
2009, 58 (4): 2488-2494.
doi: 10.7498/aps.58.2488
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在掺铒玻璃波导放大器（EDWA）的三能级速率-传输方程中，考虑两次离子交换工艺中波导掩模窗口宽度w不同所导致的抽运光、信号光模场与光强分布的不同，讨论不同w对EDWA增益特性的影响，得到光强分布的数值解.引入描述波导中抽运光和信号光的归一化光强重叠因子，对EDWA的传统近似解提出修正，得到了修正解，使其更加接近光强分布的数值解.模拟结果表明，在条波导长度为4 cm、抽运光波长为980 nm、功率为80 mW、信号光波长为1534 nm、功率为-10 dBm条件下，不同w所导致EDWA的增益差别可达297 dB.修正解的结果比传统近似解更加接近光强分布的数值解.修正解对于EDWA的理论研究、器件设计具有指导作用.
2009, 58 (4): 2495-2500.
doi: 10.7498/aps.58.2495
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从耦合模方程出发，推导了描述七芯光子晶体光纤模场特性的本征方程，得到了这种结构光纤的本征值和本征矢.使用频域有限差分法数值模拟，通过改变传输波长、纤芯间距、包层孔大小分析了纤芯之间的强度分布与耦合系数的关系，分别实现了模式整形和高阶超模截止.掌握了具有强耦合特性的七芯光子晶体光纤设计规律，和这种结构光子晶体光纤的同相位超模的选取方法.
2009, 58 (4): 2501-2506.
doi: 10.7498/aps.58.2501
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用硅光刻工艺和二氧化硅湿法腐蚀工艺制作了针状封装结构的光纤消逝场传感器.该结构的传感器体积小、试剂消耗量少，减轻了测量过程中光纤的变形，密封的结构可以有效地防止传感器受到污染.从理论和实验角度研究了不同长度的光纤消逝场传感器的测量结果，分析了传感光纤长度对传感器吸光度的影响，指出随着传感器传感光纤长度的继续增加，会使后续增加的传感光纤对传感器灵敏度的贡献越来越小.
2009, 58 (4): 2507-2512.
doi: 10.7498/aps.58.2507
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理论和实验研究了腔壁弹性对水下小型圆柱形亥姆霍兹共振器共振频率的影响.基于电-声类比理论，建立了小型共振器的简化模型，利用电路分析方法得到了便于计算的共振频率一般表达式.分别仿真分析了共振器壁面厚度和材料对共振频率的影响，得到了不同尺寸的小型共振器的近似刚性条件.在充水驻波罐中对不同壁厚、不同材料的小型圆柱形亥姆霍兹共振器的共振频率进行了测量，实验结果较好地验证了理论分析和近似刚性条件的正确性.所得结果对小型圆柱形亥姆霍兹共振器的设计和水下应用具有较好的参考价值.
2009, 58 (4): 2513-2517.
doi: 10.7498/aps.58.2513
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纳米流体流动换热能力优于传统流体介质.研究了纳米流体热物性的提升和热散射对其对流换热系数的影响.结果表明，纳米颗粒的加入，优化了介质的热物性，增大了导热系数，强化了纳米流体内颗粒、流体以及流道管壁碰撞和相互作用，同时加强了流体的混合脉动和湍流，从而增大了对流换热系数.
2009, 58 (4): 2518-2522.
doi: 10.7498/aps.58.2518
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对微机电系统（MEMS）中几种常用构件材料的表面能及其主要影响因素进行了探讨，并与材料表面的纳观黏附性能进行了分析比较.用Owens二液法计算出硅基材料的表面能在60—75 mJ/m2之间，它们之间总表面能的差异主要归结为表面能极性分量的差异，表面粗糙度的存在使表观表面能有所偏高.施加自组装分子膜后的表面能大为降低，粗糙度的存在可以使其表面能进一步减小.纳观黏附力和表面能之间有一定的对应关系.另外，在研究中发现表面粗糙度对纳观黏附行为的影响较小.
2009, 58 (4): 2523-2527.
doi: 10.7498/aps.58.2523
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在统计方法的基础上，对于池沸腾换热的传热机理提出了一个数学模型. 在没有增加新的经验常数的条件下，从该模型中可得到池沸腾热流密度是壁面过热度、活化穴最小与最大尺寸、流体的接触角与流体物理特性的函数. 该模型可以较好地解释润湿性如何影响沸腾热流密度. 对不同的接触角，模型预测的结果与实验相符合.
2009, 58 (4): 2528-2534.
doi: 10.7498/aps.58.2528
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通过流体力学基本方程的数值模拟，研究了含有缺陷的行波对流的动力学特性. 当分离比Ψ＝－06时，随着相对瑞利数r逐渐增加，系统由局部行波对流过渡到含有缺陷的行波对流，然后缺陷消失过渡到无缺陷的行波对流. 对于不同分离比的研究表明，缺陷出现的周期随着分离比减小而迅速增加，随着r增加而增加. 在负的小分离比时的增加速率大于大分离比时的增加速率. 缺陷存在区间Δr随着分离比绝对值减小很快变小, 并且当Ψ＝－011时缺陷消失，没有发现含有缺陷的行波对流. 当r大于Δr的上限时，系统过渡到无缺陷的行波对流.可是，当r小于Δr的下限时，不同的分离比Ψ值，对应不同的行波对流斑图. 这说明分离比明显地影响着各斑图形成及它们之间的转换，斑图之间的转换是很复杂的.
流体、等离子体和放电
2009, 58 (4): 2535-2542.
doi: 10.7498/aps.58.2535
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为探索霍尔推力器通道内优化磁场的标准，本文研究了磁场强度对其放电特性的影响规律.通过在保持磁场形貌不变（“聚焦”形）下改变磁场强度的大小，使用朗缪尔探针、光谱仪等测量手段分析了工作于不同磁安特性曲线段的推力器放电特性.研究表明：当磁场强度小于优化值时，电子横越磁场的传导以近壁传导机制为主；反之，当磁场强度大于优化值时，放电电流反常变化，而现有的电子输运传导机制不能解释这种现象.
2009, 58 (4): 2543-2548.
doi: 10.7498/aps.58.2543
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在-180?℃—100?℃温度范围内研究了ZnO-Bi2O3二元、ZnO-Bi2O3-MnO三元以及商用ZnO压敏陶瓷的I-V特性.研究发现：二元试样电导由散射电导串联构成；三元试样电导由热电子发射电导混联构成；商用试样电导由热电子发射电导和隧道效应电导并联构成.对整个电流范围内的电导拟合表明：通过同一温度下电导分量同电流的关系，可以计算出该部分电导对应的非线性指数.在商用试样中，隧道电流产生的非线性指数为33，与实测值接近；该隧穿分量在小电流区也存在，且在低温下表现地更为明显.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2009, 58 (4): 2549-2555.
doi: 10.7498/aps.58.2549
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采用中子衍射法对热机械疲劳后的单晶镍基高温合金样品内部中心点进行了实验测量，数据处理采用了双相叠加峰和单峰分析两种方法，计算得到了样品材料的宏观等效应力、应力偏量、γ相和γ′相的等效应力和晶格错配度等.实验结果表明，两种分析方法得到的宏观等效应力基本一致.在热机械疲劳循环100周出现最大宏观等效应力和应力偏量，此时位错等微缺陷达到饱和，偏离中心点处γ′相应力减小显著；在热机械疲劳开始阶段负错配度明显减小，随循环周次增多基体塑性应变累积又使负错配度以每次81×10-6的速度逐渐线形增大.
2009, 58 (4): 2556-2564.
doi: 10.7498/aps.58.2556
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基于经典结晶理论讨论了非晶合金的晶化动力学因素和晶化热力学因素对玻璃形成能力（GFA）的影响.分析表明，合金的等温转变（TTT）曲线“鼻尖”温度Tn对应的黏度与晶化阻力因子成正比；重新加热时晶化开始温度Tx对应的黏度与晶化驱动力因子成反比.由此得到了新的GFA参数ω0=（Tg-T0）/（Tx-T0）-（Tg-T0）/（Tn-T0），其中Tg为玻璃转变温度，T0为理想玻璃转变温度.统计结果显示，ω0与临界冷却速率具有较高的相关性，R2高达09626.进一步分析表明：新提出的ω0参数可以合理地解释过冷熔体的黏度、脆性、液相稳定性、热稳定性以及Trg、ΔTx、γ、γm、ΔTrg、α、β、δ和φ等参数与GFA的关系.
2009, 58 (4): 2565-2571.
doi: 10.7498/aps.58.2565
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采用传统射频等离子体化学气相沉积技术在100—350℃的衬底温度下高速沉积氢化硅薄膜. 傅里叶变换红外光谱和Raman谱的研究表明，纳米晶硅薄膜中的氢含量和硅氢键合模式与薄膜的晶化特性有密切关系，当薄膜从非晶相向晶相转变时，氢的含量减少了一半以上，硅氢键合模式以SiH2为主. 随着衬底温度的升高和晶化率的增加，纳米晶硅薄膜中氢的含量以及其结构因子逐渐减少.
2009, 58 (4): 2572-2577.
doi: 10.7498/aps.58.2572
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利用简单的化学气相沉积法，以Sn粉为源材料合成不同形貌的一维SnO2纳米棒、纳米线和纳米花等纳米结构，并通过减小载气中的氧含量获得新颖的SnO2亚微米环状结构.通过调节Sn粉的量和载气中的氧含量、升温速率等试验条件，有效实现SnO2一维纳米结构的控制生长.采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪表征产物形貌、成分和物相结构，并探讨了SnO2微纳米材料的生长机理.
2009, 58 (4): 2578-2584.
doi: 10.7498/aps.58.2578
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用分子动力学方法对不同空位缺陷的扶手椅型与锯齿型单壁C纳米管杨氏弹性模量进行了计算和分析. 结果表明：扶手椅型（5, 5）, （10,10）和锯齿型（9, 0）, （18, 0） 纳米管在无缺陷时其杨氏模量分别为948,901和804,860 GPa. 随管径的增大，扶手椅型和锯齿型单壁C纳米管弹性模量分别减小和增大，表现出完全不同的变化规律. 随着C纳米管中单点空位缺陷的均匀增加，杨氏模量下降，当缺陷比率增加到一定程度时，杨氏模量下降骤然趋缓，形成一下降平台；双空位缺陷对C纳米管杨氏模量的影响与其分布方向有关；随单点空位缺陷间原子数的增加，在轴向上，杨氏模量下降到某一值小幅波动，而在周向上杨氏模量先下降，然后上升到某一稳定值. 随两单点空位缺陷的空间距离进一步增大，杨氏模量又呈微降趋势. 通过分子间σ键与π键特征及缺陷间近程电子云耦合作用规律与空位缺陷内部5-1DB缺陷的形成特点等理论对上述规律进行了分析.
2009, 58 (4): 2585-2589.
doi: 10.7498/aps.58.2585
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采用分子动力学方法结合量子修正Sutton-Chen型多体力场，对由{100}面和{111}面构成的十四面体Pt纳米晶在升温过程中的热稳定性和熔化机制进行了计算机模拟研究，并引入统计半径和Lindemann指数来分析它的结构和形状演化过程. 结果表明：该纳米晶在1500 K时形状开始发生变化，并在1700 K时转变为球形. 铂纳米晶粒在1500 K时开始出现表面预熔，在1650 K时表面完全熔化并开始向内部传播，最终在1730 K时整体熔化为液态粒子. 表面预熔的出现对形状转变的发生是有利的.
2009, 58 (4): 2590-2593.
doi: 10.7498/aps.58.2590
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采用基于密度泛函的第一性原理计算方法，构建了Si80笼状分子的模型，并对其结构和电学特性进行了考察. 研究发现，经过结构优化计算，Si80分子从Ih高对称性下降为Th，但仍然保持较好的笼状结构. 对Si80笼状分子的稳定性、轨道分布和电荷分布等性质进行了分析和讨论.
2009, 58 (4): 2594-2598.
doi: 10.7498/aps.58.2594
摘要 +
采用聚硅氮烷前驱体在高温常压下热裂解的方法制备了3C-SiC纳米棒，在室温下观察到来自纳米棒的378 nm（33?eV） 强紫外发射. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对样品的形貌和结构进行表征，观察到在该结构中存在类似6H-SiC结构的三层堆垛层错. 利用室温荧光光谱和室温荧光衰减曲线研究了强紫外发射的产生机理，紫外发射来源于3C-SiC纳米棒中的三层堆垛层错的发光.
2009, 58 (4): 2599-2604.
doi: 10.7498/aps.58.2599
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利用快重离子辐照的单晶白云母片产生潜径迹，蚀刻得到直径在30—180 nm纳米孔道. 孔道形状依赖于蚀刻时间，蚀刻时间短得到圆柱形孔道，蚀刻时间长得到菱柱形孔道. 从而在云母模板孔道中电化学沉积得到不同直径和形状的Cu纳米线. 通过紫外可见光谱分析，发现铜纳米线的尺寸和形状影响其光学性质. 直径小于60 nm的近似为圆柱状Cu纳米线有一个明显的表面等离子体共振峰和一个微弱的次峰. 随着直径增加，菱柱状的Cu纳米线主峰有明显的红移，次峰逐渐增强. 同时利用扫描电子显微镜、X射线衍射对Cu纳米线的形貌和晶体结构特征进行了表征.
2009, 58 (4): 2605-2611.
doi: 10.7498/aps.58.2605
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温度对bcc铁中的He行为有重要的影响，基于bcc晶格的晶格动力学蒙特卡罗（Lattice Kinetic Monte Carlo,LKMC）方法，模拟研究了298—1298 K范围内温度对bcc铁中He行为的影响.结果表明：温度对bcc铁中He行为的影响可以分为4个阶段：（1）298—598 K，（2）598—798 K，（3）798—998 K，（4）998—1298 K.第一阶段随着温度的增加，晶粒内He原子浓度略有降低，但He泡中平均He原子个数迅速增加；第二阶段随着温度的增加，晶粒内的He原子浓度迅速降低，但He泡中平均He原子个数几乎不变；第三阶段随着温度的增加，晶粒内的He原子浓度和He泡中平均He原子个数均迅速减少；第四阶段随着温度的增加，晶粒内He原子浓度以及He泡中平均He原子个数均有所增加，到1298 K时，晶粒内He原子浓度与室温时相近，几乎没有He原子从铁晶粒内逃逸出.模拟结果与文献正电子湮灭实验结果有很好的吻合.
2009, 58 (4): 2612-2618.
doi: 10.7498/aps.58.2612
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基于Y/G及G/B为常数的假设，构建了高导无氧铜的七种高压与高应变率本构模型.对于高导无氧铜进行了平面冲击波试验，采用纵向与横向锰铜应力计记录了试件中的纵向与横向应力，从而得到了屈服应力历史.用所构建的七种本构模型进行了数值模拟，并与高导无氧铜的平面冲击波试验结果进行比较.结果表明，平面冲击波载荷下高导无氧铜的屈服强度对于压力、密度、温度以及塑性应变的依赖性是本构描述的关键.而由Hopkinson试验取得的高导无氧铜高应变率本构模型，并不适合描述平面冲击波载荷下的本构特性.
2009, 58 (4): 2619-2624.
doi: 10.7498/aps.58.2619
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提出和发展了一种基于微尺度光热膨胀效应的微型光热驱动机构.建立了膨胀臂的微尺度光热传导与膨胀的物理模型，利用有限元分析和数学物理方法，推导出膨胀臂的一维温度分布表达式及光热膨胀量和偏转量的计算公式.利用准分子激光微加工系统设计制作了一个长度为1200?μm 的微型光热驱动样机，根据激光和样机的相关参数，计算得到光热膨胀量与激光功率之间的理论关系曲线.实验结果表明，微型光热驱动机构的光热偏转量（对应于膨胀量）与照射到膨胀臂上的激光功率近似成线性关系，实验曲线与理论模型及计算结果符合良好.在理论和实验研究基础上，作为光热微驱动的应用实例，设计并加工制作了一个双向微开关型光热驱动机构，并通过实验实现了双向微开关功能.
2009, 58 (4): 2625-2630.
doi: 10.7498/aps.58.2625
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提出了一种基于扩散-蠕变机制的空洞生长模型, 结合应力模拟计算和聚焦离子束分析技术研究了Cu互连应力诱生空洞失效现象, 探讨了应力诱生空洞的形成机制并分析了空洞生长速率与温度、应力梯度和扩散路径的关系. 研究结果表明, 在Cu M1互连顶端通孔拐角底部处应力和应力梯度达到极大值并观察到空洞出现. 应力梯度是决定空洞成核位置及空洞生长速率的关键因素. 应力迁移是空位在应力梯度作用下沿主导扩散路径进行的空位积聚与成核现象, 应力梯度的作用与扩散作用随温度变化方向相反, 并存在一个中值温度使得应力诱生空洞速率达到极大值.
2009, 58 (4): 2631-2636.
doi: 10.7498/aps.58.2631
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基于纳米级CMOS工艺，综合考虑电容耦合与电感耦合效应，提出了分布式RLC耦合互连解析模型.采用函数逼近理论与降阶技术，在斜阶跃输入信号下提出了受扰线远端的数值表达式. 基于90和65 nm CMOS工艺，对不同的互连耦合尺寸下的分布式RLC串扰解析模型和Hspice仿真结果进行了比较，误差绝对值都在4%内，能应用于纳米级片上系统（SOC）的电子设计自动化（EDA）设计和集成电路优化设计.
2009, 58 (4): 2637-2643.
doi: 10.7498/aps.58.2637
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采用分子动力学方法模拟单个增原子Ag，Pd和Cu在Cu（001）表面上的扩散过程.通过对自扩散和异质扩散过程中扩散机制的观察，统计三种不同的增原子在不同温度下的扩散频率，拟合给出扩散势垒和扩散频率的指前因子，并与扩散势垒的静力学计算结果进行比较.结果表明：在800 K以下时，三种增原子均以简单跳跃机制为主扩散，与衬底不互溶的Ag增原子的跳跃频率最大，与衬底互溶的Pd增原子的跳跃频率最小.同质增原子与异质增原子的扩散频率和温度的关系均较好地符合Arrhenius公式，由Arrhenius公式拟合给出的三种不同增原子的扩散势垒与表面结构和增原子表面结合能有关.Pd和Cu增原子从跳跃机制为主向交换机制为主的转换温度分别在825和937 K左右.
2009, 58 (4): 2644-2648.
doi: 10.7498/aps.58.2644
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采用金属有机物化学淀积技术在不同倾角（0°—03°）的蓝宝石衬底上外延n型GaN.通过原子力显微镜观察到n型GaN均呈台阶流生长模式，02°和03°倾角衬底的n型GaN表面台阶朝向相同、分布均匀，明显地看到在0°倾角衬底的n型GaN表面由台阶重构直接导致的台阶朝向随机分布、疏密不匀的形貌.电子背散射分析表明，在0°倾角衬底的n型GaN外延层的应力随外延厚度增加而增加，而02°和03°倾角衬底的n型GaN外延层的应力没有明显的变化.电学和光学特性研究表明，02°和03°倾角衬底的n型GaN有较高的电子浓度和较低的黄光带与近带边强度之比.
2009, 58 (4): 2649-2653.
doi: 10.7498/aps.58.2649
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采用溶胶-凝胶技术在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜和ZnO-SiO2复合膜.原子力显微镜照片显示ZnO薄膜具有球状纳米晶粒；可见光-紫外透射光谱表明ZnO-SiO2复合膜在可见光区的透过率大约是85%，透过率从330 nm开始下降，到290 nm附近降为零.由于量子效应，吸收边出现明显的蓝移.在室温下用不同波长的光激发ZnO-SiO2复合膜，光致发光谱显示ZnO-SiO2复合膜对应于激子发射的290 nm附近的紫外发光峰与透射谱所显示的吸收边位置一致，没有出现斯托克斯红移.同时，ZnO-SiO2复合膜出现了双光子和三光子吸收现象和上转换发光现象.
2009, 58 (4): 2654-2659.
doi: 10.7498/aps.58.2654
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采用反应磁控溅射法制备了一系列具有不同Si3N4层厚度的AlN/Si3N4纳米多层膜，利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能.研究了Si3N4层在AlN/Si3N4纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长结构与力学性能的影响.结果表明，在六方纤锌矿结构的晶体AlN调制层的模板作用下，通常溅射条件下以非晶态存在的Si3N4层在其厚度小于约1nm时被强制晶化为结构与AlN相同的赝形晶体，AlN/Si3N4纳米多层膜形成共格外延生长的结构，相应地，多层膜产生硬度升高的超硬效应.Si3N4随层厚的进一步增加又转变为非晶态，多层膜的共格生长结构因而受到破坏，其硬度也随之降低.分析认为，AlN/Si3N4纳米多层膜超硬效应的产生与多层膜共格外延生长所形成的拉压交变应力场导致的两调制层模量差的增大有关.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2009, 58 (4): 2660-2666.
doi: 10.7498/aps.58.2660
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采用密度泛函理论中平面波基矢,模守恒赝势结合局域密度近似以及广义梯度近似对固态Kr在高压下的结构以及弹性性质进行了研究, 通过计算发现弹性常数，Debye温度以及声速都随压力的增大而增大,所计算的弹性常数与实验和其他的理论符合的很好. 利用Debye模型得到了固态Kr的热力学性质, 熵随压力的增大而减小，随温度升高而升高；而定容热容Cv,定压热容Cp则随温度升高而升高，而且Cv在达到一定温度时趋于定值，所得的热力学性质和实验值是相符的．最后还预测了固态Kr在高压下的电子结构和光学性质, 计算结果表明随压力的增加固态Kr的前沿能带变窄，光吸收系数增大，吸收峰增宽，电子更容易发生跃迁，固态Kr有可能转化为半导体．
2009, 58 (4): 2667-2674.
doi: 10.7498/aps.58.2667
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采用嵌入原子势，使用分子动力学方法对金属Al不同低指数晶面的表面熔化现象分别进行了模拟.分析了熔化过程中样品结构组态的变化.模拟结果表明对于不同的自由表面，表面熔化呈现出明显的各向异性行为.Al（110）面在低于熔点的温度之下发生预熔化；（111）与（001）面都出现过热现象.与（111）面不同，（001）面发生过热现象时表面原子层为类液层，而（111）面仍然保持很好的晶格结构，即预熔化的Al（001）面在高于熔点的温度下，仍可以在很长的时间内处于相对稳定的亚稳态.由模拟得到Al的热力学熔点为950 K左右，与实验值基本符合.
2009, 58 (4): 2675-2679.
doi: 10.7498/aps.58.2675
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采用密度泛函理论中的广义梯度近似对C60（CF3）n （n=2，4，6，10）几何结构和电子性质的变化规律进行了计算研究.发现在C60（CF3）4可能稳定存在的三种同分异构体中，具有ppp加成方式的衍生物热力学性质最为稳定；在C60（CF3）6可能稳定存在的三种同分异构体中，具有pppmp加成方式的衍生物热力学性质最为稳定.对C60（CF3）2，C60（CF3）4，C60（CF3）6和C60（CF3）10四种加成衍生物的几何结构分析可知：随着CF3加成个数的增加，C60中的C—C平均键长逐渐变大，笼子与CF3之间连接键CC60—CCF3逐渐变大.对它们的电子结构分析可知，随着CF3加成数目的增多，反应热几乎是线性增加.而C60（CF3）n（n=2,4,6,10）分子的平均反应热在n=6处为极大值，说明C60（CF3）6应该是最容易得到的加成产物.由Mulliken电荷可知，加成的CF3个数越多，CF3与笼子的相互作用也就越强，每个CF3转移到笼子上电荷数也就越多.C60（CF3）n的自旋聚居数分布表明它们均为闭壳层结构.最后，从CF3对分子的前线轨道贡献可知，四种分子的得电子情况和失电子情况均发生在碳笼本身，并不随着CF3个数的增加而发生明显的改变.
2009, 58 (4): 2680-2683.
doi: 10.7498/aps.58.2680
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利用相干态正交化展开法，得到了一维Holstein模型基态能量的解析表达式.为了便于比较，将系统的基态试探波函数逐级展开到三级近似，计算了不同格点、不同耦合强度下的基态能量，在展开到3级近似时，所得结果与数值计算一致.
2009, 58 (4): 2684-2691.
doi: 10.7498/aps.58.2684
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采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法，对Zn1-xMgxO超晶胞和掺杂Al，N后的Zn1-xMgxO超晶胞分别进行了优化计算.结合广义梯度近似计算了Al和N共掺杂后Zn1-xMgxO的能带结构、电子态密度和Mulliken电荷布居分布.计算表明：掺入N原子的2p态电子为Zn1-xMgxO价带顶提供空穴载流子，使Zn1-xMgxO价带顶向高能方向移动；掺入Al原子的3p态电子则与N原子的2p态电子在费米能级附近发生轨道杂化，使费米能级处价带能级展宽，Al和N共掺杂可获得p型Zn1-xMgxO.
2009, 58 (4): 2692-2696.
doi: 10.7498/aps.58.2692
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利用自由空间太赫兹电光取样方法，测量了在高电场下，GaAs中受飞秒激光脉冲激发的电子所辐射出的太赫兹电磁波，发现从样品中辐射出的和电子加速度成正比的太赫兹电磁波电场强度ETHz（t），表现出双极特性.通过分析GaAs中辐射出的太赫兹电磁波的傅里叶变换谱，首次实验上得到在阶跃电场下的GaAs的电子太赫兹功耗谱.研究发现，当电场小于50 kV/cm时，由电子谷间散射引起的负功耗（即增益）的截止频率νc，随着电场的增大而增大；当电场大于50 kV/cm时，负功耗的截止频率νc开始在750 GHz（10 K）附近饱和.
2009, 58 (4): 2697-2701.
doi: 10.7498/aps.58.2697
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采用柠檬酸溶胶凝胶和放电等离子烧结制备了Ca位双掺杂型的BaxAgyCa3-x-yCo4O9烧结体，利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电阻率测试仪等研究了烧结体相组成、取向度、织构及电性能.结果表明：含Ag的掺杂试样中出现了偏离化学计量比分布的Ag单质，掺杂试样取向度随Ba与Ag掺杂量之比x/y的增大而提高，含Ag的掺杂试样取向度低于未掺杂试样，不含Ag的掺杂试样取向度高于未掺杂试样.x=y=01的试样导电机理发生变化.Ba，Ag掺杂量相等的试样保持较低取向度的同时具有较低的电阻率，在973 K时达到最低值（73 mΩcm），而取向度最低的Ag单掺杂试样电阻率在所有试样中最低，在973 K时为63 mΩcm.
2009, 58 (4): 2702-2706.
doi: 10.7498/aps.58.2702
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通过碳热辅助化学气相沉积法，用Au做催化剂在850℃下制备了铟掺杂的氧化锌（In/ZnO）纳米阵列.纳米棒的尺寸均匀，表面光滑，直径约为400 nm，长为2—3 μm.能量色散谱和X射线光电子能谱分析表明, 六棱柱状的纳米阵列中成功地进行了In 的掺杂，含量约为08%.室温光致发光谱显示掺杂后的紫外发射峰位有红移,峰的半高宽变大, 没有观察到绿光发射峰位.拉曼光谱显示出ZnO的峰位有不同程度的偏移，并且有新的峰位出现，这表明In的掺杂有效地取代了部分Zn的晶格.
2009, 58 (4): 2707-2712.
doi: 10.7498/aps.58.2707
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从实验和理论上阐述了氧空位对Co掺杂ZnO半导体磁性能的影响.采用磁控溅射法在不同的氧分压下制备了Zn095Co005O薄膜，研究了氧分压对薄膜磁性能的影响.实验结果表明，高真空条件下制备的Zn095Co005O薄膜具有室温铁磁性，提高氧分压后制备的薄膜铁磁性逐渐消失.第一性原理计算表明，在Co掺杂ZnO体系中引入氧空位有利于降低铁磁态的能量，铁磁态的稳定性与氧空位和Co之间的距离密切相关.
2009, 58 (4): 2713-2719.
doi: 10.7498/aps.58.2713
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研究了存在Rashba自旋轨道相互作用的正多边形量子环的自旋输运特性．采用量子网络的典型方法和Landauer-Büttiker电导公式，严格求解了电子通过正多边形量子环的散射问题，并得到了电导的解析表达式．通过数值计算和解析分析，进一步研究了量子环电导随电子波矢和自旋轨道相互作用强度变化的复杂形式，包括源于自旋轨道耦合相互作用的电导零点系列．特别地，还研究了正多边形环的边数趋近于无穷的极限情形，与直接采用圆环模型获得的结果完全一致．
2009, 58 (4): 2720-2725.
doi: 10.7498/aps.58.2720
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利用平均场近似理论，研究了一个嵌入T型弱耦合双量子点的介观环系统的基态性质. 结果表明，体系中复杂的基态性质源于Kondo效应与Fano效应相互竞争. 当介观环的尺寸达到足以产生完全Kondo共振时，随双量子点间耦合强度的增强，尖锐的持续电流峰出现了，且越发显著，这说明体系中存在着显著的Fano 效应. 但介观环的Kondo共振持续电流峰值却几乎不发生变化，这为测定Kondo 屏蔽云提供了一个新的可能模型.
2009, 58 (4): 2726-2730.
doi: 10.7498/aps.58.2726
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基于紧束缚模型，考虑无序的梯度衰减，研究了无序-有序二维介观环体系中无序梯度及结构尺寸等因素对持续电流的影响.在表面无序区无梯度衰减时，持续电流随无序度的变化先减小后增大，观察到类弹道和局域性的转变.当存在梯度衰减时，无序区部分区域无序度相应减小，对有序区产生较强散射，典型电流比没有无序衰减时偏小.有趣的是，当无序度指数衰减时，上述类弹道和局域性的转变却消失了，揭示了介观实验中能否观察到该转变与无序的梯度分布密切相关.此外，计算表明表面无序渗透的深度和环的宽度对持续电流也有重要影响，呈现奇异的量子尺寸效应.这不同于以前的理论预言.
2009, 58 (4): 2731-2736.
doi: 10.7498/aps.58.2731
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对以热蒸发法制备的超薄Ag薄膜，扫描电子显微镜结果显示其呈纳米尺度的颗粒状，由透射谱测量发现其具有表面等离子体激元特征.检测到不同条件制备纳米Ag薄膜的表面等离子体共振吸收峰的位移规律，且纳米Ag材料具有选择性的透过、反射特性.通过不同的制备条件，得到了在长波范围内透过率超过90％、在表面等离子体共振峰值位置处反射率接近50％且峰位可调的光学薄膜材料.这种薄膜材料有望成为应用在薄膜太阳电池中间层中具有潜在性光管理功能的光学薄膜材料.
2009, 58 (4): 2737-2741.
doi: 10.7498/aps.58.2737
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对制备的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管（SBD）进行了γ射线辐照试验，并在辐照过程中对器件分别加0和-30?V偏压.经过1?Mrad（Si）总剂量的γ射线辐照后，不同辐照偏压下的Ni/4H-SiC肖特基接触的势垒高度和理想因子没有退化，SiC外延层中的少子寿命也没有退化.辐照后器件的反向电流下降，这是由于器件表面的负界面电荷增加引起的.研究表明，辐照偏压对Ni/4H-SiC SBD的辐照退化效应没有明显的影响.
2009, 58 (4): 2742-2745.
doi: 10.7498/aps.58.2742
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采用X射线衍射和X射线光电子能谱实验手段对不同厚度的NiTi薄膜相变温度的变化进行了分析.结果表明在相同衬底温度和退火条件下，3?μm厚度的薄膜晶化温度高于18?μm厚度的薄膜.衬底温度越高，薄膜越易晶化，退火后薄膜奥氏体相转变温度As越低.薄膜的表面有TiO2氧化层形成，氧化层阻止了Ni原子渗出；膜与基片的界面存在Ti2O3和NiO.由于表面和界面氧化层的存在，不同厚度的薄膜内层的厚度也不同，因而薄膜越薄，Ni原子的含量就越高.Ni原子的含量的不同会影响薄膜的相变温度.
2009, 58 (4): 2746-2751.
doi: 10.7498/aps.58.2746
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研究了预先热磁处理对Ni503Mn287Ga21单晶的磁学和力学性能的影响.首先将样品加热到居里温度之上让其冷却，冷却方式分为两种：一种是施加一定大小的磁场从高于居里温度冷却至室温，另一种是在样品经历顺磁-铁磁相变后但还未发生奥氏体-马氏体相变前施加相同大小和方向的磁场并冷却至室温.室温时的拉伸-压缩实验结果表明单晶样品在经历前一种处理后，其可逆应变、磁化强度的变化 （ΔM）比后一种处理的相应值要小很多.在后一种热磁处理的样品中，顺磁-铁磁相变发生后形成了自发磁畴，但这种磁畴不具有择优取向.在顺磁-铁磁相变结束后施加磁场，容易导致择优的马氏体准单畴出现，从而表现出大的可逆应变和ΔM.但对于前者，我们认为样品从居里温度降到室温过程中，其中的磁畴在相同的磁场作用下获得择优生长，形成大磁畴，导致磁诱导的强各向异性.这种择优取向的大磁畴在随后马氏体相变期间影响着马氏体的自发排列方式，不利于马氏体准单畴的出现，结果导致较小的可逆应变和ΔM.
2009, 58 (4): 2752-2756.
doi: 10.7498/aps.58.2752
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采用第一性原理方法研究了Ag原子链的结构稳定性和磁学性质.在结构稳定性方面,计算了线性链、平面之字型、梯型和三条线性原子链组成的T型等链式结构.结果表明,线性原子链的结合能最小，结构最不稳定性；T型结构的结合能最大，结构最稳定.所有这些一维结构的原子间键长都小于Ag体材料的键长，表明一维下原子间的成键比体材料时更强.对Ag线性原子链的磁性计算表明，线性Ag原子链在平衡状态下并不表现出磁性,但是当原子链的原子键长被压缩了约52%时，体系可表现出铁磁性.通过Stoner判据和原子轨道相互作用图像，解释了这种磁性出现的原因.
2009, 58 (4): 2757-2761.
doi: 10.7498/aps.58.2757
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用铁磁畴壁模型研究了非补偿界面铁磁/反铁磁双层膜中冷却场（包括大小及其方向）对交换偏置场hE的影响.结果表明：当冷却场的方向与反铁磁层磁易轴一致时，hE大小与冷却场大小无关.当冷却场的方向偏离磁易轴时，hE的大小随偏离角度的增大有缓慢的改变，但当冷却场的方向偏离到临界角度γc处，hE的大小发生突变，其γc的大小随冷却场的增大而增大.特别是当冷却场的偏离角度大于γc后，hE出现由负转正的现象，其转变点还与冷却场的大小有关.另外，hE与铁磁层原子层数NF的关系会发生由hE∝N-1F向hE∝N-λF的转变，其中λ>1.其发生转变的条件与NF、冷却场大小和方向密切相关.
2009, 58 (4): 2762-2767.
doi: 10.7498/aps.58.2762
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新畴成核是外加低场下铁电体中铁电畴反转的一个重要的过程.首先介绍了新畴成核的经典模型，采用该模型研究了铁电畴反转的新畴成核过程，发现理论计算的成核速率与外场关系和实验观测结果不一致.在Tagantsev模型的基础上，选取不同的成核形状对新畴成核的经典模型进行了改进，并获得了和实验观测相符的理论计算结果.
2009, 58 (4): 2768-2771.
doi: 10.7498/aps.58.2768
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采用湿化学法制备了铒掺杂氧化钇上转换纳米粉体材料.研究了不同掺杂浓度、掺杂元素种类对材料显微结构、物相组成和光谱特性的影响.结果表明，通过控制掺杂元素的种类、掺杂浓度可以实现对光谱性能（包括光谱反射系数和上转换光谱）的调控.实验表明，该材料对106 μm激光具有较好的吸收性能.
2009, 58 (4): 2772-2775.
doi: 10.7498/aps.58.2772
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对含白噪声的1/f分形信号小波变换系数的方差随尺度变化的关系进行适当的变换，提出了一种基于最小二乘法的估计半导体激光器1/f噪声参数的新方法.实验表明，该方法可以有效地提取出淹没在白噪声中的激光器1/f噪声，而且估计出的噪声信号的功率谱与对比仪器的测量结果有较好的一致性.
2009, 58 (4): 2776-2780.
doi: 10.7498/aps.58.2776
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采用高温固相法合成P掺杂的BaMgAl10O17:Mn2+荧光粉，其中P通过（NH4）2HPO4引入.利用X射线衍射谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、能量色散谱、真空紫外光谱等研究了P掺杂对BaMgAl10O17:Mn2+晶体结构、微观形貌、发光性能等的影响.研究结果表明：（NH4）2HPO4具有助熔剂的作用，它的加入有助于荧光粉的晶化，改善荧光粉的形貌.P掺杂进入晶格，使得晶胞参数变小，从而改变了Mn2+的晶体场环境，引起发射光谱蓝移，色坐标x值降低.P掺杂能有效提高基质对真空紫外线的吸收，从而提高真空紫外激发下的发光强度.
2009, 58 (4): 2781-2784.
doi: 10.7498/aps.58.2781
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采用新型有机吡啶盐trans-4-［p-（N-hydroxyethyl-N-methylamino）styryl］-N-methylpyridinium iodide （ASPI）与有机小分子８-羟基喹啉铝（Alq3）组成能量传递体系，掺杂于惰性聚合物聚甲基丙烯酸脂（PMMA）薄膜中作为增益介质，利用分布布拉格反射镜（DBR）和金属Ag层作为反射镜，制备了垂直微腔结构的有机半导体固体激光器.在纳秒脉冲激光抽运下研究了该有机微腔的受激发射特性，观测到峰值位于600 nm处谱半高全宽为243 nm的单模激光出射;同时观察到明显的激光能量阈值特性，单脉冲的受激发射能量阈值为8?J.-----------------2009年《
》第58卷第4期第2781-2784页一文，由于作者的责任，故撤销该文。
2009, 58 (4): 2785-2791.
doi: 10.7498/aps.58.2785
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利用飞秒脉冲激光沉积法在n-Si（100）单晶衬底上制备了ZnO薄膜, 分析了衬底温度、激光能量、氧压及退火处理对薄膜结构和光学性能的影响. X射线衍射结果表明, 当激光能量为15?mJ、氧压为10?mPa时, 80?℃生长的薄膜取向性最好. 场扫描电子显微镜结果显示薄膜的晶粒尺寸随激光能量的增加而减小、随衬底温度的升高而增大且退火后明显变大. 紫外-可见透射光谱显示薄膜具有90%以上的可见光透过率.光致发光谱表明当氧压为10 mPa时,除了ZnO的紫外本征峰外, 还有一波长为410 nm的强紫光峰, 当氧压增至20 mPa以上, 所有缺陷峰均消失, 只有376 nm处的紫外本征峰. 与纳秒激光法所制备的薄膜特性进行了比较, 结果表明, 虽然纳秒激光沉积所制备的薄膜具有更高的c轴取向度, 但飞秒激光沉积制备的薄膜具有更好的发光性能.
2009, 58 (4): 2792-2796.
doi: 10.7498/aps.58.2792
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介绍了利用电子束蒸发技术在蓝宝石光纤端面上生长具有良好表面形貌和晶体结构的ZnO薄膜方法.不同测试温度（室温至773 K）条件下的透射光谱显示，蒸镀在蓝宝石光纤端面上的ZnO薄膜，其光学吸收边随温度升高而发生红移现象，且禁带宽度和热力学温度之间满足Eg（T）=340-491×10-4T的关系.这为今后进一步利用ZnO薄膜的禁带宽度检测相应的环境温度，研制以ZnO薄膜为敏感材料的新型宽量程光纤温度传感器打下了良好的基础.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2009, 58 (4): 2797-2803.
doi: 10.7498/aps.58.2797
摘要 +
利用KKSO多相场模型对定向凝固共晶CBr4-C2Cl6合金的三维恒速及变速生长过程进行了研究，再现了不同抽拉速度下共晶形态演化及选择过程，建立了形态选择图，研究了变速过程的界面平均生长速度及界面平均过冷度的变化.结果表明，变速前后的形态选择与恒速下的形态选择一致；变速过程的形态演变、界面平均生长速度和界面平均过冷度的变化均产生滞后效应；界面平均生长速度和界面平均过冷度之间的关系与理论结果符合较好.
2009, 58 (4): 2804-2811.
doi: 10.7498/aps.58.2804
摘要 +
活性细胞的内部过程是一个内在的随机过程，而细胞内分子丰度的波动对细胞的生长和发育会产生重大影响. 对生化网络（包括信号转导网络和代谢网络）的典型构建子块，采用统一的生化反应模式，应用线性噪声逼近理论刻画出噪声传播的一般机制：信号转导网络中存在噪声传播，且噪声强度满足加和规则；代谢网络中没有噪声传播，稳定态处物种分子数的分布相互独立. 这为理解细胞内部过程奠定了理论基础.
2009, 58 (4): 2812-2819.
doi: 10.7498/aps.58.2812
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将优化控制理论和多组态含时Hartree（MCTDH）方法相结合，建立了适合于MCTDH方法的计算具有平面结构的PTCDA分子的多自由度振动量子模型，研究了在PTCDA分子激发后从分子激发态回落至分子基态的动力学过程.在理论上分析了约化目标态产生率与激发脉冲、分子的演变时间及优化场的有效能量之间的关系，对分子在各个振动坐标下波函数的振动分布做了分析与比较.研究发现，增加分子的回落演变时间在提高目标态产生率的同时可以使优化激光控制场的强度降低，这为实验上用低能量激光最大程度地实现目标态提供了有效手段.
2009, 58 (4): 2820-2828.
doi: 10.7498/aps.58.2820
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以较大粒径的聚苯乙烯或SiO2胶体微球的单层有序薄膜作基膜，较小粒径的SiO2微球作第二层，用分步旋涂法快速制备了二元双层胶体微球复合有序薄膜.膜中小粒径微球与大粒径微球的粒径比γ=020—056，大粒径与小粒径微球的排列方式可表示为LSx（x=1，2，…，13）.旋涂速度、旋涂时间、微球悬浮介质的黏度、悬浮液中微球的数密度、旋涂衬底的可润湿性等因素均会影响旋涂组装胶粒薄膜的质量.在旋涂衬底能够被胶体微球悬浮介质完全润湿的前提下，适宜的胶体微球数密度、旋涂速度、旋涂时间是旋涂组装有序薄膜的必要条件.
2009, 58 (4): 2829-2835.
doi: 10.7498/aps.58.2829
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运用AMPS-1D（Analysis of Microelectronic and Photonic Structures） 程序系统分析了前端接触（铟锡氧化物）的势垒分别对非晶硅和微晶硅太阳电池性能的影响，比较了两种影响的差异并分析了具体原因. 研究表明：与微晶硅相比，非晶硅受铟锡氧化物功函数ΦITO的影响更加显著. 随着ΦITO的增加非晶硅的各项物理性能（如太阳电池效率、填充因子等）得到明显改善，而微晶硅的各项参数虽然也随ΦITO增加而改变，但更容易趋于饱和. 模拟结果显示，在实际的太阳电池装备过程中可根据前端电极的性能来选择合适的p型硅材料.
地球物理学、天文学和天体物理学
2009, 58 (4): 2836-2842.
doi: 10.7498/aps.58.2836
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各向异性、双相孔隙以及非均匀性是描述油气储层时应综合考虑的. 结合随机介质理论和双相介质模型建立了双相各向异性随机介质模型，采用伪谱法模拟了双相各向异性随机介质地震波场，结果表明：双相各向异性随机介质地震波场存在散射波、旅行时扰动等复杂的波场特征，这些特征强烈依赖于随机介质模型参数. 在大非均匀空间尺度下，非均匀幅度主要影响波的旅行时扰动；在小非均匀空间尺度下，非均匀幅度主要影响波的散射. 该研究使人们有可能在统计意义下反演油气储层的非均匀特征，有益于加深对地震波在油气储层中传播规律的认识.
2009, 58 (4): 2843-2852.
doi: 10.7498/aps.58.2843
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采用蒙特卡罗方法，分析了南京市1961年—2000年40?a日观测温度资料中的高温破纪录事件的统计规律，并比较了20世纪全球变暖和南京市近40年来区域变暖背景对其统计规律的影响. 理论分析和蒙特卡罗模拟结果均表明：近40年来南京市第ｋ个高温破纪录事件的最概然发生强度与k（k=1,2,3,\:）呈线性增长，而年发生高温破纪录事件的频率随时间t呈1/（t+1）的衰减趋势，且平均温度高的年份，发生高温破纪录事件的概率较大，反之，概率较小. 结果还表明：20世纪的全球变暖速率（ｖ=0.006?℃/a）和南京市区域的变暖速率（ｖ=0.017?℃/a）在短期内还不至于引起高温破纪录事件的发生强度和发生频率有明显变化，但持续变暖最终将会使年发生高温破纪录事件的频率渐渐地收敛于一个常数，近似等于变暖速率的值. 此外，还研究了日温度之间的自相关和方差变化对高温破纪录事件的影响，研究发现异方差和弱的自相关对高温破纪录事件的发生强度和概率的影响基本可以忽略.
2009, 58 (4): 2853-2861.
doi: 10.7498/aps.58.2853
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利用固定阈值法研究了Lorenz系统极端事件序列的长程相关性特征.研究结果表明：不同阈值标定的极端事件序列具有长程相关性，且标度指数α比较接近，但都比Lorenz系统略小.不同的初值对极端事件序列的长程相关性影响不大，即对初值不敏感性，但Lorenz系统的长程相关性随着控制参数的增大而明显减弱.通过与高斯白噪声序列对比研究发现，Lorenz系统极端事件序列具有较好的记忆性特征.最后采用国家气候中心194个测站1957年—2004年日最高气温观测资料进行分析，揭示了实际气象要素中存在类似的规律.
2009, 58 (4): 2862-2871.
doi: 10.7498/aps.58.2862
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近似熵（ApEn）被认为是一种有效的动力学结构突变检测方法. 将一种新的动力学结构检测方法——滑动去趋势波动分析（MDFA）与ApEn的检测结果进行了比较，检验了新方法的性能. 结果表明，新方法的检测结果几乎不依赖于子序列的长度，而ApEn虽然能在一定程度上识别系统的动力学结构突变，但其检测结果依赖于子序列长度，且不能准确地检测出突变点的位置. 因此，相对于ApEn方法而言，MDFA方法更适合于动力学结构突变检测，其优越性是显而易见的.
