Vol. 59, No. 7 (2010)
2010年04月05日
总论
2010, 59 (7): 4403-4408.
doi: 10.7498/aps.59.4403
摘要 +
利用匹配法构造了一类奇摄动非线性方程Robin问题激波解的渐近表示式. 得出了激波在边界附近出现的条件.
2010, 59 (7): 4409-4412.
doi: 10.7498/aps.59.4409
摘要 +
讨论了一类具有双参数的非线性反应扩散方程奇摄动初始边值问题. 在适当的假设下, 构造了解的渐近展开式并讨论了它的渐近性态.
2010, 59 (7): 4413-4419.
doi: 10.7498/aps.59.4413
摘要 +
以辅助方程法为基础,给出第二种椭圆方程解的非线性叠加公式,借助符号计算系统Mathematica获得了广义Boussinesq方程的无穷序列新精确解.这里包括无穷序列Jacobi椭圆函数精确解、无穷序列孤立波解和无穷序列三角函数解.该方法在构造非线性发展方程无穷序列精确解方面具有普遍意义.
2010, 59 (7): 4420-4425.
doi: 10.7498/aps.59.4420
摘要 +
利用投射方程法和变量分离法,得到了(3+1)维Burgers系统的变量分离解(包括孤波解、周期波解和有理函数解).根据孤波解和有理函数解,构造出Burgers系统新颖的局域结构,例如瞬内嵌孤子和瞬锥形孤子.
2010, 59 (7): 4426-4433.
doi: 10.7498/aps.59.4426
摘要 +
针对非线性、非高斯环境下具有不确定动态模型参数的系统状态估计问题,提出了一种新颖的区间衍生粒子滤波算法.该算法利用区间滤波生成的重要性密度函数,在系统状态转移概率密度的基础上,融入最新的系统观测数据,从而提高了对系统状态后验概率的逼近程度.为了进一步提高算法的实时性,提出一种类似光子衍射的粒子衍生过程,进而缓解了滤波精度与运算量之间的矛盾.通过陀螺/星敏感器组合定姿问题验证了该算法的有效性和鲁棒性.
2010, 59 (7): 4434-4436.
doi: 10.7498/aps.59.4434
摘要 +
Rosenberg问题是一个典型而不太复杂的非完整系统问题.本文利用非完整系统的Noether对称性理论来求这个非完整力学问题的守恒量,进而得到问题的最终解.
2010, 59 (7): 4437-4441.
doi: 10.7498/aps.59.4437
摘要 +
从正则变换入手,讨论经典力学中正则变换的辛描述,得到了正则变换的条件,给出了热力学系统满足正则变换条件的证明,同时给出了在辛体系下电磁波导的正则变换的物理意义.通过正则变换给出在辛体系下力学、热力学、电磁学公式的相似性,在统一理论方面做出有益探讨.
编辑推荐
2010, 59 (7): 4442-4452.
doi: 10.7498/aps.59.4442
摘要 +
为充分克服以往直立防波堤上立波波浪力的内在局限性和刻画直立防波堤堤前的多色多向波,提出一种可包含经典二维长峰波解和三维单色单向短峰波解的部分反射的三阶双色双向水波理论,并从中推断出适用于高阶多色多向波系统的一项普适法则——偶数阶频率为零,奇数阶频率个数构成一等比数列.
2010, 59 (7): 4453-4459.
doi: 10.7498/aps.59.4453
摘要 +
研究了在真空辐射场作用下,两个V型三能级原子系统的纠缠随时间的演化特性.发现当两原子间距较远,自发辐射会导致纠缠退化,甚至导致纠缠突然死亡,而原子激发态衰变的速率会影响纠缠死亡的时间;当两原子间距非常小,由于原子间的合作效应,死亡后的纠缠会在一段时间后复苏,初始的纠缠和复苏的纠缠由不同的原因引起.
2010, 59 (7): 4460-4465.
doi: 10.7498/aps.59.4460
摘要 +
研究了一个非线性二极管系统构成的不可逆热机的性能,它是由分别处于两个温度不同的热库中,完全相同的两个非线性二极管反向连接后并联上一个电容器组成的.运用非线性系统涨落理论计算出从两个热库中吸收的热流,考虑热漏损失后得出热机的功率和效率.通过数值模拟可以绘出热机的性能特征曲线以及优化性能参数随两热库温度比等主要参量的特征曲线.分析了二极管的非线性强度、热漏损失和温度比对热机性能特性的影响. 最后,讨论了理想二极管热机的性能特征.
2010, 59 (7): 4466-4471.
doi: 10.7498/aps.59.4466
摘要 +
建立了一个内部棘轮模型,即将一个自由系统耦合到一个具有非对称周期结构的亚系统上,而后者处于一个热浴环境之中.计算了一个周期信号以两种方式驱动粒子的平均速度,并与相同参数下外部棘轮的结果进行了比较.结果表明,内部棘轮中的粒子定向流的极大值大于外部棘轮的;在相同温度下,内部棘轮中粒子更容易产生定向运动.
2010, 59 (7): 4472-4479.
doi: 10.7498/aps.59.4472
摘要 +
提出了一种基于视神经网络的实时检测混沌时间序列中的奇异点算法,设计了视神经网络奇异点检测器(RNNND);然后设计了基于反向传播(BP)神经网络和径向基函数(RBF)神经网络的混沌时间序列奇异点检测器.利用Lorenz理论模型产生的时间序列和实测输油管道压力时间序列分别检验了这3个奇异点检测器在抗干扰能力、检测微弱信号能力和运算速度等方面的性能.仿真和分析表明,RNNND具有良好的检测精度和较快检测速度.最后详细分析了3种奇异点检测器优缺点并给出了适用场合.
2010, 59 (7): 4480-4484.
doi: 10.7498/aps.59.4480
摘要 +
脑电信号具有长程幂律相关性及多重分形的标度特性,并随生理病理状态改变.本文首次针对睡眠脑电信号应用单重分形去趋势波动分析(detrended fluctuation analysis,简记为DFA)方法与多重分形奇异谱对睡眠脑电信号的标度特征进行系统的对比研究.发现DFA标度指数α对于不同导联和样本组间的差异较为敏感,随睡眠状态的变化不规律;而多重分形奇异强度区间Δα随睡眠状态的变化更为规律,睡眠Ⅰ期至Ⅳ期不断增大,并且导联间差异和样本组间差异均较小.多重分形Δ
2010, 59 (7): 4485-4489.
doi: 10.7498/aps.59.4485
摘要 +
在具有稳定次阈值振荡特性的二维映射神经元模型中, 研究了在没有外界输入信号时噪声对体系动力学的影响. 通过数值计算发现了当体系的确定性动力学处于静息状态时, 噪声可以诱导出神经元膜电位的随机振荡, 而且随着噪声强度的变化, 这种振荡的相干性具有两个极大值. 另外我们还研究了当体系的确定性动力学处于稳定次阈值振荡及神经脉冲状态时的噪声效应, 结果表明噪声对体系动力学的影响与其确定性动力学的分岔特性密切相关.
2010, 59 (7): 4490-4498.
doi: 10.7498/aps.59.4490
摘要 +
从研究驾驶员行为入手,分析了驾驶员行为作用机理,并结合元胞自动机(CA)模型,将与车辆自身速度、相对速度、车间距和安全车间距有关的驾驶员行为作用机理引入CA模型(简称ACA).并利用ACA模型进行微观交通仿真观察到亚稳态、相分离和回滞现象,并将ACA模型与只考虑车辆自身速度和车间距的CA模型(简称BCA)的仿真结果进行比较可得:宏观方面,从最大车流量、稳定性和堵塞消溶效率三方面进行对比,ACA模型的仿真结果显示有更高并更接近实测数据的最大流量值,有更强的稳定性,堵塞消溶的效率更高;微观方面,从车辆速度波动
2010, 59 (7): 4499-4507.
doi: 10.7498/aps.59.4499
摘要 +
基于元胞自动机对视线受影响的行人疏散流进行仿真研究.模型根据行人视野半径将疏散空间划分为可见安全出口区域、可见墙壁区域和盲目区域;利用两个动态参数描述行人在不同移动区域内的疏散特征,从而决定行人的行为选择,包括行人定向移动、沿墙移动和正常疏散移动等行为.仿真研究了行人在墙壁上存在疏散指示标志的疏散空间内,视线受影响时采用随机定向寻墙沿墙移动疏散策略的情况下,行人视野半径对行人疏散时间的影响.研究表明,行人疏散时间不仅受行人视野半径的影响,而且还与安全出口的宽度和安全出口利用率有关.
2010, 59 (7): 4508-4513.
doi: 10.7498/aps.59.4508
摘要 +
H2+He流体混合物在高温高压下由于氢的离解化学反应形成由H2,H,He三种粒子构成的混合体系,此时粒子间的相互作用较为复杂,离解能也会由于粒子间的这种复杂相互作用而降低.本文利用自洽流体变分理论来研究部分离解区H2+He流体混合物的高温高压物态方程,模型考虑了各种粒子间的相互作用及由温致和压致效应引起的离解能降低的自洽变分修正,并通过自洽流体变分过程对非理想的离解平衡方程求解得到粒子数密度分布,进而对自由能求导获得体系的热力学状态参量.计
2010, 59 (7): 4514-4523.
doi: 10.7498/aps.59.4514
摘要 +
为了分析国际石油价格波动的变化特征,依据粗粒化方法,将1986年1月2日至2009年11月17日美国西得克萨斯原油现货逐日离岸价格转化为由3个表示涨落字符{R,e,D}构成的102种5字串组成的价格波动状态为网络节点(即连续5天的价格波动组合),按照时间顺序连边,构建原油价格有向加权波动网络,用复杂网络拓扑结构记录原油价格波动周涨落的信息,计算网络的度与度分布、聚类系数、最短路径长度等动力学统计量.结果表明,石油价格序列的波动网络节点度与累积度分布、节点度值与秩呈幂律分布,前32个节点(模态)的节点度值比
2010, 59 (7): 4524-4529.
doi: 10.7498/aps.59.4524
摘要 +
本文优化设计和外延生长了一种单行载流子(UTC)光电探测器有源区结构,并且采用微电子工艺制备了台面尺寸为30 μm的UTC光电探测器.同时,采用了漂移-扩散模型对该有源区结构进行了理论模拟,从载流子浓度和空间电场角度重点分析研究了空间电荷屏蔽效应对UTC光电探测器直流饱和特性影响的物理机理.UTC光电探测器理论模拟结果与实测数据基本相符.
2010, 59 (7): 4530-4534.
doi: 10.7498/aps.59.4530
摘要 +
对新型条形辐射探测芯片的吸收膜层进行了理论分析,并且在金刚石材质的探测芯片上采用电镀方法制备了镍磷黑吸收膜.辐射探测芯片的膜层吸收分析表明,芯片吸收膜层的吸收率正比于表面粗糙度.通过对辐射吸收膜层设计与制作工艺的研究,制备出一种用于条形辐射探测芯片的镍磷黑吸收膜,通过测量其表面形貌结构,表明该膜层具有50 nm—1.5 μm范围的微结构;红外吸收测试表明其吸收率在1.4—8 μm波段为0.989以上,从而提高了辐射探测芯片的性能.
核物理学
2010, 59 (7): 4535-4541.
doi: 10.7498/aps.59.4535
摘要 +
上海光源软X射线谱学显微实验站(BL08U)可实现30 nm空间分辨的元素探测功能.实验中,对样品内要标识元素的吸收边附近两个能量(E1和E2,且E1>E2)分别进行扫描成像,然后将这两幅吸收图上对应像素点的光密度相比,得到的相比双能衬度图像可有效地显示该元素的空间分布信息.相对于另一种常用的相减双能衬度图像分析法,这种方法对元素空间分布的显示更为
原子和分子物理学
2010, 59 (7): 4542-4546.
doi: 10.7498/aps.59.4542
摘要 +
分别采用QCISD/6-311G和QCISD/6-311++G(df)方法,对MgB和MgB2分子的微观结构进行理论计算.在此计算基础上,运用多体展式理论方法,推导出MgB2分子的解析势能函数,其等值势能面图准确再现了MgB2分子的结构特征及势阱深度,并讨论了B+MgB和Mg+BB分子反应的势能面特征.这些结果可用于微观反应动力学的研究.
2010, 59 (7): 4547-4555.
doi: 10.7498/aps.59.4547
摘要 +
从第一原理出发计算原子结构有多种理论方法,它们都是基于变分原理的,其关键是构建一组最适合描述真实物理体系的且适用于变分原理的准完备基.本文阐明了如何利用全相对论计算程序GRASPVU,通过单组态Dirac-Fock计算以及多组态Dirac-Fock自洽场计算建立准完备基.然后利用该准完备基进行组态相互作用计算以充分考虑关联作用;在此基础上,进一步考虑电磁相互作用的延迟效应和量子电动力学等修正.该准完备基对原子结构和电磁跃迁等物理量可进行精密的理论计算.最简单的He体系的能级和跃迁速率等物理量的计算值与目前
2010, 59 (7): 4556-4563.
doi: 10.7498/aps.59.4556
摘要 +
采用包含Davidson修正的多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法结合6-311++G(3df,3pd)基组计算了LiC分子基态(X4Σ-)以及五个低电子激发态(a2Π, b2Δ, c2Σ-, d2Σ+, A4
2010, 59 (7): 4564-4570.
doi: 10.7498/aps.59.4564
摘要 +
本文对原子在波长为2000 nm、脉宽为12.5 fs的中红外驱动脉冲和脉宽为1.3 fs的紫外控制脉冲叠加形成的组合场中产生的高次谐波进行了研究.通过组合场驱动氦原子得到了谱宽为230 eV的超连续谱.利用组合场产生的谐波比单独利用中红外脉冲产生的谐波的强度高了3个量级.对超连续谱进行滤波并调节组合场中两束激光的延迟时间,可以直接产生100 as的单个脉冲.我们发现超连续谱的宽度和位置几乎不会因为驱动场和控制场强度的变化而改变,这种性质有利于从实验上获得单个宽谱阿秒脉冲.
2010, 59 (7): 4571-4576.
doi: 10.7498/aps.59.4571
摘要 +
利用Nd: YAG激光器输出的532 nm激光束对位于空气中的标准变形铝合金样品进行烧蚀产生了激光诱导等离子体.对测量的230—440 nm波长范围的光谱进行了谱线标定,同时基于自由定标方法对样品成分进行了定量分析,确定了样品中的元素含量.分析结果与标准值具有较好的一致性.
2010, 59 (7): 4577-4583.
doi: 10.7498/aps.59.4577
摘要 +
本文将孙卫国等建立的精确计算双原子分子离解能的解析表达式作为分子振动能级正确收敛的重要物理判据,应用代数方法,进一步研究了重要的碱金属Li2的5个电子态的完全振动能谱和离解能,获得了这些电子态的精确振动光谱常数,同时也得到了包括接近分子离解极限在内的完全振动能谱和与实验值符合得很好的理论离解能.这些计算结果为许多需要这些电子态振动数据的研究领域提供了重要的研究数据.
2010, 59 (7): 4584-4590.
doi: 10.7498/aps.59.4584
摘要 +
利用低速高电荷态Xeq+和Pbq+离子对在蓝宝石衬底上生长的GaN晶体膜样品进行辐照,并利用X射线光电子能谱(XPS)对样品表面化学组成和元素化合态进行了分析.结果表明,高电荷态离子对样品表面有显著的刻蚀作用; 经高电荷态离子辐照的GaN样品表面氮元素贫乏而镓元素富集; 随着入射离子剂量和所携带电荷数的增大,Ga—Ga键相对含量增大; 辐照后,GaN样品中Ga—Ga键对应的Ga 3d5/2电子的束缚能偏小
2010, 59 (7): 4591-4597.
doi: 10.7498/aps.59.4591
摘要 +
多体刚性椭球模型是一种比较精确的描述氦原子与钠分子碰撞的理论模型.本文用多体刚性椭球模型计算了不同能量下He的同位素原子3He,4He,7He,10He与Na2分子碰撞的转动激发积分散射截面,表明增加椭球等势面个数可以得到更准确的转动激发积分散射截面;总结出3He,4He,7He,10He-Na2
2010, 59 (7): 4598-4601.
doi: 10.7498/aps.59.4598
摘要 +
采用密度泛函理论中的广义梯度近似对(SiO2)n-(n≤7)负离子团簇的几何构型进行了优化,并对能量和频率进行了计算. 通过对计算结果的分析发现, 与近邻尺寸的团簇比较, (SiO2)4-团簇最低能量结构更加稳定; (SiO2)n-(n≥4
唯象论的经典领域
2010, 59 (7): 4602-4606.
doi: 10.7498/aps.59.4602
摘要 +
本文提出了工作在X波段的单面双S型异向介质结构,在仿真、实验两个方面对这种新型异向介质的异向特性进行了验证.实验和仿真结果均表明,这种新型的异向介质结构在这一工作频率下具有负折射特性.这种新型的异向介质具有两个优势:更加便于制造和便于添加可控器件使单面异向介质成为可控异向介质.
2010, 59 (7): 4607-4611.
doi: 10.7498/aps.59.4607
摘要 +
基于Maxwell方程组在坐标变换下的协变性,利用柱坐标变换以及开口谐振环周期排列而形成的超材料设计了一个工作于10.14 GHz频率下的隐形结构.采用一种新型快速实验方案测量微波信号强度.实验结果表明在外围增加了隐形结构之后,圆柱金属的阴影和散射效应都被削弱,得到了预期的隐形效果.该实验系统降低了系统的结构复杂性并缩短了实验周期,为该领域的研究提供了一种新的简单有效的实验方案.
2010, 59 (7): 4612-4619.
doi: 10.7498/aps.59.4612
摘要 +
损耗介质波导对提高回旋行波管放大器的稳定性等性能具有积极的作用.本文基于损耗介质波导中工作模式的场表达式,推导出电子回旋脉塞互作用线性理论.通过系统的数值计算发现损耗介质波导与光滑金属圆波导中的工作模式从场型分布和色散关系上都具有一一对应关系;通过Laplace变换,利用互作用线性理论计算工作模式的起振场型和阈值,并研究互作用系统磁场、电流和介质层对放大特性的影响.这些研究成果对促进损耗介质在回旋行波管放大器中的运用和高稳定性回旋行波管放大器的发展具有积极的作用.
2010, 59 (7): 4620-4625.
doi: 10.7498/aps.59.4620
摘要 +
阐述了长脉冲高功率微波驱动源模块化的实现思想,分析了快直线变压器的铁磁损耗与激磁电流之间的关系,研究了系统输出波形畸变的主要因素,并通过工程实验取得了功率为数GW、重复频率为数十Hz、脉冲前沿约40 ns的长脉冲电子束流输出,从而为重复频率长脉冲模块化高功率微波驱动源的研制提供了新思路.
2010, 59 (7): 4626-4633.
doi: 10.7498/aps.59.4626
摘要 +
提出利用准矩形截面带状电子束传输强电流.相对于目前广泛采用的椭圆形截面带状电子束,在大横纵比,即电子束的宽度(横向)远大于厚度(纵向)的情况下,其厚度沿横向更加均匀,利用冷阴极爆炸发射容易产生.该电子束利于高功率微波发生器中腔体模式的控制和束波作用效率的提高,如果利用模块化的结构还可使阴极及聚焦磁铁在宽度上的扩展更加容易.首先给出了准矩形截面带状电子束空间电荷场的典型分布,然后根据该分布和束匹配的方法对相互独立的周期会切磁铁和边聚焦磁铁分别进行了设计.其中边聚焦磁铁的磁化方向与以往的纵向不同,为横向磁化,
2010, 59 (7): 4634-4639.
doi: 10.7498/aps.59.4634
摘要 +
计算了圆形、矩形激光光斑对于激光扫描显示系统中散斑对比度的影响.对于圆形光斑,当光斑尺寸大于散射表面相关长度时,得到的散斑对比度随着光斑尺寸变小而下降;当光斑尺寸接近表面相关长度大小时,由于光斑中包含的散射颗粒变少,得到的是非高斯散斑,散斑的对比度反而会变大;随着激光斑进一步变小,由于镜面反射效果散斑的对比度会很快下降.对圆形光斑部分结果给出了实验验证.为了保证光斑中有足够的散射颗粒,只在一个方向压窄光斑,分别计算了平行于扫描方向和垂直于扫描方向压窄光斑得到的散斑对比度.平行于扫描方向压窄光斑,散斑的时间
2010, 59 (7): 4640-4645.
doi: 10.7498/aps.59.4640
摘要 +
对实验测量的PbB4O7晶体样品的太赫兹(1012 Hz)光谱、拉曼光谱以及红外—可见—紫外光谱进行了分析.在0.25—2.5 THz波段介电函数随频率变化曲线ε(ν)出现共振型尖峰.四方面的分析表明PbB4O7晶体中存在软光学声子:1)介电函数随频率的变化曲线ε(ν)满足LST(Lyddane-Sachs-Teller)关系;2)在共振峰的频率附近(3.10
2010, 59 (7): 4646-4655.
doi: 10.7498/aps.59.4646
摘要 +
令物体表面为散射面,参考光及重建光为球面波,详细研究了离轴数字全息物光场重建平面的光波场.导出物光、共轭物光及零级衍射光分布与光学系统参数的关系.根据彩色数字全息的特点,提出抑制零级衍射干扰的光学系统设计方法,并且对一种能够避免插值误差的波面重建算法进行了优化研究,给出了相应的实验证明.
2010, 59 (7): 4656-4660.
doi: 10.7498/aps.59.4656
摘要 +
采用计算机模拟技术,研究了激光全息干涉光学格点从一维、二维到三维的简易空间变换.采用镜像添加光束技术,改变光束配置,可以较容易地实现干涉场光学格点从二维到三维的空间变换.进一步研究发现,若改变入射光束的偏振方向,干涉场可由三维结构变为一维层状结构,并且层状结构周期最小可达半个光波长.本文对全息光刻制作各种空间维度,尤其是光学波段禁带的光子晶体提供了简捷可行的实验技术思路.
2010, 59 (7): 4661-4671.
doi: 10.7498/aps.59.4661
摘要 +
研究了三参数的压缩算符产生的广义压缩粒子数态的非经典性质及其在光子损失通道中的退相干问题.利用有序算符内的积分技术和Weyl编序算符在相似变换下的不变性,简洁地导出了广义压缩粒子数态的Wigner函数(Laguerre-Gaussian函数).基于Wigner函数的演化积分公式,解析地推导出了在耗散通道中的Wigner函数表达式.特别地,根据Wigner函数负部体积讨论了其非经典性.
2010, 59 (7): 4672-4676.
doi: 10.7498/aps.59.4672
摘要 +
根据氧碘化学激光器的反应机理建立了一维预混脉冲出光理论模型,从理论上研究了碘原子密度、单重态氧密度及产率、其他组分密度和光学参量(输出耦合率、增益长度等)对单脉冲能量及脉宽的影响.分析了影响单脉冲能量和激光脉宽的内部动力学过程.讨论了出光过程中增益开关效应.计算的结果为优化脉冲氧碘化学激光器提供了理论依据.
2010, 59 (7): 4677-4681.
doi: 10.7498/aps.59.4677
摘要 +
在10-3 Pa的高真空环境下,利用355 nm的紫外脉冲激光以低于石英基片零概率损伤阈值的能量密度对其进行重复多次的全口径扫描,目的是为了研究石英基片在接受不同剂量的紫外激光辐照后其抗损伤能力的变化和原因.通过辐照过程中损伤点的扩展程度以及辐照后的抗损伤测量表明,高真空环境下紫外脉冲激光辐照后的石英基片抗损伤能力明显降低,降低的幅度更多的与其接受激光辐照的次数有关,辐照能量密度的影响相对较小;通过荧光及X射线光电子能谱(XPS)检测发现,紫外脉冲激光辐照后石英基片表面氧缺位的增加是
2010, 59 (7): 4682-4686.
doi: 10.7498/aps.59.4682
摘要 +
本文改进了一种实现长距离自适应补偿光纤传输的方法.在利用光纤光栅形成的谐振腔产生激光对信号光进行拉曼放大的基础上,再利用双抽运光对信号光进行拉曼放大,从而获得更高的拉曼增益以实现更长距离的自适应补偿光纤传输.使实验自适应补偿传输距离达125 km(为目前国际上已报道的最长自适应补偿光纤传输距离).实验测量并理论分析了该长距离光纤传输系统的开关增益、放大的自发辐射噪声、噪声指数和光功率分布的特性,实验结果与理论模型符合很好.
2010, 59 (7): 4687-4693.
doi: 10.7498/aps.59.4687
摘要 +
以532 nm皮秒脉冲作抽运光,采用单光束Z-扫描技术对具有激发态分子内质子转移效应的有机分子2-(2'-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)在其双光子吸收区的非线性光学特性进行了研究.实验结果表明,对532 nm波长的光,HBT分子存在明显的双光子吸收.通过拟合开孔Z-扫描实验数据,求解了HBT分子在其双光子吸收区的非线性吸收系数,并探讨了抽运光强度对介质双光子吸收效应的影响.采用高斯分解法,通过拟合闭孔Z-扫描除以开孔Z-扫描数据,理论推
2010, 59 (7): 4694-4700.
doi: 10.7498/aps.59.4694
摘要 +
在小信号增益条件下推导出了高斯光脉冲经过矩形谱宽带光抽运的布里渊慢光系统后输出脉冲时域振幅包络的近似解析表达式,适用于抽运光频谱具有陡峭上升(下降)沿和平坦顶部的情况.定量分析和比较了光纤色散以及受激布里渊散射增益不均衡和增益所致色散效应对延迟信号光脉冲失真的影响.计算结果表明:当信号光脉冲的频谱处于布里渊有效增益谱内时,解析解与数值解符合,布里渊增益所致三阶色散效应是导致延迟信号光脉冲失真的主要物理因素,制约了窄脉冲延迟量的提高.
2010, 59 (7): 4701-4706.
doi: 10.7498/aps.59.4701
摘要 +
建立了含分压电阻的非相干耦合光折变屏蔽光伏空间孤子对理论.当分压电阻、晶体外加电场和晶体的光伏场取不同值时,可分别得到有无分压电阻的非相干耦合屏蔽孤子对、开路的非相干耦合光伏孤子对、有无分压电阻的闭路的非相干耦合光伏孤子对和有无分压电阻的非相干耦合屏蔽光伏孤子对.先前已报道的非相干耦合孤子对理论都可在不同的条件下从本文理论得出.
2010, 59 (7): 4707-4714.
doi: 10.7498/aps.59.4707
摘要 +
利用变分法对一种假设的两极孤子进行了研究,得到了该两极孤子的参数耦合方程,并对由参数耦合方程得到的结果进行了数值模拟.结果表明,在光束能量较高,趋近于强非局域的情况下,两极孤子横向强度呈一阶厄米-高斯型分布;光束能量较低的弱非局域情况下,两极孤子的两个强度峰之间有一个平台出现.此两极孤子模型还可退化为高斯光束,得到高斯孤子解.
2010, 59 (7): 4715-4719.
doi: 10.7498/aps.59.4715
摘要 +
详细分析了电谐振人工特异材料设计原理,并结合等效电路模型通过加载等效电感、等效电容和接地等方法,将相同尺寸的工字形结构工作频率从12.21 GHz降到了5.46 GHz,小型化效果明显.该成果不仅对于不同结构人工特异材料小型化设计提供了重要的参考,同时也为设计不同性能、不同工作频率的人工特异材料提供了明确的研究方向和有效的途径.
2010, 59 (7): 4720-4725.
doi: 10.7498/aps.59.4720
摘要 +
设计了一种沿光纤轴向线性变化的锥形微结构光纤,该光纤在1.55 μm波长处具有反常色散.利用自适应分步傅里叶方法求解非线性薛定谔方程,对中心波长为1.55 μm、初始脉宽为1 ps的脉冲在锥形微结构光纤中的传输进行了模拟,利用1 m长的锥形微结构光纤实现了光脉冲的高效压缩,获得了压缩因子为56.9、品质因子为27的脉冲压缩效果.从脉冲在光纤中的演化发现,在反常色散区基于非线性渐增、色散渐减的锥形微结构光纤有利于实现脉冲的高效率压缩.与普通非线性光子晶体光纤相比,锥形微结构光纤粗端具有较大的有效模式面积,这
2010, 59 (7): 4726-4731.
doi: 10.7498/aps.59.4726
摘要 +
应用多极法比较和分析了相同结构参数下的正六边形、正八边形和正十边形光子晶体光纤的色散系数、色散斜率、非线性系数和限制损耗.正六边形光子晶体光纤更适合用于色散补偿和高非线性的研究,在波长0.8 μm处的非线性系数达到了0.37 m-1·W-1;正十边形光子晶体光纤更适合用于色散平坦和低限制损耗的研究,在波长0.8 μm处的限制损耗相对正六边形光子晶体光纤减小了约3000个数量级,在1.4—1.65 μm波长范围内,正十边形光纤的色散系数介于-0.07—0.17 p
2010, 59 (7): 4732-4737.
doi: 10.7498/aps.59.4732
摘要 +
通过理论分析和数值模拟,研究了一种基于光子晶体光纤(PCF)模间干涉的干涉计的灵敏度.根据光纤模间干涉理论,结合光子晶体光纤的归一化频率,分析了PCF干涉计测量气体折射率的原理,得到一个可以衡量PCF干涉计灵敏度的参数δns.通过对该参数物理意义的分析可以得出,PCF纤芯附近第一层气孔对灵敏度影响最大.相比于常规气孔结构,把PCF第一层气孔变为面积更大的圆与椭圆复合孔,可显著提高传感灵敏度.
2010, 59 (7): 4738-4747.
doi: 10.7498/aps.59.4738
摘要 +
由于运动声源测量信号中多普勒效应的存在,一般声全息方法无法直接使用,而阵列信号波束成形处理方法无法进行定量分析.本方法建立了基于测量面、辐射面和全息面的运动学几何关系,提出了声源与测量信号之间的非线性时间映射方法,基于运动声源的声源特征函数,构造了消除多普勒效应的全息面时域声压分布.全息重建得到运动声源表面有效声压分布,实现了对主要声源处声压幅值的定量估计.实际运动声源的测量实验结果证明了该方法的有效性.
2010, 59 (7): 4748-4755.
doi: 10.7498/aps.59.4748
摘要 +
对出口雷诺数约为13000的湍流平面射流瞬时速度(u)测量信号(um)进行高频过滤研究. 在分析了高频噪声对u测量精度的影响后,使用Mi等人 (2005, Phys. Rev. E 71, 066304)提出的快速收敛迭代法对um进行了数值过滤,并考察过滤前后统计湍流量的变化. 结果发现,噪声的存在不仅对湍流小尺度统计量的估算影响显著,也对与大尺度关联的量产生一定的影响. 在有效去除噪声造
2010, 59 (7): 4756-4760.
doi: 10.7498/aps.59.4756
摘要 +
正压流体中,从有外源的准地转位涡方程出发采用摄动方法和时空伸长变换推导了具有β效应、地形效应和外源的强迫Rossby孤立波方程,得到孤立Rossby波振幅的演变满足带有地形与外源强迫的非齐次 Boussinesq方程的结论. 通过分析孤立Rossby波振幅的演变,指出β效应、地形效应以及外源都是诱导Rossby孤立波产生的重要因素,说明在地形强迫效应和非线性作用相平衡的假定下,Rossby孤立波振幅的演变满足非齐次Boussinesq方程,给出在切变基本气流下地形和正压流体中R
流体、等离子体和放电
2010, 59 (7): 4761-4766.
doi: 10.7498/aps.59.4761
摘要 +
为解决高温高压下物质黏性的测量问题,Sakharov曾提出一种冲击波小扰动实验方法,但人们一直未从理论上给出这类特定冲击波流场中扰动振幅衰减特性与黏性系数之间的量化关联.本文首次针对Mineev等的实验条件采用数值解方法定量地研究了金属铝(Al)中复杂流场演化过程、正弦形波阵面上相对扰动幅度的演化特征和它们的黏性效应,给出了相对扰动幅度衰减曲线的零点相对距离与黏性系数之间的定量关系.与Zaidel的均匀流场模型以及Miller等的非均匀流场模型相比,本文求解的流场演变问题已经接近实验的真实情况.利用本文数
2010, 59 (7): 4767-4773.
doi: 10.7498/aps.59.4767
摘要 +
长脉冲激光辐照烧蚀薄片靶会加速物质进而在靶后表面产生凹坑现象,通过凹坑的实验诊断,配合相关的理论模拟,对理解相关物理过程,校验理论程序的相关参数具有很好的参考价值.利用波长13.9 nm的类镍银X射线激光作为探针,诊断了纳秒倍频激光辐照C8H8平面薄片靶产生的等离子体以及加速物质产生的凹坑现象,并利用XRL2D程序对实验现象进行了细致的模拟,电子热传导限流因子选取为0.03时的模拟结果与实验符合比较好.模拟给出凹坑宽度和深度(即薄片加速距离)与实验观测数据定量符
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2010, 59 (7): 4774-4780.
doi: 10.7498/aps.59.4774
摘要 +
利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构谱(XANES)等技术研究了在950 ℃条件下Si(111)衬底上共蒸发分子束外延方法制备的Mn掺杂SiC磁性薄膜的结构特征.RHEED结果表明,生长的Mn掺杂SiC薄膜为立方结构.XRD和XANES结果表明,在Mn掺杂量为0.5％和18%的样品中,Mn原子均是与SiC半导体介质中的Si原子反应生成镶嵌在SiC基体中的Mn4Si7化合物颗粒,并未观察到在SiC晶格中有替代式或间隙式的M
2010, 59 (7): 4781-4787.
doi: 10.7498/aps.59.4781
摘要 +
研究了分子动力学模拟中纳米多晶金属样本的构建过程.首先采用Voronoi几何方法生成初始的纳米多晶铝和铜样本,然后用快速冷凝(或共轭梯度)法得到样本的局域最低能态,最后在恒温零应力周围环境下(常温常压NPT系综)退火得到最低能态样本.使用样本的残余内应力来衡量纳米多晶样本是否与实验制备的一致.通过监测这两步弛豫过程中晶界结构的变化形态、体系平均内应力和能量下降过程及具体的局域分布和不同弛豫条件下最终样本的弹性常数,发现样本的能量和残余内应力都接近实验制备的纳米多晶金属.对Voronoi几何法生成的晶界而言
2010, 59 (7): 4788-4793.
doi: 10.7498/aps.59.4788
摘要 +
利用X射线衍射谱、拉曼光谱和紫外-可见光吸收光谱研究了硼(氮、氟)掺杂对TiO2纳米颗粒光学性能的影响.X射线衍射谱和拉曼光谱结果表明,掺硼(氮、氟)对TiO2纳米颗粒的锐钛矿相晶体结构无明显影响,而其锐钛矿晶格出现畸变(c/a值增大),这被归因于掺杂原子对TiO2纳米颗粒表面氧原子缺位沿晶格c轴方向的占据.另外,掺硼(氮、氟)TiO2纳米颗粒吸收带红移与TiO
2010, 59 (7): 4794-4801.
doi: 10.7498/aps.59.4794
摘要 +
采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了Ni0.5Zn0.5Fe2O4/SiO2复合纳米纤维.利用热重-差热分析、X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电镜和振动样品磁强计研究了前驱体纤维的热分解及相转化过程以及焙烧温度和SiO2含量对目标纳米纤维的相组成、微观结构、形貌及磁性能的影响.结果表明,在450 ℃焙烧时,立方尖晶石结构已基本形成.随着焙烧温度由450 ℃升高到100
2010, 59 (7): 4802-4807.
doi: 10.7498/aps.59.4802
摘要 +
在真空环境中,采用脉冲激光烧蚀技术,分别在衬底加温和室温条件下沉积制备了纳米Si薄膜.对在室温条件下制备得到的非晶Si薄膜,采用后续热退火实现其晶化.通过扫描电子显微镜、Raman散射仪和X射线衍射仪对制备的薄膜形貌、晶态成分进行表征,得到两种情况下纳米Si晶粒形成的阈值温度分别为700 ℃和850 ℃,通过定量计算比较了两种情况下晶粒成核势垒的大小,并从能量角度对阈值温度的差别进行了理论分析.
2010, 59 (7): 4808-4811.
doi: 10.7498/aps.59.4808
摘要 +
原子相互作用势参数在分子动力学模拟中非常关键.本文针对钙钛矿铁电体原子势参数较多的特点,提出了一种高效的优化参数的方法:首先应用灵敏度分析方法从众多参数中找到对结构和性能影响最为明显的主要参数,忽略影响很小的次要参数,大大降低优化问题的维数;然后应用遗传算法对主要参数进行优化.优化结果表明,用本文得到的势参数模拟BaTiO3 和SrTiO3,其结构和物理性能更接近实验值.
2010, 59 (7): 4812-4817.
doi: 10.7498/aps.59.4812
摘要 +
钨酸铅(PWO)晶体是一种综合性能非常优异的无机闪烁晶体,并且在高能物理研究领域已获得重要应用,但光输出偏低的缺点严重制约了它在非高能物理领域的应用.本文采用氟化铅作为掺杂剂,用Bridgman方法生长出了光输出比普通PWO晶体高出2—3倍的新型PWO晶体.紫外和X射线荧光光谱的测试结果表明,这种新型晶体的发光波长比纯PWO晶体红移了大约134 nm,即为553 nm,衰减时间也从几十纳秒延长到100 ns以上,且光输出随积分时间的增加而增强.此外,发射波长和光输出沿晶体生长方向存在明显的位置依赖性,初期
2010, 59 (7): 4818-4825.
doi: 10.7498/aps.59.4818
摘要 +
钚因放射性衰变而出现老化效应.钚中点缺陷的性质和行为是理解钚老化效应的一个基础和前提.运用分子动力学模拟技术,计算了金属钚中点缺陷和点缺陷团簇的形成能和结合能.其中钚-钚、钚-氦和氦-氦相互作用势分别采用嵌入原子多体势、Morse对势和Lennard-Jones对势.计算结果表明,单个自间隙原子易以〈100〉哑铃状形态存在;间隙氦原子在理想晶格的八面体间隙位置相对较为稳定;氦原子与空位的结合能较大,在钚的自辐照过程中两者易于结合并形成氦-空位团簇;氦-空位团簇的形成能随氦原子数的增加而增大,当氦与空位的数
2010, 59 (7): 4826-4830.
doi: 10.7498/aps.59.4826
摘要 +
采用TRIM程序模拟高功率离子束与铝基钛膜双层靶的相互作用.计算了束流在靶材内的能量沉积及分布情况,并以此沉积能量为热源项,采用有限差分方法求解非线性热传导方程,得到了温度场的分布规律,分析了不同离子流密度对界面物质状态的影响.结果表明,离子束电流密度在100—200 A/cm2之间取值时,脉冲结束后界面处两种物质均达到熔融状态.
2010, 59 (7): 4831-4836.
doi: 10.7498/aps.59.4831
摘要 +
室温下,用80 keV N+和400 keV Xe+离子注入ZnO薄膜,注入剂量分别为5.0×1014—1.0×1017/cm2和2.0×1014—5.0×1015/cm2.利用拉曼散射技术对注入前后的ZnO薄膜进行光谱测量和分析,研究了样品的拉曼光谱随离子注入剂量的变化规律.实验结果发现,未进行离子注入的样品在99,435 cm<
编辑推荐
2010, 59 (7): 4837-4842.
doi: 10.7498/aps.59.4837
摘要 +
优化线宽和线间距已经成为改善系统芯片性能的关键技术.本文基于互连线线宽和线间距对互连延时、功耗、面积和带宽的影响,提出了基于多目标优化方法实现优化线宽和线间距的思路,并利用曲线拟合方法得到了多目标约束的解析模型.Hspice验证结果显示,该解析模型精度较高,平均误差不超过5%,算法简单,能有效弥补应用品质因数方法的缺陷,可以应用于纳米级互补金属氧化物半导体系统芯片的计算机辅助设计.
2010, 59 (7): 4843-4848.
doi: 10.7498/aps.59.4843
摘要 +
由于Si基发光材料能与现有的Si微电子工艺兼容,其应用前景被广泛看好. 设计具有直接带隙的Si基材料,备受实验和理论研究者的关注. 本文根据芯态效应、电负性差效应和对称性效应设计了Si基超晶格Si1－xSnx/Si. 其中Si0.875Sn0.125/Si为直接带隙材料. 在密度泛函框架内,采用平面波赝势法计算表明,Si0.875Sn0.125
编辑推荐
2010, 59 (7): 4849-4856.
doi: 10.7498/aps.59.4849
摘要 +
压缩行为是工程材料最为基本的力学性能之一. 本文通过简化结构模型分析了各向同性的三维网状高孔率多孔材料在压缩载荷作用下的破坏模式,其中包括单向压缩、双向压缩和三向压缩等三种承载情形. 在此基础上,得出了这种多孔体受压破坏源于剪切断裂模式时名义主应力与孔率之间的数理关系. 结果表明,该类材料承受压缩载荷时的破坏模式与其材质的种类有关,脆性材质多孔体的孔棱呈拉断破坏模式,而韧性材质多孔体的孔棱则可能出现剪切断裂的破坏模式. 对应得出的强度设计判据可为该类材料在这种承载破坏模式下的应用提供参考.
2010, 59 (7): 4857-4862.
doi: 10.7498/aps.59.4857
摘要 +
采用求解能量本征方程、幺正变换和变分相结合的方法,研究声子和磁场对量子环中极化子性质的影响. 对KBr量子环的数值计算表明,电子或极化子的基态能量随量子环频率(或平均半径)的增大而增大,极化子基态能移随量子环频率的增大(或平均半径的减小)而减小,极化子中的平均声子数随量子环频率的增大(或平均半径的减小)而增大. 当有垂直磁场时,极化子基态能量和基态能移与外磁场及电子转动状态有关. 随着磁场强度的增大,基态能量出现简并且呈现非周期性振荡;能移随磁场强度的增大(或转动量子数绝对值的减小)而减小.
2010, 59 (7): 4863-4873.
doi: 10.7498/aps.59.4863
摘要 +
本文先比较了几种常用方法(修正的无规元素等位移模型、虚晶近似和简化相干势近似等)对纤锌矿三元混晶体声子频率的拟合结果,再选用与实验数据接近的拟合方法,结合介电连续和单轴晶体模型导出含纤锌矿三元混晶InxGa1－xN和AlxGa1－xN单量子阱各类光学声子模的色散关系,进一步分析了声子模随组分的变化. 结果表明,修正的无规元素等位移模型对单模性纤锌矿
2010, 59 (7): 4874-4879.
doi: 10.7498/aps.59.4874
摘要 +
利用重整化群方法,研究了三维钻石型等级晶格上的各向异性量子Heisenberg模型,获得了系统的相图和临界性质. 结果表明:对于铁磁系统,在各向同性Heisenberg极限下,系统存在有限温度的相变,并计算了系统的序参量和临界指数; 对于反铁磁系统,在各向同性Heisenberg极限下,临界温度不等于零,在临界线上不存在重入行为.
2010, 59 (7): 4880-4887.
doi: 10.7498/aps.59.4880
摘要 +
采用分子动力学方法系统地研究了从常温常压到超临界状态乙醇的热力学性质、结构性质和动力学性质.模拟发现随着温度的升高,体系焓值增大,乙醇分子间的氢键作用减弱,自扩散系数增大;随着压强的增大,乙醇分子间的氢键作用增强,自扩散系数减小;乙醇自扩散系数在液相区随温度变化不明显,在气相区随压强增大很快减小,超临界区乙醇的自扩散系数比液相区大十几倍.温度和压强对乙醇自扩散系数的影响可通过密度来体现.与常温常压相比,超临界条件下的乙醇体系因密度涨落存在分子聚集现象,且在低密度区域更显著;乙醇分子间的氢键作用明显减弱,结
2010, 59 (7): 4888-4894.
doi: 10.7498/aps.59.4888
摘要 +
用分子动力学方法模拟了沿〈001〉晶向应变加载和卸载情况下单晶铁中体心立方(bcc)与六方密排(hcp)结构的相互转变,分析了相变的可逆性和微结构演化特征.微观应力的变化显示样品具有超弹性性质,而温度变化表明在相变和逆相变过程中均出现放热现象.相变起始于爆发式均匀形核,晶核由块状颗粒迅速生长为沿{011}晶面的片状分层结构; 而卸载逆相变则从形核开始就呈现片状形态,且相界面晶面指数与加载相变完全一致,表现出形态记忆效应.在两hcp晶核生长的交界面易形成面心立方(fcc)堆垛层错. fcc通过在hcp晶粒内
2010, 59 (7): 4895-4900.
doi: 10.7498/aps.59.4895
摘要 +
基于互连网络的RLC π型等效模型,考虑电感的屏蔽作用和非理想的阶跃激励,提出了互连线网络在斜阶跃激励下的焦耳热功耗计算方法,极大地简化了互连网络中电流和功耗的表达式. 基于90 nm金属氧化物半导体(CMOS)工艺的互连参数对所提出的计算方法进行了计算和仿真验证,对于上升信号小于1 ns的情况,计算结果与Hspice仿真结果的误差小于3%,具有很高的精度,适合应用于大规模互连网络中的功耗估算和热分析.
2010, 59 (7): 4901-4910.
doi: 10.7498/aps.59.4901
摘要 +
在化学气相沉积微晶硅薄膜过程中,为了降低成本,必须提高生长速率,但薄膜的微观结构和光电性能则随之降低,原因是成膜先驱物在薄膜表面上的扩散长度降低了. 本文利用量子化学的反应动力学理论建立有关成膜先驱物SiH3和H的反应平衡方程,求解薄膜生长速率和成膜先驱物的扩散长度,并找出影响生长速率与扩散长度的微观参数,发现生长速率不仅与流向衬底的SiH3的通量密度有关,而且与H的通量密度有关;SiH3的扩散长度与衬底温度和薄膜表面的硅氢键的形态有关,当
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2010, 59 (7): 4911-4918.
doi: 10.7498/aps.59.4911
摘要 +
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对Cu(311),(511),(331)和(221)四个高指数台阶表面的弛豫结构和弛豫后表面各层的电子特性进行了系统研究.发现四个台阶面的层间弛豫规律依次为-+-…,--+-…,--+-…和---+-…,与其平台-阶梯n(hkl)×(uvw)的表示法2(100)×(111),3(100)×(111),3(111)×(111)和4(111)×(111)中的原子排数n相关,即
2010, 59 (7): 4919-4924.
doi: 10.7498/aps.59.4919
摘要 +
基于密度泛函理论平面波方法研究了六方WC型RexW1－xC(x=1, 0.25, 0.75, 0),Re0.5Os0.5C和Os0.5W0.5C的晶体结构、弹性和电子结构性质.研究发现Re0.25W0.75C晶体具有优异的弹性性能及稳定性,其剪切模量(312 GPa)超过了所有其他实验合成和
2010, 59 (7): 4925-4929.
doi: 10.7498/aps.59.4925
摘要 +
采用第一性原理平面波超软赝势,计算了纤锌矿ZnO和不同掺杂量下In掺杂ZnO晶体的能带结构、态密度和分波态密度.计算表明,In的掺杂导致ZnO禁带宽度变窄.随着掺杂量的增大,InxZn1－xO的导带底和价带顶同时下降,但是导带底比价带顶下降得多,这导致了带隙的变窄.此外,In掺杂使晶胞晶格常数增大,这对带隙的变窄也有一定作用.
2010, 59 (7): 4930-4938.
doi: 10.7498/aps.59.4930
摘要 +
本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了N,Fe共掺杂TiO2的晶体结构、电子结构和光学性质.研究表明,N,Fe共掺杂TiO2的晶格体积、原子间的键长及原子的电荷量发生变化,导致晶体中产生八面体偶极矩,并因此光生电子-空穴对有效分离,提高TiO2的光催化活性;N,Fe共掺杂同时在导带底和价带顶形成了杂质能级,使TiO2的禁带宽度变窄,光吸收带边红移到可见光区,这些杂质能级可以降低光生载流子的复合概率,提高Ti
2010, 59 (7): 4939-4944.
doi: 10.7498/aps.59.4939
摘要 +
采用递归法计算了Nb合金的电子态密度、原子镶嵌能、亲和能和团簇能等电子结构参数,研究Nb合金高温氧化机理.研究表明,氧在Nb合金表面的吸附能较低,易在合金表面吸附,并逐渐扩散到Nb合金的基体中.氧在合金基体中镶嵌能为负值,氧的态密度和Nb相似,在Nb中具有很高的溶解度.Ti,Al在合金晶内的镶嵌能均高于各自在合金表面的镶嵌能,Ti,Al从合金内部向合金表面扩散,最终在Nb合金表面偏聚,形成富Ti,Al的表层.团簇能计算结果表明Nb合金表面的Ti,Al原子各自均有聚集倾向,分别形成Ti和Al原子团.氧与合金
2010, 59 (7): 4945-4949.
doi: 10.7498/aps.59.4945
摘要 +
采用局域自旋密度近似 (LSDA)和有效库仑相关能 (U) 方法研究了UO2的晶格参数、能带结构和光学常数. 计算得到的UO2晶体的晶格常数为5.40 ?,带隙宽度为1.82 eV,正确预测了UO2的反铁磁性半导体基态性质. 能带结构和介电函数的分析结果表明,铀的6d电子在晶体场中发生劈裂形成两个能级,与实验结果较为符合.
2010, 59 (7): 4950-4954.
doi: 10.7498/aps.59.4950
摘要 +
运用基于第一性原理的密度泛函理论,系统研究了处于外电场中分层掺B并吸附不同数目H2O碳纳米管体系的结构稳定性和电子场发射性能. 研究表明:第3层掺B并吸附5个H2O的B3CNT+5H2O体系结构最稳定,管帽处Mulliken电荷最密集,尤其与单独掺B的B3CNT和单独吸附H2O的B3CNT+5H2O相比,其Fermi能级处态密度分别
2010, 59 (7): 4955-4960.
doi: 10.7498/aps.59.4955
摘要 +
采用基于密度泛函理论(DFT)和非平衡格林函数(NEGF)的第一性原理方法对富勒烯C32分子及在C32分子的距离最远的两个碳原子处连接Au(1,1,1)电极的分子器件进行了电子结构和电子输运性质的研究.考虑到中间分子与Au电极间距离变化的情况,通过计算得出了在不同距离下分子器件的电子传输谱和I-V特性,分析了各器件的电子结构和电子输运特性产生的原因,并分析了电极与中间分子的连接距离及门电压对分子器件电子输运的影响.得出了电极与所连接的中间分子之
2010, 59 (7): 4961-4966.
doi: 10.7498/aps.59.4961
摘要 +
采用类LLP(Lee-Low-Pines)变换和分数维变分法,在讨论有限深非对称方势阱Ga1－xAlxAs/ GaAs/Ga0.7Al0.3As的分数维基础上,计算了其中激子的基态能量以及声子对其影响,随着势阱宽度增加,激子能量先减小后增大,出现一个最小值.讨论了一侧势垒高度变化对分数维、激子基态能量的影响,并发现声子作用使得激子能量明显增大.另外,非对称方势阱中的激子结合能随阱宽的减小而增
2010, 59 (7): 4967-4971.
doi: 10.7498/aps.59.4967
摘要 +
提出了一种测量金阴极的紫外光谱响应特性的方法.利用微通道板(microchannel plate,简称MCP)对电子的高增益特性,通过直接测量金阴极MCP探测器输出电流表征金阴极的紫外光响应.测量金阴极MCP探测器在200—340 nm波段的光谱响应,得到金阴极的谱响应特性:金作为逸出功较大的金属,也具有碱金属才有的选择性光电效应. 其选择峰值位于5.72 eV处,通过理论验证了该峰值的位置.
2010, 59 (7): 4972-4979.
doi: 10.7498/aps.59.4972
摘要 +
在单电子紧束缚近似下,建立了准一维多链无序体系直流、交流电子跳跃输运模型,通过计算探讨了无序模式、维度效应、温度及外场对其直流、交流电导率的影响.计算结果表明:准一维多链无序体系的直流、交流电导率随着格点能量无序度的增大而减小,非对角无序具有增强体系电子输运能力的作用.随着链数的增加,体系的直流、交流电导率增大,但格点能量无序度较小时,维度效应的影响不明显.在对角无序情况下准一维多链无序体系的交流电导率随温度的升高而增大,而在非对角无序模式下却随温度的升高而减小,但对于直流情况,体系的直流电导率随温度的升
2010, 59 (7): 4980-4984.
doi: 10.7498/aps.59.4980
摘要 +
在考虑自旋轨道耦合的情况下,研究了通过一非磁性半导体异质结的太赫兹光子驱动的电子输运,研究结果显示频率相关的电导谱出现不对称的Fano型共振的劈裂;随着振荡场幅度的增加,多光子辅助过程出现;通过改变外加场参数,可以实现自旋过滤目的,特别是在干涉相消Fano型共振的频率位置时,出现了100%纯的自旋极化流.这些属性有助于大范围可调的自旋过滤器的实现并且可以得到纯的自旋透射流.
2010, 59 (7): 4985-4988.
doi: 10.7498/aps.59.4985
摘要 +
用第一性原理研究了硼-碳和硼-氮量子点器件的输运特性以及电流电压特性.研究结果表明相同数量原子组成的硼-碳和硼-氮器件其输运特性及电流电压特性有很大差别.硼-碳器件在Fermi能附近有较大的态密度,而硼-氮器件的能级在Fermi能附近有很大的间隙,Fermi能位于间隙中.从电流特性中可以看出,硼-碳器件表现出导体的特性,而硼-氮器件表现出半导体的特性.
2010, 59 (7): 4989-4995.
doi: 10.7498/aps.59.4989
摘要 +
采用Crosslight APSYS这一行业专业软件对p-GaN,InGaN/InGaN多量子阱,n-GaN和蓝宝石的芯片结构研究了不同电极形状与器件的光电性能之间的关系.优化设计了普通指形电极、对称型指形电极、h形指形电极、旋转形电极、中心环绕形电极、树形电极等6种电极结构.通过电极优化设计,电流分布更加均匀,减小了电流的聚集效应.优化后的电极结构结果表明:芯片的电特性得到了提高,芯片的光特性得到了明显改善,芯片的出光效率大幅度提高,芯片的转化效率得到了提升.
2010, 59 (7): 4996-5001.
doi: 10.7498/aps.59.4996
摘要 +
利用金属有机物化学气相沉积系统在蓝宝石衬底上通过有源层的变温生长,得到In组分渐变的量子阱结构,从而获得具有三角形能带结构的InGaN/GaN多量子阱发光二极管(LED)(简称三角形量子阱结构LED).变温光致发光谱结果表明,相对于传统具有方形能带结构的量子阱LED(简称方形量子阱结构LED),三角形量子阱结构有效提高了量子阱中电子和空穴波函数的空间交叠,从而增加了LED的内量子效率;电致发光谱结果表明,三角形量子阱结构LED器件与传统结构LED器件相比,明显改善了发光峰值波长随着电流的蓝移现象.通过以上
2010, 59 (7): 5002-5009.
doi: 10.7498/aps.59.5002
摘要 +
对小功率白光GaN基发光二极管(LED)在室温、40 ℃和70 ℃下进行温度加速老化寿命实验,通过对老化前后不同时间段器件的电学、光学和热学特性进行测量来分析器件的失效机理,着重分析器件的芯片和荧光粉的失效机理.器件老化前后的I-V特性表明:老化过程中,器件的串联电阻和低正向偏压下的隧道电流增大,这是由于器件工作时其芯片的欧姆接触退化和半导体材料的缺陷密度升高而引起的.器件的热特性表明:高温度应力下器件的热阻迅速变大,封装材料迅速退化,这是器件退化的主要原因;光谱曲线表明温度加速了器件的
2010, 59 (7): 5010-5017.
doi: 10.7498/aps.59.5010
摘要 +
由于导电沟道-源/漏电极界面处可能发生的载流子带间隧穿,传统类金属氧化物半导体(MOS)碳纳米管场效应管呈现双极性传输特性,极大影响了器件性能的提高及其在电路中的应用.为获得具有理想单极性传输特性的类MOS碳纳米管场效应管,本文提出了一种基于双栅材料的器件设计方法.模拟结果表明,通过合理选取调节电极材料,在不影响器件亚阈值斜率的同时,该设计方法不仅能使开关电流比增大6—9个数量级,有效调节阈值范围,而且能有效消除传统类MOS碳纳米管场效应管的双极性传输特性.进一步研究表明,该设计所获得的器件性能提高与调节
2010, 59 (7): 5018-5022.
doi: 10.7498/aps.59.5018
摘要 +
采用磁控溅射方法在玻璃衬底上生长了In2O3晶体薄膜.该薄膜具有(111)晶面择优取向,晶粒尺寸达到33 nm.利用光刻工艺制作了以In2O3晶体薄膜为沟道层的底栅式薄膜晶体管.In2O3薄膜晶体管具有良好的栅压调制特性,场效应迁移率达到6.3 cm2/(V·s),开关电流比为3×103,阈值电压为-0.9 V.结果表明,In
2010, 59 (7): 5023-5027.
doi: 10.7498/aps.59.5023
摘要 +
设计了一种圆孔单元的厚屏频率选择表面(FSS)结构,采用矩量法对该结构的传输特性进行仿真研究.主要研究厚屏FSS在无介质加载条件下,其单元直径、排布周期、电磁波入射角等参数对厚屏FSS传输特性的影响规律.结果发现,厚屏FSS的单元直径、单元间距、入射角对带宽影响较大;而单元直径对中心频率影响不大.
2010, 59 (7): 5028-5034.
doi: 10.7498/aps.59.5028
摘要 +
用R2O3(R分别为Gd,Y和Yb),BaCuO2和CuO配制了三种新成分液相源.利用顶部籽晶熔渗生长工艺,分别用这三种新成分液相源制备了单畴Gd-Ba-Cu-O超导块材,并对所得样品的生长特性和微观结构进行了研究.结果表明,使用新液相源可以缩短实验周期,提高制备效率,并能获得织构度良好的单畴块材.此外,由Y2O3或Yb2O3
2010, 59 (7): 5035-5043.
doi: 10.7498/aps.59.5035
摘要 +
在2英寸双面蓝宝石基片上采用CeO2作为缓冲层制备了高质量Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜.以金属铈作为溅射靶材,采用射频磁控反应溅射法生长了c轴织构的CeO2缓冲薄膜,并研究了不同生长条件对于CeO2缓冲层的晶体结构及表面形貌的影响.超导薄膜采用直流磁控溅射和后热处理的方法制备.扫描电子显微镜(SEM)图像显示,超
2010, 59 (7): 5044-5048.
doi: 10.7498/aps.59.5044
摘要 +
介质谐振器是目前高温射频超导量子干涉器较常采用的一种高品质因数微波谐振器.它是由10 mm×10 mm×1 mm的SrTiO3(STO)标准衬底及覆盖在其上的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜磁通聚焦器共同构成的.为探明磁通聚焦器构形对介质谐振器谐振频率的影响,本文采用Ansoft公司出品的HFSS高频结构仿真软件对磁通聚焦器构形不同的若干介质谐振器的谐振特性进行了仿真.结果表明:增大磁通聚焦器开
2010, 59 (7): 5049-5054.
doi: 10.7498/aps.59.5049
摘要 +
实验表明,不同长度的非晶丝以及非晶丝端部不同的位置都具有不同的磁特性.为了研究这种端部磁场效应,基于磁荷分布的假设,采用数值计算方法获得了非晶丝端部的磁场分布.然后,基于数值计算结果,采用拟合方法获得非晶丝内部磁场分布的一般性计算形式.由于非晶丝内部磁场强度不可能超出外磁场强度,提出由中间的均匀磁区以及两端的入磁区和出磁区所构成的非晶丝三磁区模型,并由此获得端部磁场效应的临界长度计算公式.该理论模型对端部磁场效应的模拟计算结果与已有实验现象能够符合很好.
2010, 59 (7): 5055-5060.
doi: 10.7498/aps.59.5055
摘要 +
建立了双层磁电复合薄膜模型,当磁电材料尺寸可以与微波波长相比拟时,微波在传播方向上的偏导不为零,得到了微波与磁电材料作用的非齐次偏微分方程,并在谐振条件下对该方程进行了解析求解.推导出磁电系数和材料等效电学参数的解析表达式,结果表明磁电材料的磁电系数多出相关的耦合项,其大小不但与材料本身参数有关,还与微波在材料中的波速有关;等效导纳多出的耦合项与微波的频率有关.
2010, 59 (7): 5061-5066.
doi: 10.7498/aps.59.5061
摘要 +
描述了一种有序微孔结构压电聚合物功能膜的制备方法,利用模板的高度有序实现薄膜微孔结构的精确控制.将此制备方法用于氟聚合物压电驻极体薄膜的制备,通过扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构的观察表明薄膜具有理想的有序结构.对氟聚合物压电驻极体压电性的研究则是利用正压电效应测量准静态压电系数d33,通过等温衰减和压强依赖性的测量考察其压电性能.结果表明:有序结构氟聚合物压电驻极体的准静态压电系数d33可高达300 pC/N;与无序结构氟聚合物
2010, 59 (7): 5067-5072.
doi: 10.7498/aps.59.5067
摘要 +
利用光刺激放电方法研究了线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的陷阱能级分布,分别介绍了连续扫描与分段扫描这两种扫描方式并对它们进行了对比.指出在通常使用的连续扫描过程中,光刺激脱阱的不彻底给实验数据带来了一定的误差,着重讲述了分段扫描的理论基础以及实验过程.实验结果表明:单一波长辐照下的光刺激衰减电流的对数与时间成线性关系,它和分段扫描方法中的理论分析完全符合,同时也验证了在本实验中忽略载流子的重俘获过程是合理的;LLDPE中的俘获电荷位于4.14—6.22eV的陷阱能带内,但它们主要集中在陷阱能级为4.78
2010, 59 (7): 5073-5077.
doi: 10.7498/aps.59.5073
摘要 +
采用平面波展开法数值计算了空气背景中由圆形、正六边形和正方形介质柱构造的二维三角晶格光子晶体禁带结构,并研究了介质方柱旋转角度、介质折射率和填充比对完全光子禁带宽度的影响.结果表明,在低频区,介质方柱旋转17°时,出现最大完全光子禁带,且最大禁带宽度随介质折射率的变化较为稳定.在高频区,介质方柱旋转30°时,完全光子禁带宽度最大;且介质材料折射率n=2.2时即出现完全光子禁带,n=2.6时,完全光子禁带达到最大.
2010, 59 (7): 5078-5084.
doi: 10.7498/aps.59.5078
摘要 +
利用常规的固相反应法制备了单相多晶样品Sr14Cu24O41+δ,并在不同的温度下进行退火,改变样品中的氧含量.能量色散谱(EDS)显示样品中的氧含量随退火温度的增加而减少.磁化率温度特性的研究显示,600 ℃下退火的样品中的二聚体数最多.Raman光谱的研究显示,伴随着样品中氧含量的偏离,由无序或低能磁激发诱导的一些Raman振动模出现规律性的变化.进一步的分析证实这种Raman光谱的变化行为与晶体结构中由于氧含量的不同
2010, 59 (7): 5085-5090.
doi: 10.7498/aps.59.5085
摘要 +
测量了KTa1－xNbxO3(KTN)晶体在常温和高温下的Raman光谱;实时测量了晶体生长过程中,固/液边界层内以及边界层两侧的晶体和熔体的高温显微Raman光谱.通过光谱分析获得了KTN晶体生长固/液边界层内的结构特征,以及晶体生长基元从熔体结构经边界层过渡到晶体结构的变化规律.研究表明,KTN熔体中的 结构基团进入到生长边界层后逐步转化为 八面体结构基团,已具有KTN单胞的一些特征.进而讨论了以 八
2010, 59 (7): 5091-5099.
doi: 10.7498/aps.59.5091
摘要 +
研究了掺铒的纳米相氟氧化物玻璃陶瓷(Er(3):FOV)的红外量子剪裁现象,测量了红外和可见的Er(3):FOV的荧光光谱.结果发现光激发2H11/2能级的4 I13/2→4I15/2荧光跃迁的近似量子剪裁效率已达约186.28%.计算了有关的无辐射弛豫速率、自发辐射速率和能量传递速率,分析了有关的能量传递动力学过程,发现
2010, 59 (7): 5100-5104.
doi: 10.7498/aps.59.5100
摘要 +
实验测量了食品色素胭脂红、苋菜红、诱惑红和工业色素苏丹红Ⅳ溶液分别在波长为300,400,440和380 nm的光激发下产生的荧光光谱.对这4种红色素的各8个溶液样本选取60个发射波长值所对应的荧光强度作为网络特征参数,训练、建立概率神经网络.据此,对32个色素溶液样本进行种类识别.为解决原始荧光光谱重叠造成识别准确率不高的问题,应用导数荧光光谱,将二阶导数光谱数据作为网络特征参数,建立网络,进行识别,识别准确率达100%.由此,提出了应用二阶导数荧光光谱结合概率神经网络对合成色素方便、快捷、准确地进行种
2010, 59 (7): 5105-5109.
doi: 10.7498/aps.59.5105
摘要 +
近场有源探针可以解决近场光学扫描显微镜等应用中对高亮度和高光功率的需求.提出一种制备具有表面等离子激元结构的微纳束斑的半导体激光器的设计方案.模拟分析表明,此激光器在3.5 μm的远场仍然可以获得小于波长的束斑,并且其输出功率密度与没有表面激元结构的激光器比较提高近30倍.
2010, 59 (7): 5110-5115.
doi: 10.7498/aps.59.5110
摘要 +
利用二维结构薄膜构建了具有偏振选择特性的新型相位光栅,借助严格耦合波分析(RCWA)方法计算了光栅各级衍射强度随入射光波长及入射角的变化,发现在垂直入射情况下,波长600—640 nm范围内,相位光栅对横向电学(TE)模主要产生0级衍射,而对横向磁学(TM)模产生±1级衍射,在波长633nm处,0级衍射光的偏振消光比为109.8,±1级衍射光的偏振消光比为334.6.利用时域有限差分方法对这种相位光栅的偏振分束现象进行了模拟,偏振分离角在玻璃基板内可以达到10°左右,最后模拟了入射角为23°时光栅对不同偏
2010, 59 (7): 5116-5121.
doi: 10.7498/aps.59.5116
摘要 +
用正电子湮没谱和光致发光谱研究了质子辐照后掺锌GaSb中的缺陷.通过分析正电子的缺陷寿命τ2及强度I2的变化发现,在高能质子的辐照下产生了双空位缺陷VGaVSb,可能同时产生了小的空位团.正电子平均寿命τav和S参数随着质子辐照剂量的变化也证明了这一结论.通过分析不同质子辐照剂量下掺锌GaS
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2010, 59 (7): 5122-5127.
doi: 10.7498/aps.59.5122
摘要 +
用光学显微镜和原子力显微镜记录HF酸刻蚀后熔石英元件后表面划痕的形貌结构,并利用单脉冲激光对其进行辐照测试,以研究不同结构参数划痕的激光损伤特性.实验结果表明,由于HF酸的腐蚀钝化作用,划痕结构横向截面呈余弦形分布;其初始损伤阈值并非由单一的划痕宽度或深度参数决定,而是与其横向剖面结构的宽深比值密切相关;通过实验得到了二者之间的关系曲线,并采用时域有限差分算法对不同结构参数划痕附近光场分布进行理论模拟,理论场计算得到的增强结果与实验值符合得很好.
2010, 59 (7): 5128-5134.
doi: 10.7498/aps.59.5128
摘要 +
用密度泛函理论(DFT)和哈特里-福克(HF)从头计算方法和半经验势方法等研究了FC(O)O2 的结构和振动性质.在DFT中采用B3LYP方法,在6-311G(d)基组上对FC(O)O2自由基与NO反应的微观过程进行了分析.首先给出了各反应物、中间体、过渡态和生成物的几何构型,然后计算了它们的能量和频率,通过频谱分析得到反应的中间体和过渡态信息,即FC(O)O2与NO反应为多反应通道,势垒高度和反应速度给出主要通道是FC(O)O2
2010, 59 (7): 5135-5140.
doi: 10.7498/aps.59.5135
摘要 +
基于考虑了Fe-3d电子间的库仑作用U和交换作用J的GGA+U方案,应用第一性原理计算方法系统研究了LiFePO4的对位缺陷,以及对位缺陷的形成对材料的电导率和离子扩散速率的影响.结果表明,Li/Fe交换缺陷是最容易形成的,形成缺陷后的Fe—O键变长,扩宽了Li离子传输通道,有利于Li离子在通道中的扩散,对材料电化学性能的改善起到了一定的作用.
2010, 59 (7): 5141-5147.
doi: 10.7498/aps.59.5141
摘要 +
详细讨论了染料敏化太阳电池(DSC)在稳态光照射或外加偏压下电荷的传输和转移过程,以及在调制光/电作用下电池的频率响应特点.通过电化学阻抗谱、光电化学阻抗谱、强度调制光电流谱和强度调制光电压谱等四种频谱光电测试手段,对DSC中TiO2薄膜电子传输和界面转移的相关时间常数进行测量.详细分析和比较了电荷的传输及转移过程对时间常数的影响.结果表明,在低光强或低偏压下电荷传输和转移过程对时间常数影响较小,但在高光强或高偏压下对电子寿命影响明显.
2010, 59 (7): 5148-5153.
doi: 10.7498/aps.59.5148
摘要 +
采用分子动力学方法研究了不同温度下碳纳米胶囊中水分子及其氢键的聚集密度分布,讨论了水分子内部键角及其取向规律.计算结果表明,由于碳纳米胶囊的束缚作用,水分子主要聚集在与胶囊形状相似的三个薄层中,随着温度的升高,聚集密度峰均会展宽并向管壁移动.氢键的分布规律与水分子聚集密度类似并对其取向角分布有明显影响.与通常情况不同,在1000K高温时仍存在相当数量的氢键.在3100 K附近,碳纳米胶囊发生破裂,溢出少量水分子后自动愈合.
2010, 59 (7): 5154-5162.
doi: 10.7498/aps.59.5154
摘要 +
介绍了Chernin型多通池的原理、设计及应用,该系统稳定性好,调节简单,光程在3—330 m的范围内可调.通过对NO2的痕量探测,验证了该系统的稳定性及可靠性,在37 m的吸收光程内,NO2的探测极限达19.1 μg/m3.同时,利用该系统对烟雾箱内的邻、间、对-二甲苯,甲苯进行了痕量探测,在36 m的吸收光程内,探测极限分别达到42.6,15.1,9.9和19.7 μg/m3,该系统可以满足烟雾箱内挥发性有机化合物
2010, 59 (7): 5163-5168.
doi: 10.7498/aps.59.5163
摘要 +
研究运动后青年心肺系统的耦合关系.通过提取在校学生运动后的心跳和呼吸信号,采用经验模态分解的方法对信号进行滤波,分析了心肺信号的相同步行为和心肺节律间耦合作用的相对强弱关系.结果表明,人体在运动后仍然存在心肺系统节律同步现象.这种同步比例不仅因人而异,而且因时而异.由传递熵的计算结果得知,呼吸对于心跳的耦合作用相对较大.
地球物理学、天文学和天体物理学
2010, 59 (7): 5169-5174.
doi: 10.7498/aps.59.5169
摘要 +
研究了超强磁场对中子星外壳层核素56Fe,56Co,56Ni,56Mn和56Cr电子俘获过程中微子能量损失的影响.结果表明,就大部分中子星表面的磁场B13G,超强磁场对中微子能量损失率的影响很小.对于一些磁场范围为1013—1015G的超磁星,超强磁场可使中微子能量损失率大大降低,甚至超过5个数量级.
