Vol. 60, No. 4 (2011)
2011年02月20日
总论
2011, 60 (4): 040201.
doi: 10.7498/aps.60.040201
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研究相对运动动力学系统Appell方程的Mei对称性及其直接导致的Mei守恒量.在群的无限小变换下,给出相对运动动力学系统Appell方程Mei对称性的定义和判据;得到相对运动动力学系统Appell方程Mei对称性的结构方程以及Mei对称性直接导致的Mei守恒量的表达式.举例说明结果的应用.
2011, 60 (4): 040202.
doi: 10.7498/aps.60.040202
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采用李代数方法研究双原子分子在红外场中的振动跃迁,给出了体系跃迁概率的解析表达,并讨论了红外场的频率、光强和脉冲持续时间分别对NaCl和LiH分子振动基态和第一振动激发态上粒子数布居的影响.
2011, 60 (4): 040203.
doi: 10.7498/aps.60.040203
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研究了一类具有非线性阻尼力和强迫周期力项的相对转动非线性动力学模型. 首先构造一个同伦映射, 其次决定方程的初始近似, 最后通过同伦映射方法得到了对应模型的任意次近似解.
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2011, 60 (4): 040301.
doi: 10.7498/aps.60.040301
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基于全对称群的Dirac方程, 通过计算研究锕系元素钍(Th)到锿(Es)的5f电子效应. 离域效应的定义与量子力学相合.离域能与原子体积两者的变化趋势是相反方向.对比能隙 和原子体积与原子序数的关系,两者互为源和像,是一种1—1映射.这也是与5f电子离域效应有关.
2011, 60 (4): 040302.
doi: 10.7498/aps.60.040302
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基于全对称群的Dirac方程, 研究当存在核场时的正电子能级及其与核场的关系, 即计算在分子OH, SH, SeH和 TeH的核场下的正电子能级. 这时正电子的能量约为 e+=-1.022 MeV. 对于低能级, 当核场强增大时, 其能量有所升高, 而对较高能级, 核场强增大时, 其能量无明显变化. 正负电子的湮没过程为三光子湮没过程(the three-photon annihilation). 而当生成e+- e-<
2011, 60 (4): 040303.
doi: 10.7498/aps.60.040303
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在非对易空间中,用不变本征算符方法(IEO),对非耦合、坐标耦合、动量耦合三种三模谐振子系统能谱进行求解,并将求解结果与一般对易空间的能谱进行比较分析.通过比较发现,当非对易参数为零时,所求能级差还原到了与普通空间相对应的一般量子系统哈密顿量能级差,验证了推导结果的正确性;同时讨论了耦合系数对非对易空间能谱的影响.
2011, 60 (4): 040304.
doi: 10.7498/aps.60.040304.2
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利用纠缠交换介绍了量子交换机的工作原理,利用量子交换机逐一进行纠缠交换可以建立Alice和Bob的量子连结. 只要将现行的交换机等互联设备增加纠缠粒子对发生器,在网络空闲时保持和相邻设备间的量子连结,就可将经典的互联网升级为量子隐形传态互联网. 在量子隐形传态互联网中其路由的选择仍可利用经典互联网的路由算法;在固定路由选择策略中路由选择可与量子信道的建立同步进行,在动态路由选择策略时可先选择路由以生成路由器序列表,然后根据该路由器序列表逐一进行纠缠交换就可以建立Alice和Bob的量子连结.
2011, 60 (4): 040304.
doi: 10.7498/aps.60.040304.1
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利用能量泛函变分法研究了一维Bose-Fermi系统稳定基态的存在条件.根据Bose-Fermi系统的Lagrange量可以得到三维Bose-Fermi体系所满足的非线性动力学方程组.当外势阱的横向囚禁频率远大于轴向囚禁频率时,体系可以当作一维模型来处理.从描述三维体系的动力学方程可以得到描述一维体系的动力学方程,选取适当的无量纲参数,可以对一维动力学方程组进行无量纲处理,得到数值计算和理论分析中常用到的无量纲方程.选择高斯型试探解(简单孤立子解),利用能量泛函变分法得到一维Bose-Fermi体系稳定的
2011, 60 (4): 040501.
doi: 10.7498/aps.60.040501
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移动通信应用为人类移动规律的研究提供了独特的数据来源. 本文通过城市手机用户的分布数据,研究城市移动人群的整体动力学行为. 借助随机矩阵理论的方法,通过比较移动人群数据与随机数据在互相关矩阵谱分布上的差异,发现移动人群数据互相关矩阵的相关系数均值、最大本征值及其对应的本征向量明显偏离于随机互相关矩阵的分布,指出这种差异体现了城市移动人群的整体行为特性,且这种差异在不同时间段也会有所不同. 研究结果体现出相关系数的均值和最大本征值的波动趋势,并指出本征向量成员权重的时空模式与城市移动人群整体行为特征的波动过
2011, 60 (4): 040502.
doi: 10.7498/aps.60.040502
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采用四阶Runge-Kutta数值求解方法, 发现一种单稳随机共振系统信噪比增益的随机共振现象, 并且在一定的条件下系统信噪比增益大于1.通过调节单稳随机共振系统参数可以改变信噪比增益.本文结果拓展了这类单稳的已有研究范围, 在信号检测与处理以及通信领域有着潜在的应用价值.
2011, 60 (4): 040503.
doi: 10.7498/aps.60.040503
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提出一个基于空间混沌系统的伪随机序列发生器,对空间混沌产生的伪随机位序列进行了FIPS140-1统计性检验和相关性分析,并应用空间混沌产生的各态历经矩阵实现图像的加密解密,实验的结果表明这种基于空间混沌系统的伪随机序列产生器具有优良的随机性,巨大的密钥空间和敏感性.
2011, 60 (4): 040504.
doi: 10.7498/aps.60.040504
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在离散可激发介质Greenberg-Hasting模型中引入交替(alternans)行为,研究了交替行为对螺旋波的影响.数值结果表明:在适当选择参数下,交替对螺旋波有很大影响,例如交替导致螺旋波的形状振荡,形成呼吸螺旋波,交替使螺旋波漫游、漂移,甚至使螺旋波漫游出系统的边界,交替使螺旋波破碎形成小螺旋波、反靶波和时空混沌等,首次在均匀介质中观察到交替导致传导障碍,使螺旋波破碎和消失,并对发生这些现象的机理进行了分析.
2011, 60 (4): 040505.
doi: 10.7498/aps.60.040505
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拓展统一混沌系统的非线性函数,构建包含6类子系统的切换统一混沌系统族,不仅每个子类系统在参量空间随系统参数的变化实现切换,而且6类子系统在状态空间随系统非线性函数的变化实现连续切换.利用Lyapunov指数谱和分岔图对6类子系统随系统参数变化的整体情况进行分析,用数字信号处理(DSP)芯片对典型混沌系统的分时切换进行硬件实现.
2011, 60 (4): 040506.
doi: 10.7498/aps.60.040506
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利用两种方法研究了统一超混沌系统的同步问题.首先以全状态混合投影自适应同步方法,基于Lyapunov稳定性理论,设计了自适应控制器,理论证明了该控制器可以实现参数已知的统一超混沌系统的全状态混合映射同步.其次使用主动控制同步方法,设计了同步控制器,实现了统一超混沌系统的完全同步,最后数值仿真实验进一步验证了所提出方案的有效性.
2011, 60 (4): 040507.
doi: 10.7498/aps.60.040507
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利用相场模型与溶质场、温度场进行耦合计算,以Ni-40.83%Cu合金为例模拟了二元合金枝晶生长过程.系统研究相场模型中相场和温度场耦合强度对枝晶形貌和浓度分布的影响.模拟结果表明:随着耦合强度的增加,相场受温度场的影响加大,界面前沿变得不稳,扰动被放大,主枝上出现了二次枝晶.同时,枝晶尖端的生长速率增大,而枝晶尖端的曲率半径减小,枝晶前沿的溶质富集现象也更严重;另外,计算结果与Ivantsov理论符合较好.
2011, 60 (4): 040508.
doi: 10.7498/aps.60.040508
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在符号计算软件Maple的帮助下,利用改进的Riccati方程映射法得到了(2+1)维Zakharov-Kuznetsov方程(ZK)的新显式精确解. 根据得到的解,研究了ZK方程的特殊孤子结构.
2011, 60 (4): 040509.
doi: 10.7498/aps.60.040509
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研究了在具有不同温度和不同化学势的两个热库中电子通过一个三势垒纳米线异质结构进行传输的问题,利用传输矩阵法得到了电子的传输概率,进而算出了电子传输所产生的热流.通过数值计算绘出了电子制冷机的性能特征曲线.分析了偏压和异质结结构对制冷机性能的影响,重点讨论了中间势垒高度和宽度对电子传输概率、制冷率和制冷系数的影响.
2011, 60 (4): 040701.
doi: 10.7498/aps.60.040701
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分析了Ⅲ-Ⅴ与Ⅱ-Ⅵ族半导体材料的光学特性,证明半导体慢光介质不但可以提高干涉仪的光谱灵敏度,而且可以获得远大于气体慢光介质的工作光谱范围.实验证明,基于慢光介质GaAs的干涉仪光谱灵敏度相对于传统的干涉仪提高约3.2倍.
2011, 60 (4): 040702.
doi: 10.7498/aps.60.040702
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石英音叉作为力传感器广泛地应用于各种扫描探针显微镜,主要涉及石英音叉的同相振动和反相振动两种振动模式.通过实验方法和有限元仿真方法对石英音叉的两种振动模式进行研究,发现石英音叉的双臂之间以及双臂与音叉的基部之间都存在耦合作用,双臂之间的耦合使音叉的反相共振频率升高,双臂与基部之间的耦合使音叉的同相共振频率降低.针对两种振动模式的动态特性建立了石英音叉的机械模型并进行合理简化.简化模型是一个四弹簧三质点系统,计算了简化模型的参数.通过一个音叉臂等效质量变化与音叉反相共振频率变化之间的定量关系证明了简化机械模
基本粒子物理学与场
2011, 60 (4): 041301.
doi: 10.7498/aps.60.041301
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通过构造适当的关联函数,计算B→π跃迁形状因子f+Bπ(q2),f Bπ(q2)和标量形状因子f0(q2),从而就能研究轻子质量对B0→π
核物理学
2011, 60 (4): 042901.
doi: 10.7498/aps.60.042901
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用高温熔融法制备了Tb3+掺杂的氟氧碲酸盐玻璃样品,测试了不同Tb3+和Gd3+浓度玻璃样品的密度、透过光谱、以及380 nm紫外光和X射线激发的发光光谱.着重研究了玻璃中不同Tb3+和Gd3+离子含量对玻璃性能的影响规律及机理.结果表明:氟氧碲酸盐玻璃具有较大的密度,ρ大于5 g/cm3;增加Tb3+离子的浓度,可以有效提高样品的闪烁发光
2011, 60 (4): 042902.
doi: 10.7498/aps.60.042902
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利用ZF-300keV中子发生器,采用伴随粒子法研究了氘钛靶的中子产额随D+离子束轰击时间的变化特性;利用慢正电子湮没技术和扫描电镜分别研究了D+离子束轰击前后靶辐射损伤特性和表面形貌特征.结果表明,束流轰击引起氘钛靶缺陷结构和表面形貌的改变 ,但轰击时间的不同并未引起氘钛靶的中子产额、缺陷结构和表面形貌有明显差异;数值模拟了D+离子束在氘钛靶的辐射损伤特性和能量损失规律并与实验结果进行了比照分析和讨论.
原子和分子物理学
2011, 60 (4): 043101.
doi: 10.7498/aps.60.043101
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手性光学理论研究有助于解释手性分子的旋光机理和设计新的手性药物.采用B3LYP方法,计算了木榄醇A—C的旋光度和圆二色谱.从分子结构、正则振动和电子结构方面,探索了分子手性微观起源,分析了旋光度和电子圆二色谱的溶剂效应.表明OH的引入可调节分子的手性,甲基和苯环加强了分子的手性.发生在手性骨架上的振动和电子跃迁,加强了分子的手性.溶剂效应减小旋光度、削弱电子圆二色谱.
2011, 60 (4): 043102.
doi: 10.7498/aps.60.043102
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利用内收缩多参考组态相互作用方法和价态范围内的最大相关一致基aug-cc-pV6Z, 在0.05—0.60 nm的核间距范围内计算了CS+离子X2Σ+和A2Π态的势能曲线. 利用CS+离子的势能曲线并在同位素质量修正的基础上, 拟合出了X2Σ+和A2Π态的同位素离子1
2011, 60 (4): 043201.
doi: 10.7498/aps.60.043201
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发展了一套简单高效的非微扰理论方法研究强磁场中的原子能级结构.作为例子,给出了磁场强度从0到1000个原子单位,氢原子基态和低激发态的结合能以及四极矩等重要原子能级结构参数.结果表明:相对于其他的高精度计算方法,该方法不仅能计算出高精度的能级位置而且可方便给出精确的电子波函数.此外,该法还具有很强的普适性,可直接推广到原子与任意方向的交叉电磁场相互作用的研究.
2011, 60 (4): 043202.
doi: 10.7498/aps.60.043202
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研究了窄带隙材料InAs和三种不同掺杂浓度的InN在不同抽运光强激发下产生太赫兹(THz)波的辐射特性.实验结果表明:在相同的抽运光强下,InN和InAs辐射的THz信号强度在同一量级,InAs较InN辐射效率要高一些.随着抽运光强的增大,这几种材料的发射光谱变得更宽,当抽运光增大到一定强度时,它们的发射光谱半极大值全宽(HMFW)趋于恒定.InN比InAs更容易在较低功率的抽运光作用下获得宽带太赫兹光谱.研究也表明,不同掺杂浓度对辐射THz波的强度及辐射效率有很大影响.这项研究对于探索半导体表面辐射太赫
2011, 60 (4): 043203.
doi: 10.7498/aps.60.043203
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利用分裂算符方法数值求解一维氦原子的含时薛定谔方程,研究了氦原子在两束同色激光场与半周期脉冲(Hcps)形成的组合场驱动下所发射高次谐波的特点.研究结果表明,氦原子在这种组合场驱动下,高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,其截止位置可延伸到IP+9.6UP,通过构造截止位置附近的高次谐波谱能够得到脉宽为63 as的单个阿秒脉冲.经过分析后发现,半周期脉冲的加入不仅使高次谐波谱平台能够得到扩展,同时还抑制了电子长路径对高次谐波的贡献.
2011, 60 (4): 043301.
doi: 10.7498/aps.60.043301
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利用三维经典系综模型研究了氢分子非次序双电离对核间距的依赖性.在不同分子取向下,氢分子双电离率随核间距的增大而先增大后减小,在核间距为4a.u.时取最大值.氢分子非次序双电离对核间距的依赖性随分子轴与激光偏振方向间夹角φ的增大而减弱.φ=0时,氢分子非次序双电离包含丰富的相关模式,对核间距有强烈的依赖性φ=π/2时,不同核间距下的相关模式相似,重碰撞在双电离过程中发挥更重要的作用.这些结果表明分子结构对双原子分子非次序双电离有重要影响.
2011, 60 (4): 043401.
doi: 10.7498/aps.60.043401
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严格交换势用于研究低能电子与H2分子的弹性和非弹性散射截面,线性代数方法和R-矩阵传播子相结合求解基于振动密耦合方法的积分-微分耦合方程组,由此得到收敛的(0→0,0→1,0→2)散射微分截面和积分截面.理论计算结果与目前优秀的实验值和其他理论计算值进行了比较,表明基于振动密耦合方程的严格交换势在低能电子与H2分子振动激发散射中有重要作用.
2011, 60 (4): 043601.
doi: 10.7498/aps.60.043601
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(H2O)6是形成三维立体结构的最小水分子团簇并具有能量较低的多个稳定异构体.本文利用从头计算方法研究了各稳定结构的异构化过程.(H2O)6的环状结构与最稳定结构的能量差0.31 eV为一个氢键的键能.水分子团簇的异构化是分子间氢键打开或重组的过程,不同异构体之间的转化每次只涉及一个氢键的打开或重组,异构化的能垒高度在0.07—0.21 eV之间.
电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
2011, 60 (4): 044101.
doi: 10.7498/aps.60.044101
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基于树枝结构单元思想,提出了光频三维各向同性左手超材料球刺结构单元模型.采用金属的Drude原理,运用等效媒质理论,仿真研究了结构的电磁响应特性.在晶格间距与工作波长的比值满足等效媒质理论要求的前提下,通过调节结构单元的几何参数,发现它能在光波段出现介电常数和磁导率同时为负值的区域,实现折射率小于零的左手超材料响应特性.该模型结构简单,具有各向同性特点.研究结果为采用"由下向上"方法制备光波段的三维左手超材料指出了新的途径.
2011, 60 (4): 044102.
doi: 10.7498/aps.60.044102
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在器件设计上,针对低功率驱动的高功率微波放大器或高增益放大器中的高次模激励和自激振荡问题,采取了降低电子束同器件前端结构耦合等措施,来保证器件在工作区间完全处于放大状态,通过PIC模拟,设计了低功率驱动的S波段高功率微波放大器(电子束:流强7.5 kA,电子能量750 kV),注入微波6.8 kW时,模拟微波输出功率1.7 GW,增益53.9 dB.在Sinus加速器平台上开展了相应的实验研究: 注入微波62 kW时,微波输出功率达到2.04 GW(电子束:流强8 kA,电子能量800 kV), 输出频率
2011, 60 (4): 044201.
doi: 10.7498/aps.60.044201
摘要 +
无透镜傅里叶变换数字全息术对活细胞进行显微相衬成像测量时,由于细胞处于运动状态导致记录物体与参考点源难以共面,从而引入成像误差.本文提出了一种有效可靠的基于位相分布的自动对焦再现算法,只需通过一幅全息图,即可确定出记录距离的优化数值解,并结合一次位相线性拟合,成功补偿掉非共面误差.将这种算法应用到活体宫颈癌细胞的相衬成像实验中获得了较为理想的实验结果,表明了这种自动补偿非共面误差算法的可行性.
2011, 60 (4): 044202.
doi: 10.7498/aps.60.044202
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从量子点和腔相互作用的哈密顿量出发,利用包括非相干抽运,退相干项主方程,并结合量子回归定理,考虑相关初始条件,理论推导和数值计算相结合得出量子点多光子发射光谱精确数值结果.分析多光子发射光谱(费米子统计)和相应单光子情况(玻色子统计)时,得到依据费米子统计,退相干和热浴模型的多光子发射光谱同最近文献[22]量子点——微柱腔实验结果符合得非常好.结合理论和当前实验,显示了量子点腔系统中抽运诱导受激辐射和非谐振腔量子电动力学.
2011, 60 (4): 044203.
doi: 10.7498/aps.60.044203
摘要 +
在n型四能级原子系统中,研究了电磁感应吸收的非线性理论.结果表明:探测光的拉比频率和衰减分配系数A影响非线性吸收,进而影响介质吸收.当探测光光强较弱时,介质吸收和线性吸收一致,均表现为电磁感应吸收特征;当探测光光强增大时,介质吸收和线性吸收不再一致,介质吸收曲线将会呈现出烧孔现象;当探测光光强增大到控制光(或信号光)光强时,介质吸收表现出很大的增益现象.同时,非线性吸收受到衰减分配系数A的影响,即使在探测场很弱的条件下,随着A值的减小,介质吸收由电磁感应吸收现象表
2011, 60 (4): 044204.
doi: 10.7498/aps.60.044204
摘要 +
利用两个电流偏置在不同值的半导体激光器(SL)构建一个延时互耦系统,实验研究了两个SL的非对称偏置电流和频率失谐Δf(=f1-f2,f1,f2分别对应SL1和SL2的自由振荡频率)对系统混沌同步性能的影响.研究结果表明:对于两个振荡频率一致的SL,当两个SL的偏置电流差异较大时系统能实现较好的混沌同步;通过调节两个SL的温度,使两个SL的振荡频率失谐,对于SL1电流远大于SL2电流的情形,正频率失谐
2011, 60 (4): 044205.
doi: 10.7498/aps.60.044205
摘要 +
亚波长尺寸纵向偏振光束在粒子加速,单个分子偶极矩测量,二次谐波成像和纵向偏振共焦显微镜等方面有非常广泛的应用.本文提出径向调制的Bessel-Gaussian光束模型,经高数值孔径显微物镜聚焦可以获得高纯度的纵向偏振光束.利用矢量衍射理论数值模拟了焦点附近光强分布、磁场分布和能流密度空间分布.结果表明光斑半高全宽度可以达到0.4λ.该方法无需环形孔径或环形相位滤波器,光能利用率高,分辨率好,达到改进各种应用的效果.
2011, 60 (4): 044206.
doi: 10.7498/aps.60.044206
摘要 +
熔石英亚表面缺陷是光学材料低损伤阈值的主要因素之一.本文建立了熔石英亚表面三维球形杂质颗粒模型,采用三维时域有限差分方法对杂质附近的光场进行了数值模拟,分析了杂质的介电常数与尺寸对光强增强因子的影响,结果显示:介电常数小于熔石英的杂质,其光强增强因子不随尺寸、介电常数的改变而改变,均保持为4左右;当介电常数为6.0时,半径为1.5λ,2λ及2.5λ的杂质,相应的光强增强因子分别为50.1588,73.3904及102.9953,即增强因子随杂质尺寸的增大而增大;恰
2011, 60 (4): 044207.
doi: 10.7498/aps.60.044207
摘要 +
将频率有涨落的周期信号输入单模激光增益模型,计算出输出光强的相关函数及功率谱,对信噪比随噪声强度和系统参数的变化进行了研究. 结果表明:信噪比随频率噪声强度的变化、抽运噪声强度的变化、量子噪声强度的变化均出现随机共振;信噪比随增益系数和损失系数的变化也出现随机共振.
2011, 60 (4): 044208.
doi: 10.7498/aps.60.044208
摘要 +
对非局域非线性介质中的空间暗孤子进行了研究.理论上运用牛顿迭代法求解非局域非线性薛定谔方程,得到了不同传播常数下的非局域空间暗孤子的数值解,发现在任何非局域程度以及任何传播常数条件下,都存在暗孤子的解,而且孤子的束宽与非局域程度存在一定的关系.实验上,在染料溶液中观测到了空间暗孤子在非局域非线性介质中的形成.利用输入功率所引起的非线性效应强度的变化,分析了背景光波形对暗孤子的影响,数值模拟结果与实验结果相符合.
2011, 60 (4): 044209.
doi: 10.7498/aps.60.044209
摘要 +
从NEA GaAs光电阴极的激活光电流曲线发现,当系统真空度不很高时,在首次Cs激活阶段,表面掺杂浓度较低的阴极材料,其光电流产生需要的时间也较长.同时,随着系统真空度的提高,这种时间上的差异又变得不再明显.该现象表明,Cs原子在阴极表面的吸附效率同表面层掺杂浓度以及系统真空度之间有直接的联系.为定量分析这种关系,本文根据实验数据建立了Cs在阴极表面吸附效率的数学模型,利用该模型仿真的结果同实验现象非常符合.该研究对进一步开展变掺杂阴极结构设计和制备工艺研究具有重要的价值和意义.
2011, 60 (4): 044210.
doi: 10.7498/aps.60.044210
摘要 +
根据阴极制备过程中单独Cs激活和Cs-O交替激活两个阶段产生的光电流的峰值比,结合对电子穿过表面单势垒和双势垒后能量分布的理论曲线,提出了一种评估NEA GaAs光阴极表面势垒参数的新方法.利用该方法研究的结果完全符合双偶极层模型理论,并且和对实测阴极电子能量分布曲线拟合的结果非常一致.该方法简单、有效,在不增加测试手段的前提下,丰富了对NEA GaAs光电阴极激活效果及表面特征评价的方法和途径.
2011, 60 (4): 044211.
doi: 10.7498/aps.60.044211
摘要 +
侧链共轭的聚噻吩衍生物具有拓宽的共轭程度,有望成为一类性能优良的三阶非线性光学材料.合成了一种侧链共轭的噻吩共聚物:聚 -噻吩(POTVTh-Th),该聚合物与其均聚物相比,吸收光谱发生了明显的红移,禁带宽度为1.72eV.采用Z扫描技术在800nm下用飞秒激光器研究了该聚合物溶液和薄膜的三阶非线性光学特性,结果表明该共聚物四氢呋喃溶液中的三阶非线性极化率为8.84×10-10esu,聚合物薄膜的三阶非线性极化率为7.25×10-9esu,分别是其
2011, 60 (4): 044212.
doi: 10.7498/aps.60.044212
摘要 +
结合能带图和等频图分析,基于光子晶体自准直和光子带隙效应,设计了一种紧凑、高效的全光子晶体马赫-曾德尔(MZ)干涉仪.相应的光分束器和反射镜均由缺陷结构的光子晶体实现.讨论了干涉仪的输出机理,并与时域有限差分法(FDTD)模拟结果进行了比较.结果分析表明可以把MZ干涉仪作为一种气体、液体微型探测器.可在集成光学中起到重要的作用.
2011, 60 (4): 044213.
doi: 10.7498/aps.60.044213
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报道了一种掺杂亲水性TiO2纳米颗粒的丙烯酰胺基光致聚合物厚膜的全息特性.实验结果表明,掺杂TiO2纳米颗粒后的聚合物材料不仅在曝光过程中厚度缩皱有了明显的降低,而且衍射效率和其他性能参数都有了一定的改善,同时存在一个最佳的掺杂浓度,使得材料的最大衍射效率可以达到92.3%,最大折射率调制度达到2.09×10-3,体积缩皱降低至0.80%.
2011, 60 (4): 044214.
doi: 10.7498/aps.60.044214
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基于光纤耦合器的波长特性,分析了光纤耦合器作为梳状滤波器的光谱特性;将长度不同的双芯光纤(twin-core fiber,TCF)熔接在两根单模光纤(single mode fibors,SMF)之间,实验制得具有不同峰值波长间隔的基于双芯光纤耦合器的全光纤型梳状滤波器,其消光比可达25 dB. 首次使用CO2激光对其进行光谱调节,调节导致光谱向长波方向漂移和消光比的变化. 这种调节是基于CO2与光纤相互作用时的残余应力释放和熔融变形机理,使用氢载TCF可以在相同实验参数下得到更大的波长调节激光.
2011, 60 (4): 044301.
doi: 10.7498/aps.60.044301
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提出了一种基于局域共振的开口空心球(spilt hollow spheres,SHS)模型,数值计算和声学透射实验结果表明基于该模型的声学超材料可以实现负的弹性模量.为了说明SHS的局域共振性质,研究了微结构SHS几何尺寸(例如开口孔径d和空心球直径D)变化时材料的透射性质,结果表明SHS的几何尺寸的改变对声学超材料的透射吸收峰频率有显著影响.另外,还研究了SHS不同排列方式对透射行为的影响,发现单层样品中SHS单元数目以及晶格常数的变化不会引起谐振频率的变化,但是随着SHS单元数目或者样品
2011, 60 (4): 044302.
doi: 10.7498/aps.60.044302
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为了对一维掺杂声子晶体的缺陷模进行解析研究,利用多波束干涉原理和布洛赫定理,推导出一维掺杂声子晶体的缺陷模频率的解析公式.利用它对一维掺杂声子晶体的缺陷模进行了解析研究,得到了缺陷模频率的变化规律.该方法克服了其他方法不能对缺陷模进行解析研究的不足,是一种研究一维掺杂声子晶体的缺陷模的精确、有效方法.
2011, 60 (4): 044401.
doi: 10.7498/aps.60.044401
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本文系统研究了系统两端无平均温差时一维均匀Morse晶格中的热流棘齿效应. Morse晶格的两端分别与两个热浴相接触, 其中一端热浴温度周期调制,另一端热浴温度保持不变, 两端热浴温度长时平均相等. 数值结果表明, 当对一端热浴温度进行周期调制时, 系统中便会有稳定的定向热流产生. 通过改变调制频率和强度, 可以控制热流的大小及方向. 在合适的频率范围内, 可观察到一种非常有趣的现象——非定态负热导现象, 即系统中产生的定向热流逆着系统温度梯度方向由低温端流向高温端. 通过热波动力学分析(分析热流及温度分
2011, 60 (4): 044402.
doi: 10.7498/aps.60.044402
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众所周知,基区"能带工程"可以改善Si1-xGe x 基区异质结双极晶体管(HBT)的直流、频率和噪声等特性,但"能带工程"对HBT热学特性的影响的研究还很少。本文基于三维热电反馈模型,分析了"能带工程"对射频功率SiGe HBT热性能的影响。考虑到电流增益随温度的变化以及发射结电压负温度系数,给出了器件热稳定所需最小镇流电阻(REmin)的表达式,在此基础上给出了非均匀镇流电阻的设计,进一步提高了SiGe HBT的热稳定性
2011, 60 (4): 044501.
doi: 10.7498/aps.60.044501
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研究非惯性坐标系下考虑剪切变形的柔性梁的动力学建模. 首先借鉴Euler-Bernoulli梁的几何非线性变形模式,考虑了Timoshenko梁弯曲以及剪切变形产生的几何非线性效应对纵向、横向变形位移的影响,在考虑两个方向的变形耦合项后,利用有限元法对柔性梁进行了离散,采用Lagrange方程建立了柔性梁的动力学模型,首次建立了包含变形二次耦合量的Timoshenko梁的动力学方程.
2011, 60 (4): 044502.
doi: 10.7498/aps.60.044502
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给出构造Hamilton系统的准正则变换的方法,首先将Hamilton系统变换成Birkhoff系统,然后将Birkhoff系统作规范变换并实现Hamilton化. 指出对一个Hamilton系统存在多种准正则变换. 举例说明所得结果的应用.
2011, 60 (4): 044503.
doi: 10.7498/aps.60.044503
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提出构造二阶微分方程的Lagrange函数和Hamilton函数的新路径. 将二阶方程写成一阶方程组并构造出对应的一阶Lagrange函数后,直接从一阶Lagrange函数导出二阶Lagrange函数和Hamilton函数. 利用上述方法得到若干耗散和类耗散系统的一阶和二阶Lagrange函数以及Hamilton函数;讨论了这种方法的优点. 举例说明所得结果的应用.
2011, 60 (4): 044701.
doi: 10.7498/aps.60.044701
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一些简单的物理模型可产生复杂的行为,并有很强的逻辑表达能力.基于旋转元器件和格子气两个物理模型设计了一个加密系统,具有可逆、并行、简单、高效的特性.实验结果证实该系统具有良好的随机性和敏感性.研究结果表明,采用简单物理模型构建加密系统是一种很有潜力的方法.
2011, 60 (4): 044702.
doi: 10.7498/aps.60.044702
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着眼于"多色多向"这一典型的海洋表面波传播特征而以"三色三向"加以基本地刻画,并纳入普遍的波-流相互作用机理和丰富多样的表面张力波效应,由此给出了有限水深三阶三色三向波运动系统的一完备对称解.这是对目前业已存在的经典、现代"单色、多色多向波理论"的一次充分包容和集中反映.
2011, 60 (4): 044703.
doi: 10.7498/aps.60.044703
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基于Lyapunov稳定性理论,针对分数阶状态空间系统模型,提出一种稳定性判定方法,并给出了数学证明. 运用该稳定性理论无需求解平衡点,而方便地选择出控制项,对分数阶状态空间系统进行控制. 本文以分数阶统一混沌系统作为控制对象,将所提出的稳定性理论应用于该系统的控制中,仿真结果验证了该理论的有效性.
2011, 60 (4): 044704.
doi: 10.7498/aps.60.044704
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在密度线性分布的分层流试验水槽中,对贴近侧壁面的半球体模型运动生成的内波进行了实验研究. 采用多通道电导率阵列,测量分析了拖曳模型产生内波的波形结构、垂向位移场及其相关速度等. 实验结果表明:半球体模型产生的内波可以分为两类,一类是由定常源激发的体积效应内波,另一类是由非定常源激发的尾迹内波,由前者转换为后者的临界内Froude(Fr)数是Frs =1.6;与球体模型实验比较,Frs约为球体的2/3,转换更迅速,界线更清
气体、等离子体和放电物理
2011, 60 (4): 045201.
doi: 10.7498/aps.60.045201
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基于漂移扩散近似,在轴对称假设下,对电子回旋共振等离子体源腔室内的等离子体建立了二维流体模型.采用有限差分法对所建立的模型进行了自洽数值模拟,得到了等离子体密度均匀性随时间演化的数值结果.通过对数值结果的分析,研究了背景气体压强、微波功率和磁场线圈电流对等离子体密度均匀性的影响.研究表明,在电离初期,电子密度的均匀性好于离子密度的均匀性.在电离后期,离子密度的均匀性好于电子密度的均匀性.随着背景气体压强的增大,电子密度和离子密度的均匀性都在增加,且离子密度的均匀性增加的更快.随着微波功率的增大,电子密度和
2011, 60 (4): 045202.
doi: 10.7498/aps.60.045202
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利用空心针-板放电装置产生了大气压等离子体炬,采用光谱法测量了其内部及表面的电子密度. 向空心针中通入氩气,在大气环境中产生了长度为1cm的等离子体炬.实验分别测量了Hα谱线和ArⅠ(696.54nm)谱线,通过反卷积方法分离出其相应的Stark展宽,并由此计算了电子密度.结果发现,采用Hα谱线和ArⅠ(696.54nm)谱线Stark展宽计算得到的等离子体的电子密度分别为1.0×1015cm－3和3.78×1015
2011, 60 (4): 045203.
doi: 10.7498/aps.60.045203
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用时域有限差分方法模拟了两种光偶极天线模型的场分布,研究了光偶极天线的远场辐射特性随其长度增加而变化的规律以及影响其远场方向性的因素,发现光偶极天线的远场方向性随其长度增加而变化的规律类似于经典对称振子天线的相应规律.但高阶局域表面等离激元模式的存在使得光偶极天线的远场辐射图更快地出现了旁瓣.这些发现对于提高光天线的性能具有重要意义.
2011, 60 (4): 045204.
doi: 10.7498/aps.60.045204
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在中国科学院物理研究所"极光Ⅱ 号"飞秒激光装置上,对激光与薄膜靶相互作用产生的靶后质子束特性进行了实验研究.结果发现,在主脉冲前存在较强的飞秒预脉冲的情况下,通过适当地对激光束散焦,可以使质子束的转换效率提高3 个数量级,并同时改善质子束的准直性.分析表明,激光散焦的方法可以有效地抑制预脉冲的流体力学效应对质子加速的负面影响,从而提高质子的转换效率.此外,粒子模拟还发现,散焦量增大时可以产生更多的中低能超热电子,这也有利于建立高质量的质子加速电场.
2011, 60 (4): 045205.
doi: 10.7498/aps.60.045205
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在一维平板鞘层中采用流体模型分别研究了不同成分无碰撞等离子体鞘层的玻姆判据.通过拟牛顿法数值模拟了含有电子、离子、负离子以及二次电子的等离子体鞘层玻姆判据.结果表明二次电子发射增加了鞘层离子马赫数的临界值,且器壁发射二次电子温度越高,离子马赫数临界值越小.负离子使离子马赫数临界值减小.而在含有二次电子和负离子的等离子体鞘层中,当负离子较少时,二次电子发射对离子马赫数临界值影响较大;当负离子增加时,离子马赫数的临界值则主要受负离子的影响.
2011, 60 (4): 045206.
doi: 10.7498/aps.60.045206
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利用Nd ∶YAG脉冲激光器(波长:1064 nm)作为光源,在实验室自然大气环境下诱导产生土壤激光等离子体,通过等离子体原子发射光谱法定量分析了国家标准土壤样品中元素Cr的含量.实验上研究了在最佳实验条件下土壤中Cr的LIBS分析谱线,测定了Cr元素的定标曲线.实验结果表明,Cr元素浓度在(60—400)×10-6范围内,元素含量与光谱线强度之间有较好的线性关系;元素Cr浓度分析测量的相对标准偏差(RSD)为7.89%,定量分析结果与标准值的相对偏差为5.3%,Cr元素的检测限为1
2011, 60 (4): 045207.
doi: 10.7498/aps.60.045207
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针对激光脉冲参数对冲击点火的影响进行理论分析和数值模拟.首先从冲击波的产生和碰撞过程出发,理论分析冲击脉冲峰值功率、脉宽和上升沿时间对点火的影响;然后通过数值模拟,以点火时间窗口作为评价标准,验证理论分析结果.研究表明:冲击脉冲峰值功率是点火成败的关键因素之一,脉冲宽度则需达到百皮秒以提供足够的点火能量,上升沿时间在小于600 ps的情况下不会对点火造成明显影响.
2011, 60 (4): 045208.
doi: 10.7498/aps.60.045208
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在Angara-5-1装置Z-pinch实验中,研究了双层丝阵内爆动力学模式和动态黑腔,获得高产额X射线辐射能量和功率,X射线辐射功率达5.6 TW,泡沫X射线辐射温度达63 eV,本文给出主要实验设计方法和结果.
2011, 60 (4): 045209.
doi: 10.7498/aps.60.045209
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使用分子动力学模拟方法研究了不同能量(0.3—10 eV)的Cl原子对表面温度为300 K的Si(100)表面的刻蚀过程.模拟中采用了Tersoff-Brenner势能函数来描述Cl-Si体系的相互作用.模拟结果显示,随着入射Cl原子在表面的吸附达到饱和,Si表面形成一层富Cl反应层.这和实验结果是一致的.反应层厚度随入射能量增加而增加.反应层中主要化合物类型为SiCl,且主要分布于反应层底部.模拟结果发现随初始入射能量的增加,Si的刻蚀率增大.在入射能量为0.3,1和5 eV时,主要的Si刻蚀产物为Si
2011, 60 (4): 045210.
doi: 10.7498/aps.60.045210
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SGII装置上用八路激光注入金腔产生高温辐射源,然后利用该辐射源来加热输运腔中的掺Al泡沫样品.从测量得到的Al类氦离子发射光谱可以观察到a—d,qr伴线的强度明显高于jkl伴线的强度,由此可以确定出光子激发和电离过程对输运腔中等离子体的形成不可忽略.除此之外,还观察到较强的互组合线发射,这表明存在一个低密度区域.最后考虑到实验测量得到的Al类氦离子发射光谱是时间、空间积分,利用两个状态等离子体的发射光谱合成再现了实验光谱.
2011, 60 (4): 045211.
doi: 10.7498/aps.60.045211
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用球面石英弯晶衍射、CCD记录测量铝丝阵Z箍缩中的时间积分X射线连续能谱,并由连续谱斜率拟合出电子温度.该法获得的拟合数据点多,能有效筛除含线辐射的数据,减弱线辐射的影响,求得更可靠的等离子体核心高温区的温度.以发次09076为例,核心温度约为250 eV,在95%的置信度范围里,其变化范围约241—258 eV.
2011, 60 (4): 045212.
doi: 10.7498/aps.60.045212
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基于高功率激光等离子体X射线辐射谱特性,设计和研制了一种大画幅高动态范围MCP选通型分幅相机. 单画幅宽度13mm,长度36mm,曝光时间0.5—5ns可调.与X射线CCD比较,系统在1.0—10keV的谱响应相对平整,无高能增强效应.利用高功率激光打靶实验进行了性能考核实验,结果表明,系统的信噪比明显好于X射线CCD系统,动态范围大于3×103. 系统已经在神光Ⅱ装置ICF物理实验中获得成功应用.
凝聚物质：结构、力学和热学性质
2011, 60 (4): 046101.
doi: 10.7498/aps.60.046101
摘要 +
为了提高全息聚合物分散液晶光栅的衍射效率并降低其驱动电压,改善光栅的电光特性,研究了表面平行摩擦取向对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响.理论分析认为,改善相分离结构和降低液晶微滴之间的有序度差异是优化光栅电光特性的根本所在.由于进行表面取向处理后的液晶和单体之间达到扩散匹配,使得相分离的程度大幅提高,在衍射能力增强的同时驱动电压也实现了大幅下降,而且,表面取向作用也使光栅内的液晶分子均匀排列,降低了液晶微滴之间的有序度差异,从而减少了光栅的散射损失.实验结果表明:进行取向处理后的光栅其衍射效率由传统光
2011, 60 (4): 046102.
doi: 10.7498/aps.60.046102
摘要 +
基于时域有限差分方法研究了几何形状、入射电场偏振方向、管壁厚度及内核和包埋介质的变化对椭圆截面金纳米管局域表面等离激元共振特性的影响.研究发现,当长轴固定时,短轴的减小将导致纳米管消光峰红移;入射电场偏振方向与椭圆长轴夹角的增大将导致消光峰红移;当颗粒整体尺寸不变时,管壁厚度减小同样会使得消光峰红移.此外,内核及包埋介质介电常数的增大均导致消光峰红移.利用等离激元杂化理论及自由电子和振荡电子竞争机理对上述现象进行了理论分析.
2011, 60 (4): 046103.
doi: 10.7498/aps.60.046103
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将多元函数的变尺度法与两电子密度图的相关系数相结合,得到一种能够对蛋白质晶体结构进行刚体优化的新方法.初步测试结果表明,该方法能够明显地改善待测晶体的初始模型在晶胞中的取向和位置.而与最大似然方法相比,该方法可能更适用于搜索空间中存在大量局域极值点的情况.
2011, 60 (4): 046104.
doi: 10.7498/aps.60.046104
摘要 +
用分子动力学方法研究了温度对镍基单晶高温合金γ/γ'相界面上错配位错运动的影响.研究结果表明:无论是在低温还是在高温下,错配位错的运动都是通过扭折的形核及扭折沿位错线的迁移来实现;在低温时错配位错的相互作用有利于错配位错的运动;然而在高温时错配位错的相互作用可以阻碍错配位错的运动,从而阻碍γ和γ'相界面的相对滑动,有利于提高镍基单晶高温合金的高温力学性能.
2011, 60 (4): 046105.
doi: 10.7498/aps.60.046105
摘要 +
运用基于壳模型的分子动力学方法研究了BaTiO3铁电体中的辐射位移效应.采用O原子作为初级击出原子,模拟了当初级击出原子能量为1 keV时体系内缺陷的产生和演化.模拟结果表明,当入射方向为[001]时,体系内产生的缺陷最多.在所有缺陷中,以O缺陷的含量为最高,达80%以上.同时,这些缺陷的产生并不显著改变体系的自发极化强度,对体系的极化翻转过程也基本没有影响.在外电场作用下,观察到了显著的缺陷迁移.
2011, 60 (4): 046106.
doi: 10.7498/aps.60.046106
摘要 +
基于3维TCAD器件模拟,研究了90 nm CMOS双阱工艺下p+深阱掺杂对电荷共享的影响. 研究结果表明:改变p+深阱的掺杂浓度对PMOS管之间的电荷共享的影响要远大于NMOS管;通过增加p+深阱的掺杂浓度可以有效抑制PMOS管之间的电荷共享. 这一结论可用于指导电荷共享的加固.
2011, 60 (4): 046201.
doi: 10.7498/aps.60.046201
摘要 +
对含微孔洞疏松度m=1.04的疏松铝进行了冲击加载-卸载实验,利用DISAR(distance interferometer system for any reflector)测得了53至99 GPa五个冲击压力下疏松铝/LiF界面粒子速度波剖面,获得了各压力下的纵波声速和其中三个压力点的体波声速,确定出疏松铝的冲击熔化压力约为81 GPa,确定出高压下冲击熔化前的泊松比约为0.372.通过分析,微孔洞明显降低了冲击熔化压力,引起的非谐振效应明显,状态方程计算中考虑非谐效应,非谐因子l
2011, 60 (4): 046202.
doi: 10.7498/aps.60.046202
摘要 +
将由速度势叠加原理得到的双泡超声空化动力学微分方程归一化,通过matlab语言编程计算,分析了水中空化泡的线度、双泡间距、声压幅值、声波频率等因素对空化过程的影响. 在双泡超声空化动力学微分方程中引入双频超声,探讨了双泡双频超声问题. 研究表明泡的线度是决定空化特性的主要因素,声压幅值对空化特性的影响最大,其次是超声波的频率;双泡间的相互作用影响空化特性,这种影响随双泡间距的增大而减弱;双频超声对双泡空化特性的影响有限,这种影响在两超声分量的声压幅值相等时较强.
2011, 60 (4): 046301.
doi: 10.7498/aps.60.046301
摘要 +
采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWP)方法,结合广义梯度近似(GGA),对三元化合物ZnVSe2晶体的电子结构进行了计算,分析了ZnVSe2晶体自旋极化的能带结构、电子态密度、电荷布居、磁矩等.计算结果表明,三元化合物ZnVSe2会产生自旋极化状态,能带结构和态密度显示为半金属特征,表现出显著的铁磁性行为,具有高达近100%的传导电子自旋极化率,其半金属能隙为0.443eV,理论预测其可能是一种具有一定应用潜能
2011, 60 (4): 046401.
doi: 10.7498/aps.60.046401
摘要 +
利用正向加载和逆向加载相结合的实验方法,实验研究了从低压到高压三种不同压力范围内Fe基α相合金(Fe-85.03wt%,Mn-7.63wt%,Ni-7.01wt%,Al-0.3wt%)的冲击相变和卸载逆相变历程及对应加载状态的层裂行为特征.给出了Fe基α相合金含冲击相变和卸载逆相变的加卸载Hugoniot线,发现冲击相变阈值、逆相变阈值和冲击加载压力共同决定其冲击加卸载历程,冲击相变强烈影响其层裂行为,导致样品发生了"异常"层裂.利用获得的冲击加卸载历程从应力波相互作用的角度解
2011, 60 (4): 046601.
doi: 10.7498/aps.60.046601
摘要 +
采用坩埚扭摆振动法测量Mg熔体的运动黏度,得到935—1190 K温度区间高精度的黏度-温度关系曲线v(T),发现升温和降温过程中Mg熔体的黏度随温度变化呈指数规律单调递增(减),没有发生异常变化和滞后现象.同时,利用液态结构中原子集团演变行为的物理模型,计算得出该温度区间Mg熔体的主要结构信息参数——原子集团尺寸-温度关系曲线d(T);通过对实验和计算数据的综合分析,发现Mg熔体的运动黏度和原子集团尺寸均为温度的单值函数,且二者之间存在线性的函数关
2011, 60 (4): 046602.
doi: 10.7498/aps.60.046602
摘要 +
基于双电源电压和双阈值电压技术,提出了一种优化全局互连性能的新方法.文中首先定义了一个包含互连延时、带宽和功耗等因素的品质因子用以描述全局互连特性,然后在给定延时牺牲的前提下,通过最大化品质因子求得优化的双电压数值用以节省功耗.仿真结果显示,在65 nm工艺下,针对5%,10%和20%的允许牺牲延时,所提方法相较于单电压方法可分别获得27.8%,40.3%和56.9%的功耗节省.同时发现,随着工艺进步,功耗节省更加明显.该方法可用于高性能全局互连的优化和设计.
2011, 60 (4): 046603.
doi: 10.7498/aps.60.046603
摘要 +
采用第一性原理方法研究了高温β-La2Mo2O9中Mo被Cr或W取代后晶体的结构性质和高温相稳定性.研究发现Cr和W分别倾向于占据具有4配位数和5配位数的Mo位.W取代体系晶胞参数相对取代浓度非线性变化.该非线性变化与W离子取代位置配位数降低以及体系内La—O和Mo(W)—O平均键长非线性变化有关.内聚能计算表明W取代Mo后能够有效稳定高温相结构,降低相变温度.La4Mo3W1
2011, 60 (4): 046604.
doi: 10.7498/aps.60.046604
摘要 +
以随机扩散理论为基础,研究该机理下材料中氦的热释放可能呈现的特征,考察了氦的初始深度分布和扩散系数等因素对氦的热释放率的影响;阐明了随机扩散模型下和脱附模型下的氦释放特征之异同;指出对实验观察到的热解析谱的分析应和基底中氦的深度分布的分析以及氦的聚集状态的分析相结合,才能对氦的热释放机理给出正确的理解和判断.
2011, 60 (4): 046801.
doi: 10.7498/aps.60.046801
摘要 +
利用Scanning Tunneling Microscope(STM)和Scanning Tunneling Spectroscopy(STS)技术研究了La0.67Ca0.33MnO3(001)表面性质,研究发现表面呈现多相分离现象,在锰氧终端面观察到了绝缘性的( 2 × 2 )R45°重构表面和金属性的(1×1)重构表面,在镧钙氧终端面,观察到了表面呈现条纹状结构.La0.67Ca0.33
2011, 60 (4): 046802.
doi: 10.7498/aps.60.046802
摘要 +
研究了过滤阴极真空电弧技术中,不同的磁过滤器电流下(5—13 A),制备的四面体非晶碳(ta-C)薄膜对摩擦学特性的影响.通过对薄膜厚度,薄膜结构以及薄膜表面粗糙度随磁过滤电流的变化结果进行了测试,结果表明,随着磁过滤器电流的增大,薄膜的sp3键含量逐渐减少,表面粗糙度从0.13增大到0.38.磁过滤器电流在5 A时,薄膜的摩擦系数最小约为0.08,当电流增大到7 A时,摩擦系数显著增大,磁过滤器电流从7 A增大到13 A时,薄膜的摩擦系数再次减小约为0.1.
2011, 60 (4): 046803.
doi: 10.7498/aps.60.046803
摘要 +
对于离散的金属柱结构构建的周期性平板慢波系统,本文利用3维FDTD方法结合HFSS仿真软件深入分析了该慢波系统的高频特性.研究了金属柱高度、周期长度对色散特性的影响,计算了耦合阻抗,并与传统光栅慢波系统特性进行了对比分析.分析表明金属柱慢波系统既有与传统光栅慢波系统相似的高频特性,又具有独自的特点,位于离散的金属柱周期间隙中的电子注互作用耦合阻抗具有对称性;金属柱结构用作真空电子器件的高频系统可增加发生有效互作用的电子注厚度,降低起振电流密度,提高器件效率.本文的分析结果为设计低电流密度工作的多电子注短毫
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2011, 60 (4): 047101.
doi: 10.7498/aps.60.047101
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利用蓝宝石衬底的AlGaN/AlN/GaN 高电子迁移率器件(HEMT)的电容电压(C-V)特性,对电子费米能级与二维电子气面密度的经验关系进行表征,其结果对器件电荷控制模型的建立,跨导及电容表达式的简化有重要意义.文章创新性地提出参数α用于表征二维势阱对沟道电子限制能力,并认为α越小则二维势阱的沟道电子限制能力越强.利用上述经验关系来拟合电容,可以获得与实测电容很好的一致性.
2011, 60 (4): 047102.
doi: 10.7498/aps.60.047102
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运用π电子紧束缚模型,具体研究了锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的边界结构对能带,特别是费米面附近的导带和价带电子的影响.计算了七种不同边界结构的ZGNRs的能带色散关系及费米面附近价带电子在原胞中各原子上的分布情况.计算结果表明:两边界都无悬挂原子的NN-ZGNRs,只有一边界有悬挂原子的DN-ZGNRs,两边界都有五边形环的SPP-ZGNRs和ASPP-ZGNRs为金属性.两边界都有悬挂原子的DD-ZGNRs,一边界为五边形环另一边界无悬挂原子的PN-ZGNRs和一边界为五边形环另一边界有悬挂原子的P
2011, 60 (4): 047103.
doi: 10.7498/aps.60.047103
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采用基于第一性原理的平面波赝势方法,研究了Nb原子在Ni3Al中的格点取代行为及合金化效应.通过对不同原子被置换后体系的形成热、结合能及电子态密度的计算和比较,发现Nb原子倾向于取代Ni3Al中的Al原子,其取代行为主要由系统的电子结构决定,计算结果与实验相符.为了进一步研究Nb原子的取代行为,对Nb原子占据的格点以松散或紧凑分布下体系的总能、形成热、结合能以及电子态密度进行了计算,结果表明Nb原子占据的格点更倾向于紧凑分布.为了研究Nb对Ni3
2011, 60 (4): 047104.
doi: 10.7498/aps.60.047104
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采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,在同等环境条件下,建立了未掺杂和三种不同浓度的Al原子取代Zn原子的Zn1-xAlxO模型,然后分别对模型进行了几何结构优化、总态密度分布和能带分布的计算.结果表明:ZnO高掺杂Al的条件下,随掺杂Al原子浓度增大,进入导带的电子增多,电子迁移率减小,电导率减小,导电性能减弱;但是随高掺杂Al的浓度减小,反而使电子迁移率增大,电导率增大,导电性能增强.计算得到的结果与实验中Al原子
2011, 60 (4): 047105.
doi: 10.7498/aps.60.047105
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利用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)基组水平上研究了具有zigzag边界的石墨烯量子点,结果表明不同大小的石墨烯量子点的基态都是具有磁性的自旋三重态.其磁性一方面来源于zigzag边界上占有凸出位置的碳原子,另一方面来源于带有孤对电子的碳原子.从整体上看,除6b结构外,其他结构的能隙随着苯环数量的增加逐渐减小,而附加电荷却使体系能隙明显减小.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对能隙为3.83 eV的由六个苯环排列成的三角形结构进行了激发态的计算,发现第十七激发态强度最大,能量为3.93 eV,对
2011, 60 (4): 047106.
doi: 10.7498/aps.60.047106
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应变Si技术是当前微电子领域研究发展重点,态密度是其材料的重要物理参量.本文基于应力相关KP理论,建立了(001),(101)和(111)晶面施加双轴应力形成的四方、单斜及三角晶系应变Si导带、价带态密度模型.结果表明,除单斜和三角晶系导带底态密度外,应力对其余各态密度均有显著影响.本文所得模型数据量化,可为应变Si材料物理的理解及其他物理参数模型的建立奠定重要理论基础.
2011, 60 (4): 047107.
doi: 10.7498/aps.60.047107
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采用基于密度泛函理论的投影平面波方法,对后钙钛矿结构(Ppv)的CaRhO3的电子结构和磁学性质进行了研究.广义梯度(GGA)近似下的计算表明,Ppv-CaRhO3的基态为铁磁性半金属,Rh4+离子的磁矩大小为0.57μB,具有低自旋态构型;而考虑在位库仑作用修正的GGA+U计算,得到了与实验结果相符的反铁磁绝缘体基态,表明后钙钛矿结构中4d电子之间的关联效应对体
2011, 60 (4): 047108.
doi: 10.7498/aps.60.047108
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利用实验和能带计算相结合的方法,对介于两种预期的半金属Heusler合金Co2FeSi和Co2MnSi间的四元合金Co50Fe25-xMnxSi25的晶体结构、磁性、能带结构和半金属性进行了研究.采用考虑库仑相互作用的的广义梯度近似方法计算了系列合金的能带结构,通过与实验结果进行对比,揭示了成分变化过程中合金分子磁矩及原子磁矩的变化规律.研究发现,
2011, 60 (4): 047109.
doi: 10.7498/aps.60.047109
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应用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法研究了金属元素替代对Li4BN3H10 释氢的影响机理.计算给出了结合能、电子态密度、密集数, 分析了结构的稳定性和原子间的成键情况.结果表明: 晶体的结合能与(LiM)4BN3H10(M=Ni,Ti,Al,Mg)释氢性能没有直接的关联.带隙的宽窄和带隙中是否存在杂质能级是决定(LiM)<
2011, 60 (4): 047110.
doi: 10.7498/aps.60.047110
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采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Sb系half-Heusler合金XYSb(X=Ni,Pd,Pt;Y=Mn,Cr)的晶体结构、磁性及电子结构.计算结果表明,在平衡晶格常数下,合金NiMnSb为半金属,其他为金属.合金的总磁矩主要由Y元素自旋磁距贡献,随着元素X原子序数减小,费米能级移向自旋向下能带导带底;压缩使费米能级上移,远离Sb原子p能带,PtMnSb,PdMnSb与NiCrSb在压应力下可实现金属—磁性半金属转变.
2011, 60 (4): 047201.
doi: 10.7498/aps.60.047201
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采用时间分辨线偏振光抽运-探测光谱研究常温下本征GaAs中载流子弛豫动力学,观察到饱和吸收和吸收增强现象.发现载流子浓度为2×1017 cm-3, 探测光子能量小于1.549 eV时,饱和吸收现象比较明显,反之,有明显的吸收增强现象出现.载流子浓度大于7×1016 cm-3的范围内,吸收增强信号随时间增大没有减弱的趋势,反而有继续增强的趋势.理论上,考虑带填充效应和带隙重整化效应的竞争,模拟得到与实验谱线相符合的结果.
2011, 60 (4): 047202.
doi: 10.7498/aps.60.047202
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在研究光电耦合器电离辐射损伤机理基础上,分别建立光电耦合器电离辐射损伤电流传输比(CTR)表征模型和1/f噪声表征模型.结果表明CTR退化和噪声增加都归因于辐射后光敏三极管集电结和发射结处SiO2/Si界面缺陷增多.根据CTR退化和噪声变化分别与辐射剂量的关系,建立起噪声变化与CTR退化之间的关系,辐照实验对表征模型正确性进行了验证.运用噪声变化与辐射剂量的关系,通过低剂量辐照实验可以预测高剂量辐射后光电耦合器退化程度,故可用于评价光电耦合器抗辐射能力.
2011, 60 (4): 047301.
doi: 10.7498/aps.60.047301
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用密度泛函理论(DFT)研究了金属Au(110)表面结构以及氧原子的吸附状态.计算得到Au(110)-(1×2)缺列再构表面原子的弛豫分别是-15.0%(Δd12/d0)和-1.1%(Δd23/d0),表面能为52.7 meV/2,功函数Φ=5.00 eV;Au(110)-(1×3)缺列再构表面的Δd1
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2011, 60 (4): 047302.
doi: 10.7498/aps.60.047302
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在超高真空设备中,采用高温退火的方法在6H-SiC两个极性面(0001)和(000 1 - )面(即Si面和C面)外延石墨烯(EG). 利用低能电子衍射(LEED)和同步辐射光电子能谱(SRPES)对样品的生长过程进行了原位研究,而后利用激光拉曼光谱(Raman)和近边X射线吸收精细结构(XANES)等实验技术对制备的样品进行了表征. 结果表明我们在两种极性面均制备出了质量较好的石墨烯样品. 而有关两种石墨烯的对比性研究发现:Si面EG呈同一取向而C面EG呈各向异性;Si面EG与衬底存在类似
2011, 60 (4): 047303.
doi: 10.7498/aps.60.047303
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结合SiGe材料的优异性能与超结结构在功率器件方面的优势,提出了一种超结SiGe功率二极管.该器件有两个重要特点:一是由轻掺杂的p型柱和n型柱相互交替形成超结结构,取代传统功率二极管的n-基区;二是阳极p+区采用很薄的应变SiGe材料.该二极管可以克服常规Si p+n-n+功率二极管存在的一些缺陷,如阻断电压增大的同时,正向导通压降随之增大,反向恢复时间也变长.利用二维器件模拟软件MEDICI仿真
2011, 60 (4): 047304.
doi: 10.7498/aps.60.047304
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将"金属-单分子-金属"模型化为分子导电纳米结,应用扩展主方程方法研究了红外光激发作用下弱耦合分子导电纳米结的非弹性电流的传导过程.分别采用偶极跃迁的指数耦合、平方耦合以及线性耦合模型描述红外光场与分子的相互作用,研究了不同光场作用下非弹性电流与所加电压的关系,并讨论了分子内振动能重新分布效应对电流-电压特性的影响.
2011, 60 (4): 047401.
doi: 10.7498/aps.60.047401
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通过改变液相源成分和先驱块的装配方式对顶部籽晶熔渗生长方法(TSIG)进行改进,并用新方法成功制备了单畴Gd-Ba-Cu-O(GdBCO)超导块材.对样品形貌和微观结构的研究发现,应用新方法制备的样品呈现出良好的织构度,其内俘获的Gd2BaCuO5(Gd-211)内含物分布均匀且粒度较小.超导性能的测试表明,样品具有较高的超导转变温度和自场临界电流密度,表现出较大的磁悬浮力.此外,应用新方法可以简化实验步骤,缩短制备周期,提高实验的稳定性,从而降低了实验难度,为大尺寸单畴块材的批量化制备打下了基础.
2011, 60 (4): 047501.
doi: 10.7498/aps.60.047501
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用乙二醇为溶剂,用三氯化铁、二氯化钴和醋酸铵为起始反应试剂,通过溶剂热反应首次合成了纳米结构CoxFe3-xO4多孔微球.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)表征样品的结构和形貌,结果表明,所制备的单分散CoxFe3-xO4多孔微球为立方多晶结构,其直径约300 nm,是由约30
2011, 60 (4): 047502.
doi: 10.7498/aps.60.047502
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使用基于密度泛函理论的第一原理方法,对Fe单层原子薄片在二维正方、二维六角晶格下的电子结构和磁学性质进行了系统研究.结果表明,二维正方、二维六角以及bcc晶格在平衡晶格常数下都具有磁性,其单位原子磁矩分别为2.65,2.54和2.20μВ.对二维晶格在被压缩和被拉伸时的磁性计算表明,随着晶格的被拉伸,当最近邻原子间距大于4.40时,铁原子间的键合被拉断,体系单位原子的磁矩趋于孤立Fe原子的磁矩4μВ;随着原子键长的减小,各体系的磁矩
2011, 60 (4): 047801.
doi: 10.7498/aps.60.047801
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为了改善重频激光器的热性能,本文采用了键合Yb ∶YAG晶体薄片作为激光增益介质,介质中掺杂粒子浓度呈梯度分布.文章计算了不同参数条件下介质抽运过程,得到介质内部的储能,温度和应力分布,并从中选出较为优化的介质参数.计算表明,采用梯度掺杂的方法,介质温度降低,形变和热应力减小,波前畸变改善.理论上证明了采用梯度掺杂的方法改善热管理的可行性.
2011, 60 (4): 047802.
doi: 10.7498/aps.60.047802
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采用热透镜测量方法进行了SiO2和HfO2单层膜的体吸收与界面吸收分离研究.首先推导了光从薄膜侧及基底侧入射时单层膜内的驻波场分布,给出了单一厚度薄膜分离体吸收和界面吸收的计算方程式以及求解薄膜消光系数的方法.利用电子束蒸发工艺制备了半波长光学厚度(λ=1064 nm)的SiO2和HfO2单层膜,通过热透镜的测量数据实际分离了两种薄膜的体吸收和界面总吸收.计算结果表明,对于吸收小至10-6
2011, 60 (4): 047803.
doi: 10.7498/aps.60.047803
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研究了离子束溅射(IBS)制备的Nb2O5薄膜的光学特性、应力、薄膜微结构等特性,系统地分析了辅助离子源的离子束能量和离子束流对薄膜特性的影响.结果显示,在辅助离子源不同参数情况下,折射率在波长550 nm处为2.310—2.276,应力值为-281—-152 MPa.在合适的工艺参数下,消光系数可小于10-4,薄膜具有很好的表面平整度.与用离子辅助沉积(IAD)制备的薄膜相比,IBS制备的薄膜具有更好的光学特性和薄膜微结构.
2011, 60 (4): 047804.
doi: 10.7498/aps.60.047804
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采用高温固相法合成了Ba3Tb(BO3)3和Ba3Tb(BO3)3 ∶Ce3+两种绿色荧光粉,并研究了材料的发光性质.Ba3Tb(BO3)3材料呈多峰发射,发射峰位于439,493,547,589和629 nm,分别对应Tb3+的5D
2011, 60 (4): 047805.
doi: 10.7498/aps.60.047805
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报道了液态氦温度(4.2 K)下非掺杂ZnSe/BeTe Ⅱ型量子结构中ZnSe势阱层内空间直接光致发光(PL)光谱的磁场依赖性(磁场高达53 T).实验结果显示,随着磁场的增加,激子和带电激子的PL强度呈现出相反的振动行为.当激子的PL强度增加时带电激子的PL强度减小,反之,当激子的强度减小时带电激子的强度却增加.并且在整个磁场范围内,这些振动呈现近似等间隔的周期性变化.这个行为被解释为费米能级与朗道能级的周期性共振,这个共振导致了处于费米能级上的二维电子气态密度的周期性调制.
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2011, 60 (4): 047806.
doi: 10.7498/aps.60.047806
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报道了一种新的可用长波紫外有效激发的三基色发光玻璃.这种三基色荧光玻璃样品是在相同硅硼酸盐基质中掺杂Ce3+/Mn2+, Ce3+/Tb3+以及Eu2+并采用熔融法制备出的.其中Mn2+,Tb3+,Eu2+作为激活离子,Ce3+作为敏化剂向激活离子提供能量.由于敏化剂的加入使这种三基色发光玻璃在长波紫外激发下获
2011, 60 (4): 047807.
doi: 10.7498/aps.60.047807
摘要 +
球形纳米粒子已经被广泛地应用于表面增强拉曼散射.为进一步提高纳米球表面电场,从而提高表面增强拉曼散射信号强度,本文设计了平行隔板纳米球结构.离散偶极子近似计算结果表明,应用平行隔板后,纳米球表面电场得到了大幅度增强,故平行隔板纳米球结构更适合作为表面增强拉曼散射衬底,用于生物分子探测.另外,本文还系统地研究了平行隔板结构参数对整个平行隔板纳米球结构光学性质的影响.
2011, 60 (4): 047808.
doi: 10.7498/aps.60.047808
摘要 +
采用离散偶极子近似方法(DDA)研究了两种不同形状的金纳米环结构的消光光谱及其近电场分布, 研究了等离子体消光峰的红移、蓝移现象及消光系数与结构参数之间的关系, 并与盘状的金纳米结构进行了比较. 在等离子体共振峰波长入射时, 金纳米环结构比金纳米盘结构产生更大的局域增强电场分布, 横截面为圆形的金纳米环结构比横截面为矩形的结构具有更大的局域增强电场分布, 更适合作为表面增强拉曼散射的衬底.
2011, 60 (4): 047901.
doi: 10.7498/aps.60.047901
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为了提高负电子亲和势(NEA)GaN光电阴极的量子效率,利用金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)外延生长了梯度掺杂反射式GaN光电阴极,其掺杂浓度由体内到表面依次为1×1018 cm-3,4×1017 cm-3,2×1017 cm-3和6×1016 cm-3,每个掺杂浓度区域的厚度约为45 nm,总的厚度为180 nm.在超高真
2011, 60 (4): 047809.
doi: 10.7498/aps.60.047809
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有机发光二极管(OLED)在通信、信息、显示和照明等领域均显现出巨大的商业应用前景,十几年来一直是光电信息领域的研究热点之一.但是,OLED的外量子效率远低于内量子效率,极大程度地制约了其发展和应用.本文主要介绍了多种有效提高器件效率的光取出技术,对微透镜、光子晶体结构、纳米图案和纳米多孔膜以及微腔技术等多种OLED修饰方法进行了回顾和讨论.在此基础上,对一些光取出技术的研究做了展望.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2011, 60 (4): 048101.
doi: 10.7498/aps.60.048101
摘要 +
采用了熔盐法新工艺制备了纯相与掺钒的MnNb2O6粉晶,利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能谱分析(EDX),透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和电子衍射(SAED)分析了其物相、形貌及微结构.结果表明合成产物为正交晶系钶铁矿型MnNb2O6;在不同的熔盐中合成出了棒状、片状与长方体形貌的纯相产物.讨论了温度与掺杂对结构与形貌的影响,HRTEM与SAED分析表明了产物的各向异性生
2011, 60 (4): 048102.
doi: 10.7498/aps.60.048102
摘要 +
建立了脉冲电流下自由燃烧的TIG电弧的二维轴对称数学模型,利用FLUENT软件,通过选择合适的边界条件和强烈耦合控制方程组对脉冲TIG电弧进行了数值模拟,得到了在焊接电流周期性变化下电弧形态、电弧温度场、电弧轴线方向上的温度和速度及焊接工件表面电弧压力的变化情况;针对电弧压力,得到了不同峰值电流、占空比、脉冲频率作用下的分布情况,并分析了它们在脉冲电流作用下的周期性变化规律.分析结果表明:当脉冲电流发生突变时,它们的变化滞后于脉冲电流的变化,且从基值电流向峰值电流变化时的响应速度更快,并最终达到一个相对稳
2011, 60 (4): 048401.
doi: 10.7498/aps.60.048401
摘要 +
以串联型感应电能传输(IPT)系统为例,用非线性动力学的方法研究了IPT系统的多谐振点的判断及稳定性分析问题.建立了系统的频闪映射模型,根据不动点理论推导出了系统的稳态响应分段解析函数式,并在此基础上,给出了系统谐振工作点的理论判据,结合系统庞加莱映射的雅可比矩阵特征值分布情况,给出了谐振点的稳定性判据.结合具体实例系统,讨论了其多谐振点现象,并通过仿真和实验进行了验证,证明了本文理论分析结果的正确性.本文所提出的分析方法也可为其他类似谐振变换电路的建模及稳态工作点分析提供一定的理论参考.
2011, 60 (4): 048402.
doi: 10.7498/aps.60.048402
摘要 +
报道了脉冲序列(pulse train, PT)控制电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CCM) Buck变换器中存在的低频波动现象,研究了其产生机理和抑制方法.时域仿真结果和输出电压与电感电流的相空间轨迹图表明,输出滤波电容等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)是影响PT控制CCM Buck变换器控制性能的重要因素.当ESR值为零或很小时,PT控制CCM Buck变换器将出现由于输出电压调整不及时而呈现的低频波动现象;随着
2011, 60 (4): 048403.
doi: 10.7498/aps.60.048403
摘要 +
在回旋速调放大器自洽非线性大信号理论分析和数值计算的基础上,给出了一支Kα波段TE01模4腔基波回旋速调放大器的设计方案,并完成了样管的研制.同时对样管进行了热测实验,得到了如下实验结果:注电压为70 kV,电流为10 A,输入功率为60 W,磁场强度1.31 T,中心频率34 GHz,峰值功率245 kW,平均功率大于3 kW,增益36.1 dB,效率 35%,3 dB带宽大于280 MHz.
2011, 60 (4): 048404.
doi: 10.7498/aps.60.048404
摘要 +
提出了一种新型的基于圆柱谐振腔的高功率级波脉冲压缩系统,介绍了该系统的结构形式,给出了部分关键器件的数值模拟结果,对系统的功率容量及品质因数进行了初步分析.对于高功率微波(HPM)脉冲压缩系统来说,系统的功率容量与最终获取的HPM功率大小密切相关,谐振腔的固有品质因数与系统效率密不可分,工程实践表明,相对于基于矩形谐振腔的脉冲压缩系统,本文设计的基于圆柱谐振腔的脉冲压缩系统功率容量可提高一个量级,谐振腔的固有品质因数可提高5倍以上.
2011, 60 (4): 048501.
doi: 10.7498/aps.60.048501
摘要 +
微通道板出射电荷云尺寸与微通道板增益、微通道板输出面和楔条形阳极间距离以及阳极加速电压等因素有关.到达阳极的电荷云尺寸对紫外光子计数探测器的成像性能有重要影响.本文研究了电荷云尺寸对紫外光子计数成像系统成像性能的影响,论述了调制畸变和"S"畸变两种图像畸变及其产生的原因,采用蒙特卡洛方法模拟了不同尺寸的电荷云对阳极解码的影响.实验测试了微通道板和阳极间距离、微通道板增益以及阳极加速电压对紫外光子计数成像系统成像性能的影响,并给出了实际解决调制畸变和"S"畸变的有效方法.
2011, 60 (4): 048701.
doi: 10.7498/aps.60.048701
摘要 +
以NaK 通道的三维精细结构为基础,从理论上阐述了NaK 通道对钠离子、钾离子、铷离子以及钙离子的通透机理,钡离子可以作为NaK 通道阻断剂的微观机理,我们的研究结果表明,通道与离子的相互作用是决定通道对不同离子选择性的基础, 反映通道与离子相互作用的位能曲线是通道对不同离子通透性的外在表现.
2011, 60 (4): 048702.
doi: 10.7498/aps.60.048702
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流感病毒分为三类:甲型(A型),乙型(B型),丙型(C型).在这三种类型中甲型(A型)流感病毒是最致命的流感病毒,对人类引起了严重疾病.本文对甲型流感病毒DNA序列建立了一种新的时间序列模型,即CGR(Chaos Game Representation)弧度序列.利用CGR坐标将甲流病毒DNA序列转换成CGR弧度序列,且引入长记忆ARFIMA模型去拟合此类序列,发现随机找来的10条H1N1序列,10条H3N2序列都具有长相关性且拟合很好,并且还发现这两种序列可以尝试用不同的ARFIMA模型去识别,其中H1
2011, 60 (4): 048703.
doi: 10.7498/aps.60.048703
摘要 +
头皮脑电时间序列的相关性是大脑皮层源的相位同步性的一种体现,因此对相位同步源进行定位,同时找到源对应的时间序列在脑成像研究领域具有重要意义.基于Rössler 模型提出仿真相位同步偶极子源的时间序列的方法,利用时间序列进行同心四层球头模型正演,获得仿真头皮脑电数据.提出了基于最大似然因子分析的相位同步脑电源的时-空动力学分析方法,对仿真和真实头皮脑电数据进行了验证,并与主成分分析法进行对比.仿真实验结果表明:最大似然因子分析法估计的时间序列与仿真源的时间序列具有更高的相关系数,同时估计源与仿真源
2011, 60 (4): 048901.
doi: 10.7498/aps.60.048901
摘要 +
物理学理论与方法在经济与金融领域中的成功应用催生了一个新的科学分支——经济物理学(econophysics).分数阶微积分系统的复杂动力学现象受到了越来越多学者的关注.本文定性地分析一类分数阶混沌金融系统的均衡解的稳定性及Hopf分岔发生的条件,并运用亚当斯-巴什福斯-莫尔顿预估-校正的有限差分法,通过分岔图、相图和时间序列图对该系统的复杂性演化行为进行仿真研究.
地球物理学、天文学和天体物理学
2011, 60 (4): 049201.
doi: 10.7498/aps.60.049201
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通过探讨极端降水与城市道路交通受灾损失之间的关系确定灾损函数曲线,首先构建城市道路积水排尽模型、积水持续时间模型,以及道路积水的经济损失评估模型等理论模型,再引入与道路抗涝能力相关的社会经济因子,最终构建了一个极端降水对道路交通造成经济损失的估算模型.经检验,该模型具有较好的模拟性能和适用性,且所需输入变量少,计算简便,适合地区经济损失的快速评估.从该模型出发,确定了上海地区逐年极端降水降水强度和总过程降水量的阈值,从而提出一个新的极端降水定义方法——随影响因子变化的固定阈值法,该方法突出了极端降水给社会
2011, 60 (4): 049202.
doi: 10.7498/aps.60.049202
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近似熵是一个有效的非线性动力学指数,能够用于表征时间序列的复杂性,通过滑动窗口技术,近似熵对于一维时间序列的动力学结构突变具有一定的识别能力,但其突变检测结果依赖于子序列长度的选择,且不能准确定位突变点.鉴于此,本文提出了一种新的突变检测方法——滑动移除近似熵.测试结果表明,滑动移除近似熵具有检测结果稳定性好、准确性高等特点,明显优于滑动近似熵和Mann-Kendall方法,其在实际观测资料中的应用进一步证实了新方法的可靠性.
2011, 60 (4): 049701.
doi: 10.7498/aps.60.049701
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累积轮廓、流量和周期是X射线脉冲星辐射信号的三个重要特征,将其应用于X射线脉冲星信号检测中,提出了一种基于Bayesian估计的X射线脉冲星周期辐射信号时域检测方法.该方法以非脉冲区噪声观测为先验知识,利用X射线脉冲星辐射信号的泊松分布模型推导了信号概率密度分布函数,以该函数的累积分布函数为判据,对X射线脉冲星微弱信号进行检测,并提取位相偏移量.利用仿真数据和RXTE卫星的实测数据进行实验验证,结果表明:本文方法性能优于同类的基于高斯分布模型的检测方法,在检测信号的同时能在一定精度下给出信号位相偏移值.
2011, 60 (4): 049702.
doi: 10.7498/aps.60.049702
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中子星内部的电子处于高度简并或完全简并的状态,电子磁矩(包括内禀磁矩和朗道反磁矩)的取向不是随机的,而是呈现出极强的磁化行为.考虑了磁化后的磁诱导方程要改写,改写后的方程添加了新的磁场生成项,更重要的改变是等效磁扩散系数变小了(顺磁情况),在临界情况(等效扩散系数等于零),磁场在磁生成项的作用下增加直到抑制机理出现,朗道反磁矩就是在这个时候变得越来越重要.磁场增加的最终结果使中子星局域磁场成为振荡的,对外看来有可能成为磁星.
