晶体NiF2的吸收光谱和电子顺磁共振谱的一种完全对角化计算

采用半自洽场(semi-SCF)自由Ni²⁺的d轨道波函数、点电荷-偶极子模型和Ni²⁺-6X^-(X=F,Cl,Br,I)络合物的μ-κ-α模型,建立结构参数与光谱、电子顺磁共振(EPR)谱(零场分裂D,E和顺磁g因子)之间的定量关系.利用能量矩阵完全对角化方法(CDP)和高阶微扰方法,统一解释NiF₂晶体的局部结构、吸收光谱和电子顺磁共振谱(EPR).比较两种方法计算得到的零场分裂D,E和顺磁g因子.结果表明:①高阶微扰方法算出的D,E值误差大;②能量矩阵完全对角化方法(CDP)算出的D,E值、光谱、顺磁g因子的值都与实验符合很好.     

ZnAl2O4:Cr3+晶体4A2基态ZFS及其三角晶格畸变研究

用对角化哈密顿矩阵的方法,借助New man晶场叠加模型,研究了ZnAl₂O₄:Cr³⁺晶体的基态零场分裂(ZFS)及其电子光谱,理论结果与实验一致.定量研究表明,掺杂晶体ZnAl₂O₄:Cr³⁺中,络离子(CrO₆)^9-局域结构应有压缩的三角畸变(△θ=3.06°).同时指出,自旋二重态对⁴A₂基态ZFS参量b₂⁰的贡献不可忽略,而对g因子的贡献甚微.     

Laser phase effect on asymmetric harmonic distribution in H_2~+

The laser phase effect on the spatial distribution of the molecular high-order harmonic generation(MHHG) spectrum from H_2~+ is theoretically investigated through solving the Non-Bohn-Oppenheimer(NBO) time-dependent Schrodinger equation(TDSE).The results are shown as follows,(i) The generated harmonics from the two nuclei each present an asymmetric distribution.Particularly,when the laser phases are chosen from 0.0π to 0.6π and from 1.7π to 2.0π,the contribution from the negative-H plays a main role in harmonic generation.When the laser phases are chosen from 0.7πto 1.6k,the contribution from the positive-H to the harmonic generation is remarkably enhanced and becomes greater than that from the negative-H.The electron localization,the time-frequency analyses of the harmonic spectrum and the time-dependent wave function are shown to explain the asymmetric harmonic distribution in H_2~+,which provides us with a method to control the electron motion in molecules,(ⅱ) As the pulse duration increases,the asymmetric distributions of the MHHG in two H nuclei decrease,(ⅲ) Isotope investigation shows that the asymmetric harmonic distribution can be reduced by introducing the heavy nucleus(i.e.,D_2~+).     

Cu1-xHxZr2(PO4)3中Cu2+的EPR谱和局域结构研究

本文采用Cu²⁺斜方对称电子顺磁共振（EPR）参量的高阶微扰公式计算了晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中Cu²⁺的EPR参量（g因子和超精细结构常数A因子）．计算结果表明，晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中[CuO₆]^10-基团的Cu-O键长分别为R_||≈0.241 nm，R_⊥≈0.215 nm，平面键角τ≈80.1°；由于对称性降低，中心金属离子基态²A_1g（θ）和²A_1g（ε）有一定程度混合，混合系数α≈0.995．所得EPR谱图的理论计算值与实验数据符合得很好．     

K2NiF4型Sr2CrO4的磁电性质研究

以SrO和CrO₂为原料, 在高温高压的条件下直接反应生成纯相的K₂NiF₄结构的Sr₂CrO₄多晶样品. 结构用粉末X射线衍射及GSAS精修表征. 磁化率测试显示样品存在一个弱的反铁磁相变, 奈尔温度为T_N=95 K. 在奈尔温度以上, 磁化率随温度的变化遵循居里-外斯定律. 对样品进行了电阻测试, 结果显示了样品的绝缘特性.     

镁基合金自由枝晶生长的相场模拟研究

利用定量相场模型, 以Mg-0.5 wt.%Al合金为例模拟了基面((0001)面)内镁基合金的等温自由枝晶生长过程. 通过研究该合金体系数值模拟的收敛性, 获得了最优化值耦合参数λ = 5.5及网格宽度Δx/W₀ = 0.4, 并在该参数下系统研究了各向异性强度和过饱和度对枝晶尖端生长速度、尖端曲率半径、Péclet数及稳定性常数σ^* 的影响. 结果表明, 由微观可解性理论得到的稳定性系数σ^* 与ε₆ 拟合值σ^*≅ ε₆ ^1.81905, 更接近理想值σ ^* (ε₆) ≅ε₆ ^1.75. 此外, 当过饱和度Ω < 0.6时, 稳定性系数σ ^* 不随ε₆ 的变化而变化, 而当Ω > 0.6时, 稳定性系数σ ^* 随着ε₆ 的增加而减小. 这反映了枝晶的生长由扩散控制向动力学控制的转变. 随着过饱和度的增加, 枝晶形貌由雪花状枝晶向圆状枝晶转变.     

Investigation of inhomogeneous barrier height of Au/Bi4Ti3O12/n-Si structure through Gaussian distribution of barrier height

Au/Bi₄Ti₃O₁₂/n-Si structure is fabricated in order to investigate its current-voltage (I-V) characteristics in a temperature range of 300 K-400 K. Obtained I-V data are evaluated by thermionic emission (TE) theory. Zero-bias barrier height (Φ_B0) and ideality factor (n) calculated from I-V characteristics, are found to be temperature-dependent such that Φ_B0 increases with temperature increasing, whereas n decreases. Obtained temperature dependence of Φ_B0 and linearity in Φ_B0 versus n plot, together with lower barrier height and Richardson constant values obtained from Richardson plot, indicate that the barrier height of the structure is inhomogeneous in nature. Therefore, I-V characteristics are explained on the basis of Gaussian distribution of barrier height.     

Aq++H碰撞中的电荷转移

利用CTMC方法计算C^q+,N^q+,O^q+与H原子的碰撞过程的截面.入射粒子的能量范围为10~250keV/amu,离子为部分电离和完全电离的离子.给出了十二个耦合的Hamilton运动方程.用六个伪随机数确定粒子的轨道. A^q+离子和作用电子的势为模型势,其他两个势为纯库仑势。在计算中,需要2000个以上的轨道.引入约化变量σ_tr=σ_tr/q,E=E/q^1/2,得到了q标度的俘获截面,这些截面数据都集中在一条曲线附近.计算结果与其他理论计算结果作了比较,它们符合得很好.     

Charge ordering in Eu3S4 determined by the valence-difference contrast of synchrotron X-ray diffraction

Synchrotron X-ray diffraction study for single crystals of Eu₃S₄ has revealed that a Th₃P₄-type structure transforms to a charge-ordered one at T_c=188.5 K. The crystal structures of Eu₃S₄ at T=300, 180 and 160 K were determined in the least-squares refinements with the Mo K intensity data. The valence-difference contrast method was applied at the L_II absorption edge of Eu, utilizing a large difference in anomalous scattering factors between Eu²⁺ and Eu³⁺. The cation distribution of Eu²⁺ and Eu³⁺ was determined by crystal-structure analyses based on the intensity data collected at two wavelengths of λ=1.6312 and 1.6298 Å.The least-squares structural refinements suggest that the most plausible atomic arrangement is [Eu³⁺]^4a[Eu²⁺Eu³⁺]^8dS₄. The charge-ordering scheme is that a half of Eu³⁺ ions occupy the whole 4a sites in the crystal structure, while the remaining half of Eu³⁺ ions mix with Eu²⁺ in the 8d sites. The scheme is also supported by the energy dependence of Bragg intensities for 400 and 004 reflections.     

Evaluation of threading dislocation density of strained Ge epitaxial layer by high resolution x-ray diffraction

The analysis of threading dislocation density(TDD)in Ge-on-Si layer is critical for developing lasers,light emitting diodes(LEDs),photodetectors(PDs),modulators,waveguides,metal oxide semiconductor field effect transistors(MOS-FETs),and also the integration of Si-based monolithic photonics.The TDD of Ge epitaxial layer is analyzed by etching or transmission electron microscope(TEM).However,high-resolution x-ray diffraction(HR-XRD)rocking curve provides an optional method to analyze the TDD in Ge layer.The theory model of TDD measurement from rocking curves was first used in zinc-blende semiconductors.In this paper,this method is extended to the case of strained Ge-on-Si layers.The HR-XRD 2θ/ωscan is measured and Ge(004)single crystal rocking curve is utilized to calculate the TDD in strained Ge epitaxial layer.The rocking curve full width at half maximum(FWHM)broadening by incident beam divergence of the instrument,crystal size,and curvature of the crystal specimen is subtracted.The TDDs of samples A and B are calculated to be 1.41×10~8cm~(-2)and 6.47×10~8cm~(-2),respectively.In addition,we believe the TDDs calculated by this method to be the averaged dislocation density in the Ge epitaxial layer.     

初始压入位置对Ni基单晶合金纳米压痕影响研究

针对Ni基单晶合金建立初始压入γ 相的γ /γ' 模型和初始压入γ'相的γ'/γ 模型, 采用分子动力学方法模拟金刚石压头压入两种模型的纳米压痕过程, 计算两种模型[001]晶向硬度. 采用中心对称参数分析两种模型(001)相界面错配位错对纳米压痕过程的影响. 结果显示: 弛豫后, 两种模型(001)相界面错配位错形式不同, 其中γ'/γ 模型(001)相界面错配位错以面角位错形式存在; 压入深度在0.930 nm 之前, 两种模型(001)相界面错配位错变化不大, 压入载荷-压入深度及硬度-压入深度曲线较符合; 压入深度在0.930 nm之后, γ'/γ 模型(001)相界面错配位错长大很多, 导致相同压入深度时γ'/γ 模型比γ /γ'模型压入载荷和硬度计算结果小; 压入深度在2.055 nm之后, γ /γ'模型(001)相界面错配位错对γ 相中位错进入γ'相有阻碍作用, 但仍有部分位错越过(001) 相界面进入γ' 相中, γ'/γ 模型(001)相界面处面角位错对γ' 相中位错进入γ 相有更明显的阻碍作用, 几乎无位错越过(001) 相界面进入γ 相中, 面角位错的强化作用更明显, 所以γ'/γ 模型比γ /γ'模型压入载荷上升速度快.     

取代基效应(SCS)与乙烯-α-烯烃共聚物的序列结构Ⅲ.定量分析

本文在分析乙烯-α-烯烃共聚物序列结构时,把代表共单体反接单元的亚甲基(CH₂)βγ和γδ分别归属给了二元组VV和三元组EEV。与此同时,CH₂-δδ和δδ⁺归属给了二元组EE。表征乙烯长序列的CH₂-δ⁺δ⁺分属二元组EE和三元组EEE,对应峰强度在EE和EEE之间的分配是处理序列分布的关键。在本文中运用序列结构的Bovey关系和Randall统计进行演算,求得了修正值△的数学表达式,严格解和近似解。在规则链条件下得到的近似解与G.J.Ray的结果完全相同。当共单体含量较少时,谱峰强度Iδ⁺δ⁺的分配接近相等。在二元组和三元组的水平上,乙烯-α-稀烃共聚物的¹³C NMR谱中共有十三个峰,属于CH₂的有十个,属于CH的有三个。利用这些谱峰的强度数据可以建立一套计算公式,由此提供共聚物序列结构的全部信息。因此这是一个研究乙烯-α-烯烃共聚物序列结构的普适方法。     

金属Fe与间隙H原子相互作用的密度泛函研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了不同摩尔比下H在α-Fe和γ-Fe晶格中的间隙占位情况, 计算了稳态晶体的总能量、结合能、溶解热、电子态密度、电荷差分密度和电荷布居, 分析了间隙H原子和Fe晶格之间的相互作用, 讨论了H溶解对α-Fe和γ -Fe晶体电子结构的影响. 结果表明: H溶解引起α-Fe和γ-Fe晶体点阵晶格畸变, 体积膨胀率随着溶氢量的增加而增加. 从能量角度分析发现, H优先占据α-Fe的四面体间隙位, 而在γ -Fe中优先 占据八面体间隙位. 态密度、电荷差分密度以及电荷布居分析发现, 间隙H原子与Fe晶格的相互作用仅由H的1s轨道电子和Fe的4s轨道电子所贡献, 二者作用力相对较弱, 这是造成H在Fe晶格中固溶度较低的主要原因之一. 关键词： 金属Fe 间隙H原子 第一性原理 溶解热     

ZnS:Ag的ESR及结构相变研究

ESR实验表明Ag在ZnS微晶中是以Ag⁺离子的形式存在,没有测到Ag²⁺离子的信号.以Mn²⁺为探针的ESR和X射线衍射分析研究发现,在ZnS微晶由立方点阵(β相)变为六角点阵(α相)的结构相变中,Ag⁺离子对相变的影响与掺杂浓度和煅烧温度有关,当掺Ag量为5×10^-4g/g时相变在1100~1200℃出现逆转现象.由Mn²⁺的ESR谱得出α相的朗德因子g为2.006,越精细常数a为6.76mT,β相的g为2.002,a为6.81mT.     

未掺杂反式聚乙炔(CH)x中核自旋晶格弛豫-孤子-维扩散模型

Nechtschein等人报道并分析了反式聚乙炔中质子自旋晶格弛豫时间对拉摩频率ω和温度T的依赖关系。观察到了质子自旋晶格弛豫速率T₁^-1和ω^-1/2的正比关系。但是在高频段,T₁^-1∝ω^-1/2关系发生偏离,且温度越低,发生偏离的频率也越低。 本文用另一种方法对这些实验结果作了分析。首先,论证了孤子一维扩散模型的合理性。排除了质子弛豫速率∝ω^-1/2的另一种解释,即仅仅是核自旋向着静止的顺磁中心扩散。孤子能处在运动状态或静止状态。当温度降低时,发生两个效应,即越来越少的孤子处于运动状态,且运动孤子的扩散系数减小。只有扩散的孤子对所观察到的质子弛豫有贡献,而固定孤子的贡献可以忽略。其次,描述了运动孤子的一维随机行走模型,计算了它的相关函数和谱密度函数。质子自旋晶格弛豫速率是: 其中C是运动孤子的浓度,τ是运动孤子沿链跳跃时,渡越相邻位置的跳跃时间,ω是质子的拉摩频率。 这个公式揭示了质子弛豫速率的频率和温度依赖关系的主要特征。它和Nechtschein的测量结果拟合得很好。从拟合中可以得到各个温度下运动孤子的跳跃时间和相对浓度。     

Dynamical energy equipartition of the Toda model with additional on-site potentials

We study the dynamical energy equipartition properties in the integrable Toda model with additional uniform or disordered on-site energies by extensive numerical simulations. The total energy is initially equidistributed among some of the lowest frequency linear modes. For the Toda model with uniform on-site potentials, the energy spectrum keeps its profile nearly unchanged in a relatively short time scale. On a much longer time scale, the energies of tail modes increase slowly with time. Energy equipartition is far away from being attached in our studied time scale. For the Toda model with disordered on-site potentials, the energy transfers continuously to the high frequency modes and eventually towards energy equipartition. We further perform a systematic study of the equipartition time teq depending on the energy density εand the nonlinear parameter α in the thermodynamic limit for the Toda model with disordered on-site potentials. We find teq∝(1/ε)~a(1/α)~b, where b ≈ 2 a. The values of a and b are increased when increasing the strengths of disordered on-site potentials or decreasing the number of initially excited modes.     

基于太极形介质柱六角光子晶体禁带特性研究

提出了一种新型的非对称性散射体的二维六角晶格光子晶体结构–-太极形介质柱光子晶体. 利用平面波展开法从理论研究这种光子晶体结构的能带特性以及结构参数对完全禁带的影响. 研究表明:散射体对称性的打破, TE模和TM模能带宽度和数目都会有所增加, 有益于获得更宽的完全禁带以及更多条完全禁带.通过参数优化, 发现在ε = 17, R=0.38 μm, r=0.36R, θ = 0° 时, 获得最大完全带隙宽度0.0541(ωa/2πc); 在ε = 16, R=0.44, r=0.2R, θ = 0°时, 光子晶体完全带隙数目最多达到8条. 关键词： 光子晶体 禁带 平面波展开     

Ge-Sb-Se硫系玻璃的折射率和热光系数

Ge-Sb-Se硫系玻璃被认为是极佳的红外传输材料和有潜力的非线性光学材料.在光学设计中,玻璃的线性折射率(n)及其热光系数(ζ)是关键技术参数.以预测和调控Ge-Sb-Se玻璃的n和ζ为目的,考察了玻璃的n,ζ,密度(d)和体积膨胀系数(β)与化学参数dSe和拓扑网络结构参数r的内在联系.研究发现,玻璃的n随d的增加而增大;ζ随β的增大而近似线性减小;β随dSe的减小或r的增大而减小;当Ge含量固定时, d随dSe的减小或r的增大而增大,当Sb含量固定时, d在dSe=0时具有最小值.基于实测d和n,拟合获得了Ge, Sb和Se元素在2—12μm波段的摩尔折射度(R_i),分别为R_(Ge)=10.16—10.50 cm~3/mol,RSb=16.71—17.08 cm~3/mol和RSe=11.15—11.21 cm~3/mol,根据d和R_i计算得到的n与实测值的偏差小于1%.基于实测ζ和β,拟合得到了Ge, Sb和Se元素在2—12μm波段的摩尔折射度温度系数(φ_i),分别为φ_(Ge)=21.1—22.6 ppm/K,φ_(Sb)=7.2—8.4 ppm/K和φ_(Se)=90.2—94.2 ppm/K,根据β和φ_i计算得到的ζ与实测值的偏差小于6 ppm/K.     

二维圆盘颗粒体系声学行为的数值研究

数值测量了卸载过程中二维单分散圆盘颗粒系统的横波、纵波声速、声衰减系数、非线性系数随压强的变化以及声衰减系数随频率的变化.结果表明,二维(2D)圆盘颗粒体系的横波、纵波声速均随压强呈分段幂律标度:当压强P10~(-4)时,横波、纵波声速随压强的增大而减小;当P10~(-4)时,有v_t~P~(0.202),v_l~P~(0.338).进一步得到其剪切模量和体积模量的比值G/B也随压强呈幂律标度,G/B~P~(-0.502),暗示在低压强下,与三维(3D)球形颗粒体系类似,2D圆盘颗粒体系也处于L玻璃态.水平激励和垂直激励下2D圆盘颗粒系统的衰减系数随频率变化也呈现分段行为:当频率f0.05时,衰减系数不随f变化;当f0.05时,横波纵波的衰减系数α~f;当f0.35时,横波衰减系数α_T~f~2,纵波衰减系数α_L~f~(1.5).此外,竖直水平激励下的2D圆盘颗粒系统的非线性系数和衰减系数随压强也呈现与声速类似的分段规律:当P10~(-4)时,横波非线性系数β_T~P~(-0.230),其余都不随压强变化.当P10~(-4)时,两者均随压强增大呈幂律减小:β_T~P~(-0.703),β_L~P~(-0.684),α_T~P~(-0.099),α_L~P~(-0.105).进而得到2D圆盘颗粒系统中散射相关的特征长度?~*随压强呈幂律标度,当P10~(-4)时,?~*~P~(-0.595);当P10~(-4)时,?~*~P~(0.236).     

氢化非晶硅薄膜晶体管的低频噪声特性

针对氢化非晶硅薄膜晶体管(hydrogenated amorphous silicon thin film transistor,a-Si:H TFT)的低频噪声特性展开实验研究.由测量结果可知,a-Si:H TFT的低频噪声特性遵循1/f~γ(f为频率,γ≈0.92)的变化规律,主要受迁移率随机涨落效应的影响.基于与迁移率涨落相关的载流子数随机涨落模型(?N-?μ模型),在考虑源漏接触电阻、局域态俘获及释放载流子效应等情况时,对器件低频噪声特性随沟道电流的变化进行分析与拟合.基于a-Si:H TFT的亚阈区电流-电压特性提取器件表面能带弯曲量与栅源电压之间的关系,通过沟道电流噪声功率谱密度提取a-Si:H TFT有源层内局域态密度及其分布.实验结果表明:局域态在禁带内随能量呈e指数变化,两种缺陷态在导带底密度分别约为6.31×10~(18)和1.26×10~(18)cm~(-3)·eV~(-1),特征温度分别约为192和290 K,这符合非晶硅层内带尾态密度及其分布特征.最后提取器件的平均Hooge因子,为评价非晶硅材料及其稳定性提供参考.