三角晶格磁振子晶体带结构的优化研究

用平面波展开法数值计算了椭圆柱散射体正三角排列的二维磁振子晶体带结构.结果显示,同样的填充率下,带隙的宽度和中心频率随着椭圆两半径之比s的变化出现明显的变化,椭圆柱散射体在三角晶格中可以打开低频带隙或使低频带隙加宽.     

三维声子晶体带结构研究

运用平面波展开法计算由长方体散射物以面心立方结构排列于基体中形成的三维声子晶体的带结构,研究不同组分材料、散射物的填充率和长方体散射物的高与长之比 R_(HL)对带隙的影响.结果表明,将质量密度和波速大的散射体放在质量密度和波速小的基体中所形成的三维(面心立方)固态声子晶体有利于带隙的产生；散射体的填充率为中间值时带隙最宽；散射体的对称性强烈影响带隙,当 R_(HL)大于等于1时,带隙宽度随 R_(HL)的增加而减小,相反,当 R_(HL)小于1时,带隙宽度随 R_(HL)的增加而增加.     

平板二维声子晶体声波能带结构研究

利用超元胞法,研究由钢板上生长有限长度的钢柱体形成的散射体嵌入环氧树脂基体中所构成的平板二维声子晶体的声波能带结构,分析散射体的几何参数如柱体的高、半径和板的厚度对声波带隙的影响。研究结果表明:(1)这种新型的声子晶体具有很宽的带隙,且带隙出现在低频范围内;(2)散射体的几何参数对带隙的宽度有很大的影响,它们是控制带隙宽度的主要因素。     

散射体排列方式对二维磁振子晶体带隙结构的影响

本文采用平面波展开法数值计算了由铁圆柱分别按正方排列、三角排列以及六角排列在氧化铕基底材料中构成的二维磁振子晶体带结构,讨论了散射体的不同排列方式对磁振子晶体带隙结构的影响.计算结果表明,三角排列散射体的磁振子晶体能够获得最大的自旋波带隙结构. 关键词： 磁振子晶体 带隙 排列方式     

基于手性声子晶体的谷拓扑声输运

研究手性风车形散射体构建的谷拓扑声波导。具有右手与左手手性风车形散射体的声子晶体具有截然不同的声谷拓扑特性。当两种手性风车形散射体从-60°旋转到60°时,其所构建的声子晶体均出现2次偶然简并的狄拉克点与谷霍尔相变。基于两种具有相反谷霍尔相的手性声子晶体构建的谷拓扑声波导,在其重叠体带隙内存在一对局域在波导分界面处的谷态边缘态。实验研究表明,该边缘态可以很好的支持谷拓扑声输运,且对弯曲与无序两种缺陷具有一定的鲁棒性.      

声子晶体结构在功率超声换能器中的应用*

该文提出了一种二维声子晶体结构模型,并将该模型应用于横向尺寸较大的功率超声换能器的前盖板中,避免了形成耦合振动对换能器的影响,从而优化了该类换能器的工作性能。首先设计了一种具有近周期性结构的圆柱形孔的前盖板,然后研究了声子晶体结构前盖板散射体的半径大小和高度对换能器共振频率以及前盖板带隙的影响。结果表明,随着散射体半径和高度的增大,换能器的共振频率会随之发生改变,带隙范围也在发生变化,可以通过调节使换能器的共振频率处于声子晶体的带隙范围内,可以有效抑制换能器的横向振动。     

晶格中心插入体的对称性及取向对二维声子晶体带隙的影响

以二维钢/气体系声子晶体为模型,采用平面波法研究了圆柱正方及六角晶格中心添加插入体的对称性及取向与带隙的关系,给出了四方、六方、八方及圆柱插入体结构的带隙分布图及带隙随柱体取向的变化关系图.发现在低填充率条件下,插入体的截面形状与晶格类型相同时最有利于能带简并态的分离而获得带隙,但填充率较高时,采用高对称性的插入体可以获得最宽的带隙.正方晶格中心插入体取向对带隙的影响要比在六角晶格中更为显著.对四方柱正方晶格声子晶体的研究表明,仅旋转原柱体要比在其中心插入柱体后旋转更容易获得低频宽带隙,单独运用添加柱体或旋转非圆柱体来降低晶格对称性以获取低频带隙的方法要比同时使用两种方法效果更好.此外,从机理上对计算结果进行了解释.     

通信波段硅基气孔光子晶体的带隙特性及其物理模型研究

用平面波展开法对硅背景下的通信波段不同晶格类型和气孔形状光子晶体的能带结构进行数值计算与分析,提出了相应的物理模型.结果表明:利用光子受限效应和晶格对称性效应可以有效地调控光子带隙.随光子晶体填充率的增加,其约束光子的能力增强,光子带隙在一定范围内展宽且其中心频率蓝移;带隙随晶格对称性增加而变宽.对基元形状和旋转角度的研究发现,光子带隙随基元旋转角度变化具有周期性和对称性,表现出各向异性,由此优化出对应的不同晶格的最佳谐振腔型结构.     

二维声子晶体带结构的多散射分析及解耦模式

利用多散射方法研究了二维声子晶体中的带结构，通过对柱散射波各阶分波之间的耦合分析，发现在带隙边缘的模式存在与对称性相关的解耦现象. 由此在低阶带隙边缘出现独立的自洽的零阶多散射模式. 通过引入周期结构因子和Mie散射因子，得到表征低阶带隙起始频率的解析公式. 利用该公式，采用图解法，定量地说明了带隙起始频率随周期性和单散射体Mie散射特性变化的规律. 关键词： 声子晶体 多散射     

旋转对二维正方晶格介质柱内空结构光子晶体禁带的影响

采用平面波展开的方法计算了三种旋转操作下二维正方晶格各向异性材料(Te)介质柱内空结构光子晶体TE,TM模式能带.讨论了三种旋转操作对TE,TM模式带隙及完全光子禁带的影响.发现TM模式高频带隙与结构的旋转对称性有着密切的关系.而TE模式的带隙不仅受到晶体旋转对称性的影响同时也受到介质在x-y平面分布情况的影响. 关键词： 二维光子晶体 内空结构 旋转操作 光子带隙     

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     

Effect of the dielectric background on dispersion characteristics of metallo-dielectric photonic crystals

We theoretically study the effect of the dielectric background in two-dimensional metallo-dielectric photonic crystals. The metallo-dielectric photonic crystal consists of a square lattice of circular metallic rods embedded into a dielectric background. We calculate the photonic band structure by means of the plane wave method and the frequency-dependent finite-difference time-domain method. The transfer matrix method is used to obtain the reflectivity characteristics. Results show that the band structures shift toward lower frequencies and become flatter when the background dielectric constant increases. In addition, degeneracy can be broken and new gaps can be created in function of the dielectric background. We also found that the relative band gap width Δω/ω_g grows with increasing background dielectric constant and widths as large as 42.3% and 13.8% for the second and third band gaps can be achieved for ε_b = 9. We have investigated the origin of the new gap in these structures by studying the electric-field distribution at the band edges for the first five modes.     

BP+基态和激发态的势能曲线和光谱性质的研究

本文利用量子化学中的多参考组态相互作用方法(MRCI), 在aug-cc-pVQZ级别计算了在环境科学中具有重要作用的离子BP⁺. 得到了对应三个离解极限B⁺(¹S_g)+P(⁴S_u), B⁺(¹S_g)+P(²D_u)以及B⁺(¹S_g)+P(²P_u)的6个Λ-S态势能曲线. 在计算中还考虑了Davidson修正(+Q)和标量相对论效应, 用以提高计算精度. 通过分析Λ-S态的电子结构, 确认了电子态的多组态特性. 计算中首次纳入了旋轨耦合效应, 获得了由BP⁺离子的6个Λ-S态分裂出的10个Ω 态的势能曲线. 计算得到的势能曲线表明相同对称性的Ω 态的势能曲线存在着明显的避免交叉. 在得到的Λ-S态和Ω 态的势能曲线的基础上, 运用LEVEL8.0程序通过求解核径向的Schrödinger 方程, 得到了相应的Λ-S态和Ω 态的光谱常数T_e, R_e, ω_e, ω_eχ_e, B_e和D_e, 其中基态X⁴∑^-的光谱常数与已有的理论值符合的非常好, 文中其他电子态的光谱常数均为首次报道. 关键词： 多参考组态相互作用方法(MRCI) 势能曲线 光谱常数 旋轨耦合效应     

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.     

Influence of alkali metal superoxides on structure,electronic,and optical properties of Be_(12)O_(12) nanocage:Density functional theory study

The effect of alkali metal superoxides M_3O(M = Li,Na,K) on the electronic and optical properties of a Be_(12)O_(12) nanocage was studied by density functional theory(DFT) and time-dependent density functional theory(TD-DFT).The energy gaps(Eg) of all configurations were calculated.Generally,the adsorption of alkali metal superoxides on the Be_(12)O_(12) nanocage causes a decrease of Eg.Electric dipole moment μ,polarizability α,and static first hyperpolarizability β were calculated and it was shown that the adsorption of alkali metal superoxides on Be_(12)O_(12) increases its polarizability.It was found that the absorption of M_3 O on Be_(12)O_(12) nanocluster improves its nonlinear optical properties.The highest first hyperpolarizability(β≈ 214000 a.u.) is obtained in the K_3O–Be_(12)O_(12)nanocluster.The TD-DFT calculations were performed to investigate the origin of the first hyperpolarizabilities and it was shown that a higher first hyperpolarizability belongs to the structure that has a lower transition energy.     

He原子体系中偶极子响应的周期性量子相位调控的理论研究

基于激光诱导相位模型, 研究了周期性相位调控的He原子体系的光谱响应. 研究发现,周期性的相位调控会导致He原子吸收谱由单个孤立的洛伦兹线型转化为等间隔的“梳状”结构. “梳状”光谱的性质主要由原子系统和控制脉冲链的性质决定, 并给出了表征“梳状”光谱的理论公式. 该机理具有普遍适用性, 它可以应用到任意原子体系, 进而推广到任意波段, 并且为任意波段的脉冲整形提供了可能.     

非晶铟锌氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性与分析

本文针对底栅结构非晶铟锌氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性开展实验与理论研究.由实验结果可知:受铟锌氧化物与二氧化硅界面处缺陷态俘获与释放载流子效应的影响,器件沟道电流噪声功率谱密度随频率的变化遵循1/fγ(γ≈0.75)的变化规律;此外,器件沟道电流归一化噪声功率谱密度随沟道长度与沟道宽度的增加而减小,证明器件低频噪声来源于沟道的闪烁噪声,可忽略源漏结接触及寄生电阻对器件低频噪声的影响.最后,基于载流子数涨落及迁移率涨落模型,提取γ因子与平均Hooge因子,为评价材料及器件特性奠定基础.     

The Brillouin zones and band gaps of a two-dimensional phononic crystal with parallelogram lattice structure

We present a detailed theoretical study on the acoustic band structure of two-dimensional(2D)phononic crystal.The 2D phononic crystal with parallelogram lattice structure is considered to be formed by rigid solid rods embedded in air.For the circular rods,some of the extrema of the acoustic bands appear in the usual high-symmetry points and,in contrast,we find that some of them are located in other specific lines.For the case of elliptic rods,our results indicate that it is necessary to study the whole first Brillouin zone to obtain rightly the band structure and corresponding band gaps.Furthermore,we evaluate the first and second band gaps using the plane wave expansion method and find that these gaps can be tuned by adjusting the side lengths ratio R,inclined angleθand filling fraction F of the parallelogram lattice with circular rods.The results show that the largest value of the first band gap appears atθ=90°and F=0.7854.In contrast,the largest value of the second band gap is atθ=60°and F=0.9068.Our results indicate that the improvement of matching degree between scatterers and lattice pattern,rather than the reduction of structural symmetry,is mainly responsible for the enhancement of the band gaps in the 2D phononic crystal.     

载能Ni原子斜入射Pt(111)表面的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,利用分子动力学模拟,详细研究不同角度入射的载能Ni原子在Pt(111)基体表面的沉积过程.结果表明,随着入射角度θ从0°增加到80°,溅射产额、表面吸附原子产额、空位产额的变化情况均可按入射角度近似地分为θ≤20°,20° < θ < 60°和θ≥60°三个区域.当θ≤20°时,载能沉积对基体表面的影响与垂直入射时的情况类似,表面吸附原子的分布较为集中,入射原子容易达到基体表面第二层及以下,对基体内部晶格产生-定的影响;在20° < θ < 60°的范围内,入射原子的注入深度有所下降,对基体内部晶格的影响减小,表面吸附原子的分布较为均匀,有利于薄膜的均匀成核与层状生长;当θ≥60°时,所有入射原子均直接被基体表面反射,表面吸附原子产额、溅射产额、表面空位产额均接近0,载能沉积作用没有体现.