第一性原理研究硫化镉高压相变及其电子结构与弹性性质

采用第一性原理研究了CdS的六方纤锌矿(WZ), 立方闪锌矿(ZB) 和岩盐矿(RS)相在高压条件下的相稳定性、 相变点、电子结构以及弹性性能.WZ相与RS 相可以在相应的压强范围内稳定存在, 而ZB相不能稳定存在.压强大于2.18 GPa时, WZ相向RS相发生金属化相变.WZ相中S原子电负性大于Cd, 且电负性差值小于1.7, CdS的WZ相为共价晶体.高压作用下, S原子半径被强烈压缩, 有效核电荷增加, 对层外电子吸引能力提高, 电负性急剧增大, 导致S与Cd的电负性差值大于1.7, CdS的RS相以离子晶体存在. WZ相的C₄₄随压强增加呈下降趋势, 导致WZ相力学不稳定, 并向RS相转变.当压强大于2.18 GPa时, RS相C₁₁, C₁₂随压强增加而增大, 并且C₄₄保持稳定, 说明RS相具有良好的高压稳定性与力学性能. 关键词： 第一性原理 相变 电子结构 弹性性质     

基于半导体光放大器和非线性光纤环镜的光脉冲压缩器的设计模型和理论分析

提出了一个基于半导体光放大器和级联的非线性光纤环镜（NOLM）相结合的光脉冲压缩器的设计模型.数值研究结果表明：通过合理选取NOLM的长度，利用该模型可将皮秒光脉冲压缩为无基座飞秒光脉冲. 关键词： 半导体光放大器 非线性光纤环镜 光脉冲压缩     

Ag-N共掺p型ZnO的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag-N共掺杂ZnO体 系以及间隙N和间隙H掺杂p型ZnO: (Ag, N)体系的缺陷形成能和离化能进行了研究. 结果表明, 在Ag_Zn和N_O所形成的众多受主复合体中, Ag_Zn-N_O受主对不仅具有较低的缺陷形成能同时其离化能也相对较小, 因此, Ag_Zn-N_O受主对的形成是Ag-N共掺ZnO体系实现p型导电的主要原因. 研究发现, 当ZnO: (Ag, N)体系有额外间隙N原子存在时, Ag_Zn-N_O受主对容易与N_i形成Ag_Zn-(N₂)_{m O}施主型缺陷, 该施主缺陷的形成降低了Ag-N共掺ZnO的掺杂效率因而不利于p型导电. 当间隙H引入到ZnO: (Ag, N)体系时, H_i易与Ag_Zn-N_O受主对形成 受主-施主-受主复合结构(Ag_Zn-H_i-N_O), 此复合体的形成不仅提高了Ag_Zn-N_O受主对在ZnO中的固溶度, 同时还能使其受主能级变得更浅而有利于p型导电. 因此, H辅助Ag-N共掺ZnO可能是一种有效的p型掺杂手段. 关键词： p型ZnO 缺陷形成能 受主离化能 第一性原理     

一种含时量子输运的理论和应用

含时量子输运研究的是开放体系中的电子波的演化问题。这类问题,由于电极耗散等外界环境的影响,中心体系内的电子运动受外场驱动时,其运动状况不光取决于当下时刻,还和过去一段时刻的历史状况求和相关。这是一种非马尔科夫过程,数学上也比较难以求解。本文以非平衡格林函数为基础,详细介绍了一类新的求解含时量子输运的方法:密度矩阵的运动方程方法。这种方法理论上步骤清晰,易于数值计算,特别是可以推广到较大体系的计算。另外,本文还介绍了其他一些含时输运方法,并举例说明了这类含时输运理论的应用,如石墨烯等二维材料中的瞬态电流,有多体作用的开放量子点体系中的电子动力学等。     

近场的分类及其与静态场的关系

在局域源所产生的电磁场中,以波长为特征长度可以引入两个重要概念：近场和远场。准静态场是另一重要概念。回溯人类对电磁场的认识过程,从一开始分立的静态电/磁场,到麦克斯韦方程组所描述的完整的运动电磁场,经历了认识的飞跃。有限的时间频率是运动电磁场的重要特征量。本文以不同维度的辐射源为例,分析了其产生的近场和远场,区分了两种产生近场的机制,并阐述了近场和静态场的关系。最后,本文以介质平板中的法布里-珀罗共振和金属颗粒的表面等离激元共振为例,揭示了不同维度下近场对能量储存的贡献及其与不同维度微腔的品质因子巨大差异的直接关系。     

磁场中激光牵引热解石墨的理论与实验研究

利用钕铁硼永磁体搭建了悬浮平台,抗磁性物质热解石墨片做悬浮物,在光热效应下,研究了激光牵引磁悬浮热解石墨的运动机制.从悬浮物受力公式出发,将其分为磁场与热场2部分影响,结合Matlab给出理论公式与实验方案,通过实验验证了理论的自洽性.使用COMSOL进行数值模拟,给出定位情况下的受力情况、磁场分布以及热场分布等.使用COMSOL建立了相关APP,可以得到磁铁序列的磁场分布、势场分布、热解石墨片的热场分布及其在磁场中任意位置的受力.     

人工局域表面等离激元诱导的超透射

利用有限元方法研究了理想导体薄膜中齿状孔阵列在微波频段的超透射现象.齿状结构的引入使得孔阵列的透射谱发生红移,在更深的亚波长区实现全透射.近场分析表明分布在齿状孔上的局域态对红移起了关键作用.研究发现单个齿孔支持人工局域表面等离激元多极子模式,与超透射相关的是偶极子模式.该研究方案可以推广到红外与太赫兹频段.     

新型半金属材料—Cr掺杂纳孔结构AlN的第一性原理研究

采用基于密度泛函的第一性原理,研究纳孔结构AlN的稳定性及Cr掺杂纳孔结构AlN的能带结构、态密度、磁矩等性质. 结果表明,纳孔结构AlN具有高于岩盐矿结构AlN的稳定性,并在一定压强条件下可实现纤锌矿AlN到纳孔结构AlN的转变;Cr掺杂纳孔结构AlN后,能带结构和态密度均显示半金属性特征; Al23CrN24和Al22Cr2N24的磁矩分别为3B、6B,进一步说明Cr掺杂纳孔结构AlN晶体是半金属铁磁体.     

浅光晶格中量子隧穿现象的实验观测

基于一维水平光晶格的锶原子光晶格钟实验平台,当系统的稳定度和不确定度达到10-18量级以上时,由量子隧穿效应引起的钟频移变得不容忽视.在浅光晶格中,量子隧穿效应会使钟跃迁谱线发生明显的展宽现象,因此,本文通过研究浅光晶格中的量子隧穿现象,为⁸⁷Sr原子光晶格钟系统不确定度的评估奠定基础.本实验在一维⁸⁷Sr原子光晶格钟平台上,利用超稳超窄线宽的698 nm激光激发⁸⁷Sr冷原子~lS₀(|g>)→~3P₀(|e>)跃迁(即钟跃迁),实现了对锶原子分布在特定量子态的制备.在深光晶格中,将原子制备到|e,n_z=1>态后,再绝热地降低光晶格阱深,然后在浅光晶格中,探测激发态的载波-边带可分辨的钟跃迁谱线.从钟跃迁谱线中观测到载波谱线发生了明显的劈裂,表明原子在光晶格相邻格点间产生了明显的量子隧穿现象.通过对光晶格中量子隧穿机制的理解,不仅有利于提高光晶格钟的不确定度,也可为观测光晶格中费米子的自旋轨道耦合效应提供基础数据.     

长程电子关联对有限长聚乙炔链中极化子态的影响

本文采用扩展Hubbard模型, 加上长程关联哈密顿量,在自然边界条件下用自洽场方法研究了有限长反式聚乙炔链中极化子的问题。计算了长程电子关联对极化子的影响并计算了极化子的长程关联能。计算发现长程电子关联使极化子的位形变宽变浅(局域性减弱),在极化子区域,长程电子关联能比平均长程电子关联能要大。当链长增加到100格点以上时,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1663eV,而在极化子区域,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1868eV。