电磁感应透明介质中的弱光空间暗孤子环

利用多重尺度方法,解析地研究了Λ型三能级冷原子气及一束较强耦合光组成的电磁感应透明介质体系中的非线性动力学性质.结果表明：一束较弱的探测光能在电磁感应透明介质中形成弱光空间暗孤子,当弱光空间暗孤子沿轴向传播时,它会逐渐演化成一个稳定的弱光空间暗孤子环,这是衍射效应和自散焦效应相互平衡的结果. 关键词： 电磁感应透明 弱光空间暗孤子环 多重尺度方法     

氧空位缺陷对PbTiO_3铁电薄膜漏电流的调控

基于非平衡格林函数及密度泛函理论第一性原理计算方法,计算了Fe, Al, V和Cu四种阳离子掺杂对氧空位缺陷引起的PbTiO_3铁电薄膜漏电流的调控.研究表明:Fe和Al离子掺杂将会增大由其中氧空位缺陷导致的铁电薄膜的漏电流,而Cu和V离子掺杂对该漏电流的大小具有明显抑制作用.这是因为Cu和V掺杂对氧空位缺陷有明显的钉扎作用.相比于半径更大的Cu离子,由于V的离子半径更小,且更接近于PbTiO_3铁电薄膜中Ti的离子半径,可以预言V离子更可能被掺杂进入薄膜,从而抑制氧空位缺陷引起的漏电流.研究结果对铁电薄膜器件的电学性能控制和优化有一定的理论指导意义.     

CH_4N_2S掺杂金刚石的高压合成及其色心研究

压力、温度分别为6.5 GPa、1300～1350℃的实验条件下,在Fe Ni-C体系中添加硫脲(CH_4N_2S),利用温度梯度法成功合成了掺杂CH_4N_2S的金刚石。光致发光(PL)光谱测试结果表明:所合成的金刚石晶体中均有尖锐的Raman峰存在,且该峰位于522 nm处;当合成体系中CH_4N_2S的添加量为1 mg时,所对应的晶体中未发现有NV色心存在,但在以晶种(100)面生长的金刚石晶体中出现了3H色心,并且3H色心会随着合成体系中CH_4N_2S添加量的增加逐渐消失。当合成体系中添加2 mg的CH_4N_2S时,以(111)面为生长面所合成的金刚石晶体中同时含有NV~0和NV~-色心,此时NV~-色心所对应的PL谱的强度是所有晶体中最强的。当合成体系中添加3 mg的CH_4N_2S时,不管以(100)还是(111)为生长面,所获得的金刚石晶体中只含有NV~-色心。     

Dependence of nitrogen vacancy color centers on nitrogen concentration in synthetic diamond

Crystallization of diamond with different nitrogen concentrations was carried out with a FeNiCo-C system at pressure of 6.5 GPa. As the nitrogen concentration in diamond increased, the color of the synthesized diamond crystals changed from colorless to yellow and finally to atrovirens (a dark green). All the Raman peaks for the obtained crystals were located at about 1330 cm^-1 and contained only the sp³ hybrid diamond phase. Based on Fourier transform infrared results, the nitrogen concentration of the colorless diamond was < 1 ppm and absorption peaks corresponding to nitrogen impurities were not detected. However, the C-center nitrogen concentration of the atrovirens diamond reached 1030 ppm and the value of A-center nitrogen was approximately 180 ppm with a characteristic absorption peak at 1282 cm^-1. Furthermore, neither the NV⁰ nor the NV^- optical color center existed in diamond crystal with nitrogen impurities of less than 1 ppm by photoluminescence measurement. However, Ni-related centers located at 695 nm and 793.6 nm were observed in colorless diamond. The NE8 color center at 793.6 nm has more potential for application than the common NV centers. NV⁰ and NV^- optical color centers coexist in diamond without any additives in the synthesis system. Importantly, only the NV^- color center was noticed in diamond with a higher nitrogen concentration, which maximized optimization of the NV^-/NV⁰ ratio in the diamond structure. This study has provided a new way to prepare diamond containing only NV^- optical color centers.     

Fe70Ni30粉末触媒中Ⅱa型金刚石大单晶的高温高压合成

在6.5 GPa高压条件下,使用Fe70Ni30粉末触媒研究了Ⅱa型金刚石大单晶的合成.实验结果表明,若不对晶种表面进行保护,高温高压条件下金刚石晶种将发生碳化,致使难以合成出金刚石.当合成腔体中除氮剂Ti/Cu添加量达到2.2wt;时,所合成的金刚石大单晶呈现为无色透明,利用傅里叶显微红外光谱仪(FTIR)对所合成的金刚石大单晶进行了测试,所合成的晶体中不含有氮杂质.然而,F1IR测试结果表明所合成的Ⅱa型金刚石大单晶中有碳-氢基团的存在,其对应的FTIR特征吸收峰分别位于2850 cm-1和2920 cm-1处.此外,所合成的Ⅱa型金刚石大单晶的Raman特征峰位于1132.13 cm-1处,且其结晶度非常高.     

CH4NS掺杂金刚石的高压合成及其色心研究

压力、温度分别为6.5 GPa、1300 ～1350℃的实验条件下,在FeNi-C体系中添加硫脲(CH4N2S),利用温度梯度法成功合成了掺杂CH4 N2S的金刚石.光致发光(PL)光谱测试结果表明:所合成的金刚石晶体中均有尖锐的Raman峰存在,且该峰位于522 nm处;当合成体系中CH4N2S的添加量为1 mg时,所对应的晶体中未发现有NV色心存在,但在以晶种(100)面生长的金刚石晶体中出现了3H色心,并且3H色心会随着合成体系中CH4N2S添加量的增加逐渐消失.当合成体系中添加2 mg的CH4N2S时,以(111)面为生长面所合成的金刚石晶体中同时含有NV0和NV-色心,此时NV-色心所对应的PL谱的强度是所有晶体中最强的.当合成体系中添加3 mg的CH4N2S时,不管以(100)还是(111)为生长面,所获得的金刚石晶体中只含有NV-色心.     

方势阱中凝聚体的孤子动力学行为

利用多重尺度法, 解析地研究了方势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的孤子动力学行为. 结果表明, 方势阱对凝聚体中的孤子动力学有重要的影响. 进入方势阱时孤子作加速运动, 逃逸出势阱时孤子作减速运动; 且随着势阱深度的增加, 孤子的速度增加、幅度增加、宽度减小. 这为实验操控孤子的动力学行为提供一定的参考价值. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚体 孤子 方势阱     

计及声子辅助跃迁的单量子点中的非线性法拉第偏转

利用一束弱线性π偏振探测光在与其平行的磁场作用下所形成的两偏振分量,在半导体单量子点中考虑声子辅助跃迁去构建环形四能级电磁感应透明介质模型.利用多重尺度法,解析研究发现:仅考虑系统的线性效应,随着耦合光强度的增加,介质对探测光的吸收迅速减少,形成透明窗口,并且透明窗口的宽度随之增大;进一步地,在相同的外加磁场下探测光的非线性法拉第偏转方向与线性法拉第偏转相反,且偏转角更大.随着声子辅助跃迁强度的增加,线性和非线性法拉第偏转角都会逐渐变小,并且非线性法拉第偏转角减小的更多.这说明系统中的声子辅助跃迁能有效地调制探测光的法拉第偏转.我们的研究可能对于弱光条件下的光信息处理和传输具有潜在的应用价值.     

Electronic and magnetic properties of semihydrogenated,fully hydrogenated monolayer and bilayer MoN_2 sheets

Based on density functional theory, we investigate the electronic and magnetic properties of semi-hydrogenated, fully hydrogenated monolayer and bilayer MoN_2. We find that the AB stacking bilayer MoN_2 exhibits ferromagnetic coupling of intralayer and antiferromagnetic coupling of interlayer, however, the ground states of the semi-hydrogenated, fully hydrogenated monolayer and AA stcaking bilayer MoN_2 are nonmagnetic. The fully hydrogenated system has a quasidirect band-gap of 2.5 eV, which has potential applications in light-emitting diode and photovoltaics. The AB stacking bilayer MoN_2 shows the Dirac cone at K point in BZ around Fermi energy. Furthermore, the interlayer of the AB stacking bilayer MoN_2 is subjected to a weak van der Waals force, while the interlayer of the AA stacking forms N-N covalent bond.     

锗烯在金属衬底上的结构及电子性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,我们系统的研究了锗烯在Pt(111)、Au(111)和Al(111)表面的几何和电子结构.在这三种金属衬底上寻找到了9种结构,其中Al(111)-a、Au(111)-b和Pt(111)-c结构就是目前实验上已经成功制备的结构.我们还发现了其余6种目前理论和实验均没有提出,此外,Al(111)-b、Au(111)-a和Pt(111)-b结构的Dirac态仍保留,这些结构的形成能均大于范德瓦尔斯作用,因此非常有希望在实验上制备出来,应用于量子自旋霍尔效应的研究.本文的研究为锗烯在半导体衬底上的制备及应用奠定了理论基础.