First-principles study of La and Sb-doping effects onelectronic structure and optical properties of SrTiO3

The effects of La and Sb doping on the electronic structure and optical properties of SrTiO 3 are investigated by first-principles calculation of the plane wave ultra-soft pseudo-potential based on density functional theory. The calculated results reveal that corner-shared TiO 6 octahedra dominate the main electronic properties of SrTiO 3 , and its structural stability can be improved by La doping. The La 3+ ion fully acts as an electron donor in Sr 0.875 La 0.125 TiO 3 and the Fermi level shifts into the conduction bands (CBs) after La doping. As for SrSb 0.125 Ti 0.875 O 3 , there is a distortion near the bottom of the CBs for SrSb 0.125 Ti 0.875 O 3 after Sb doping and an incipient localization of some of the doped electrons trapped in the Ti site, making it impossible to describe the evolution of the density of states (DOS) within the rigid band model. At the same time, the DOSs of the two electron-doped systems shift towards low energies and the optical band gaps are broadened by about 0.4 and 0.6 eV for Sr0.875La0.125TiO3 and SrSb0.125Ti0.875O3 , respectively. Moreover, the transmittance of SrSb0.125Ti0.875O3 is as high as 95% in most of the visible region, which is higher than that of Sr0.875La0.125TiO3 (85%). The wide band gap, the small transition probability and the weak absorption due to the low partial density of states (PDOS) of impurity in the Fermi level result in the significant optical transparency of SrSb0.125 Ti0.875 O3 .     

纳米金刚石的变温场发射

研究了温度变化对沉积在钛基底上的纳米金刚石的场发射特性的影响,发现纳米金刚石场发射电流随温度和电场的升高而增大,场发射特性偏离了传统的Fowler-Nordheim理论,场发射电流的稳定性基本没有变化.分析了场发射电流增大的机理,表明是由于纳米金刚石的尺度效应以及外电场下金刚石产生了大量的热载流子共同作用的结果.研究还表明基底钛在温度升高到一定程度后,在外加电场下会有较大的电流产生,对场发射造成较大的影响,表明基底钛具有一定的温度敏感性和电压敏感性.     

Growth and characterization of InAsSb alloys by metalorganic chemical vapour deposition

Low pressure metalorganic chemical vapour deposition (LP-MOCVD) growth and characteristics of InAsSb on (100) GaSb substrates are investigated. Mirror-like surfaces with a minimum lattice mismatch are obtained. The samples are studied by photoluminescence spectra, and the output is 3.17μm in wavelength. The surface of InAsSb epilayer shows that its morphological feature is dependent on buffer layer. With an InAs buffer layer used, the best surface is obtained. The InAsSb film shows to be of n-type conduction with an electron concentration of 8.52×10¹⁶cm^-3.     

Ferromagnetism of V-doped ZnO nanowires

The geometry structures,electronic structures,and magnetic properties of Zn46V2O48 nanowires are studied by density functional theory(DFT) calculations.We find that the ferromagnetic(FM) coupling is more stable for six configurations of Zn46V2O48 nanowires,and is mediated by neighboring O as evidenced from the strong hybridization of V 3d and O 2p states,exhibiting strong spin polarization.The spin polarization is found to be 100% in the Zn46V2O48 nanowires,which confirms that it is a half-metallic ferromagnet and very suitable for the injection of the spin carriers,which shows that Zn46V2O48 nanowire is one of the ideal materials to realize spin electronic devices.At the same time,the magnetic coupling mechanisms of Zn46V2O48 nanowires are analyzed with V 3d and O 2p orbitals and their magnetic moments mainly come from the contributions of the unpaired electrons of V 3d orbitals.The above results provide a theoretical basis for the preparation of 3d transition metal-doped ZnO nanowire materials.     

In2O3电子结构与光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 计算了In2O3电子结构和光学线性响应函数, 系统研究了In2O3电子结构与光学性质的内在关系. 利用计算的能带结构和态密度分析了带间跃迁占主导地位的In2O3材料的能量损失函数、介电函数、反射图谱, 根据电荷密度差分图分析了In2O3材料的化学和电学特性. 研究结果表明In2O3光学透过率在可见光范围内高达85%, 可作为优异的透明导电薄膜材料. 同时, 计算结果为我们制备基于In2O3透明导电材料的设计与大规模应用提供了理论依据, 也为监测和控制这一类透明导电材料的生长过程提供了可能性.     

动态光谱法用于人体血红蛋白浓度的无创测量

为了实现血液成分的无创检测,利用动态光谱指端透射法进行了人体血红蛋白浓度无创测量的研究。对34名健康志愿者进行了在体测量动态光谱和抽血分析血红蛋白含量,在验证了动态光谱的可靠性的基础上,选用BP神经网络对获取的动态光谱数据和血红蛋白浓度实测值进行建模分析,从34个样本中抽取19个作为校正集,另外15个作为预测集,得到校正集和预测集的相关系数分别为0.983 1和0.936 5,预测集的相对误差最大为7.5%,平均相对误差为3.04%,满足临床应用对血红蛋白测量精度的要求。结果表明： 动态光谱法可以有效的克服测量位置等测量条件对光谱测量的影响,较准确地进行人体血红蛋白浓度的测量,是一种比较好的血液成分无创测量方法。     

面阵傅里叶变换太阳光谱仪高速采集系统设计与实现

同时或准同时多谱线太阳成像观测可以获得太阳大气三维磁场和热力学参数,是未来太阳观测焦面终端设备的重点发展方向。傅里叶光谱仪具有宽波段、高灵敏度、高光谱分辨率的优势,但因受限于高帧频、大面阵探测器制约,尚未用于太阳光谱成像常规观测。随着CMOS图像传感器技术迅猛发展,在可见光和近红外波段,探测器面阵大小和帧频相比传统CCD探测器有了质的提升,使得面阵傅里叶太阳光谱仪研制成为可能。通过引入高帧频面阵CMOS图像传感器,针对面阵傅里叶变换太阳光谱仪科学需求,设计了一套高速数据采集软硬件系统,实现了面阵傅里叶太阳光谱仪10 kHz高速触发,万帧/秒快速采集,0.5 GB·s-1大数据量连续、实时存储等功能。在此基础上,依托国家天文台怀柔太阳观测基地现有的IFS-125HR傅里叶变换光谱仪, 搭建可见光实验系统,以可见光色球谱线（Hα 656.3 nm）及其附近光球谱线为目标波长,开展面源太阳光谱探测。分别以实验室钨灯和太阳为光源,进行等光程差间隔采样,成功获得了面阵干涉图,首次反演得到面源窄带连续谱以及656.3 nm附近太阳色球和光球线。采用交叉定标方式,将得到的太阳光谱与美国国立太阳天文台NSO傅里叶变换光谱仪获得的标准光谱在同等分辨率下进行比较,结果基本一致,验证了新研制的面阵傅里叶太阳光谱仪高速数据采集系统性能及面阵傅里叶变换太阳光谱仪在太阳观测中的可行性。该研究为后续可见光宽波段面阵傅里叶太阳光谱仪的研制奠定了技术基础,同时为“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”（AIMS）后续从线源扩展到面源观测积累了宝贵经验。     

La,Ce,Nd掺杂对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究稀土掺杂对单层MoS2电子结构的影响,文章基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了本征及La,Ce,Nd掺杂单层MoS2的晶格参数、能带结构、态密度和差分电荷密度.计算发现,稀土掺杂所引起的晶格畸变与杂质原子的共价半径大小有关,La杂质附近的键长变化最大,Nd杂质附近的键长变化最小.能带结构分析表明,La掺杂可以在MoS2的禁带中引入3个能级,Ce掺杂可以形成6个新能级,Nd掺杂可以形成4个能级,并对杂质能级属性进行了初步分析.差分电荷密度分布显示,稀土掺杂可以使单层MoS2中的电子分布发生改变,尤其是f电子的存在会使差分电荷密度呈现出反差极大的物理图象.     

2011年高考江苏卷第18题的推广与探源

真题再现 如图1,在平面直角坐标系xOy中,M、N分别是椭圆x2/4+y2/2=1的顶点,过坐标原点的直线交椭圆于P、A两点,其中点P在第一象限.过P作x轴的垂线,垂足为C,连接AC,并延长交椭圆于点B.设直线PA的斜率为k.     

应用于助航系统的赋形曲面光学系统研究

非对称式光度系统技术可以实现光能量的收集与再分配，已经广泛应用于照明领域。基于非成像光学理论的自由曲面照明光学设计具有体积小、设计自由度高、出光光形准确可控等优点。通过采用自由曲面对LED进行合理的二次配光，可以实现绿色环保的照明，给未来照明行业的发展指明了新的方向。本文通过对关于LED自由曲面的光学设计进行研究，提出了一种满足侧边发光照明方式的自由曲面透镜设计方法。将得到的自由曲面透镜实体模型作为立式滑行道边灯透镜设计的基本结构。仿真与实验结果表明，仅用一颗LED光源即可实现联邦航空局（FAA）对立式滑行道边灯的光强分布要求。