棱形石墨烯纳米孔道内离子传输性能的分子动力学模拟

纳米通道的尺寸、结构和表面化学对其内部溶液的分布结构和输运性质有着重大影响.本文研究了一种全新的菱形石墨烯纳米通道.这种理想的通道与最近被广泛研究的金属有机框架材料(MOF)的内部结构类似，有着与传统的碳纳米管截然不同的内部结构.本文使用分子动力学模拟的方法研究在不同尺寸的菱形石墨烯纳米通道内的KCl溶液的性质，并将其与同尺寸的单壁碳纳米管进行了比较.研究结果表明在小孔道内(<20?)其内部的溶液结构呈现若干个密度极高的聚集区域，即出现了结晶化的趋势．这一研究结果，将为MOF的结构设计提供思路，从而有望实现类似于生物离子通道的高选择性和高传输能力.     

基于现场可编程门阵列的质谱信号滤波器的设计与应用

低通滤波法是四极杆质谱仪信号去噪的常见方法，为了提高滤波器性能，引入一维离散平稳小波进行阈值法滤波，其不仅能够几乎完全抑制噪声，而且可以很好地保留原始信号的特征尖峰点，缩短与成熟商业化产品差距。同时针对四极杆质谱控制系统运算能力不足的问题，本研究提出了基于Zynq芯片的应用方案，大大降低了仪器得到高信噪比(Signal-To-Noise, SNR)和低均方误差(Mean-Square-Error, MSE)质谱数据的时间。基于本团队研制的四极杆质谱仪，测试使用赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)公司的调谐液样品。结果显示，小波变换法噪声衰减25 dB以上，对比240阶低通滤波法MSE整体降低20%以上，有效部分降低8%以上，并且通过可配置现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)处理，使有效信号相较低通滤波法下降15%以上，同时处理延迟小于1μs。为优化质谱数据降噪和控制系统集成化提供了设计参考。     

新型二维SiO2结构及面内应变对其光电性质影响的第一性原理研究

SiO₂通常以三维晶体或无定形结构存在，限制了其在新技术如新一代集成电路中的应用，因此二维SiO₂的研究引起了越来越多的关注。本文通过删除三维层状CaAl₂Si₂O₈结构中的Ca和Al原子，直接构建出新的二维SiO₂构型。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，结构优化获得的新型2D SiO₂具有P-62m对称性，群号189。通过结合能、弹性系数、分子动力学模拟和声子谱计算，发现新型2D SiO₂具有高机械稳定性、热力学稳定性和动力学稳定性。电子性质和光学性质计算发现，2D SiO₂是带隙为6.08 eV绝缘体，且具有良好的光透射率和光导率。此外，通过研究面内双轴应变对2D SiO₂电子和光学性质的影响，发现2D SiO₂的带隙和介电函数受面内拉伸应变的影响较压缩应变略大，不过其整体光学性质受应变影响不大，保证了其在实际应用中电子性质和光学性质的稳定...     

1/f噪声及其在二维材料石墨烯中的研究进展

1/f噪声具有丰富的物理内涵,既是科学研究的量化工具,也是电子器件重要性能指标.本文从通用数学形式和物理背景两个方面归纳总结1/f噪声模型.首先介绍了基于马尔可夫过程和基于扩散过程的1/f噪声通用数学模型.在此基础上,溯源1/f噪声物理模型的发展历程,总结五类典型物理模型,包括Mc Whorter模型、Hooge模型、Voss-Clarker模型、Dutta-Horn模型、干涉模型以及Hung统一模型.二维材料石墨烯让1/f噪声研究重归学术热点,本文梳理了当前石墨烯1/f噪声研究中形成的共识性研究成果,提出石墨烯低频噪声研究的三层次分类分析模型,分析了不同层面噪声机理研究代表性成果,归纳总结了各层面可能的主导机制.通过比较不同团队报道的石墨烯1/f噪声栅极调控特征谱型及测试条件,分析了复杂多变栅控谱型形成原因.基于分析结论,为避免非本征噪声干扰,提出了石墨烯本征背景1/f噪声规范性测量方案,为厘清和揭示石墨烯1/f噪声机制及特性探索可行技术途径.     

High frequency doubling efficiency THz GaAs Schottky barrier diode based on inverted trapezoidal epitaxial cross-section structure

A high-performance terahertz Schottky barrier diode (SBD) with an inverted trapezoidal epitaxial cross-sectional structure featuring high varactor characteristics and reverse breakdown characteristics is reported in this paper. Inductively coupled plasma dry etching and dissolution wet etching are used to define the profile of the epitaxial layer, by which the voltage-dependent variation trend of the thickness of the metal-semiconductor contact depletion layer is modified. The simulation of the inverted trapezoidal epitaxial cross-section SBD is also conducted to explain the physical mechanism of the electric field and space charge region area. Compared with the normal structure, the grading coefficient M increases from 0.47 to 0.52, and the capacitance modulation ratio (C_max/C_min) increases from 6.70 to 7.61. The inverted trapezoidal epitaxial cross-section structure is a promising approach to improve the variable-capacity ratio by eliminating the accumulation of charge at the Schottky electrode edge. A 190 GHz frequency doubler based on the inverted trapezoidal epitaxial cross-section SBD also shows a doubling efficiency of 35% compared to that 30% of a normal SBD.     

温度和场冷间隙对高温超导磁悬浮系统弛豫的影响

悬浮力是高温超导磁悬浮列车运行中的一个至关重要的参数.悬浮力的弛豫特性是高温超导磁悬浮列车安全运行的一大阻碍.适度降低工作温度是有效改善悬浮力弛豫特性的有效手段之一.本文从数值计算和实验两个层面研究了不同冷却温度和不同场冷间隙下的悬浮力的弛豫现象.发现悬浮力的弛豫现象随着超导块冷却温度的降低而减弱，随着场冷间隙的增大而略微增大，但是随着冷却温度的降低，增大程度会有所减弱.该研究有助于通过合理设计高温超导材料工作温度，以提高磁悬浮系统性能表现.