超导Josephson隧道结性能和超导量子比特电路的设计方案

超导Josephson隧道结是实现超导量子比特的基本元件。利用悬空掩膜和电子束斜蒸发相结合的工艺方法制备Al/Al2O3/Al超导Josephson隧道结,并且系统研究了底电极、上电极薄膜的厚度及氧化参数等工艺条件与隧道结超导电流密度Jc和面积归一化电阻Rc的关系。设计测量了三种方案的超导量子比特电路,通过对参数和结构的优化测出了较理想的量子比特(qubit)信号。     

介孔碳纳米纤维-硫作为锂硫电池正极材料

锂硫电池的商用化受到硫和多硫化锂低的电导率、多硫化锂在有机电解液中的溶解、放电过程中硫的体积膨胀等因素的制约。我们通过自模板法制备了具有石墨化孔壁结构的介孔碳纳米纤维（MCNF）,并利用这种结构将硫和多硫化锂封装在碳骨架内。具有石墨化孔壁结构的一维MCNF能够在循环中为硫和多硫化锂提供良好的导电网络。MCNF中小的介孔能够抑制长链多硫化锂的扩散。另外,MCNF大的孔容能够负载比较多的硫,并且能够为硫的放电膨胀提供足够的纳米空间。本工作制备的MCNF-硫纳米复合材料在0.8A·g^-1的电流密度下,经过100次循环后仍有820mAh·g^-1的比容量。     

三维连续结构Li4Ti5O12/石墨烯纳米复合材料：制备和其锂离子电池超长循环性能

利用具有三维连续纳米孔结构的热剥离石墨烯为骨架制备Li4Ti5O12/石墨烯纳米复合材料。通过乙醇挥发法在热剥离石墨烯的纳米孔道内引入前驱物,进一步高温热处理,在热剥离石墨烯的孔道内原位形成Li4Ti5O12纳米粒子。利用复合材料作为锂离子电池电极材料。电化学反应过程中,热剥离石墨烯的三维连续结构确保了Li4Ti5O12纳米粒子与石墨烯在长循环过程中的有效接触。因此,复合材料表现出优异的循环稳定性。在5C下,5 000次循环后,其容量保持率高达94%。     

还原氧化石墨烯/碳纳米管/Co_3O_4三元复合材料的制备与电化学性能

将低温水热反应和低温热处理相结合,制备了含还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)和Co3O4的三元纳米复合材料RGO-CNTs-Co3O4;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析了合成产物的相组成和微观结构,分析了其形成过程;并利用电化学测试装置测定了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,在合成反应过程中,氧化石墨烯被还原剂肼还原为石墨烯,同时在石墨烯和CNTs表面生成氢氧化钴;再经低温热处理得到RGO-CNTs-Co3O4三元复合材料.Co3O4纳米颗粒均匀分散在由RGO片层和CNTs组成的三维网络结构中;这种三维网络结构既有利于电子和离子的传输,又能够有效抑制Co3O4在脱嵌锂过程中因体积变化引起的结构破坏.总体而言,合成的新型三元复合材料具有高的比容量以及良好的循环性能与倍率性能.     

三维连续结构Li4Ti5O12/石墨烯纳米复合材料:制备和其锂离子电池超长循环性能

利用具有三维连续纳米孔结构的热剥离石墨烯为骨架制备Li₄Ti₅O₁₂/石墨烯纳米复合材料。通过乙醇挥发法在热剥离石墨烯的纳米孔道内引入前驱物, 进一步高温热处理, 在热剥离石墨烯的孔道内原位形成Li₄Ti₅O₁₂纳米粒子。利用复合材料作为锂离子电池电极材料。电化学反应过程中, 热剥离石墨烯的三维连续结构确保了Li₄Ti₅O₁₂纳米粒子与石墨烯在长循环过程中的有效接触。因此, 复合材料表现出优异的循环稳定性。在5C下, 5 000次循环后, 其容量保持率高达94%。     

石墨烯包覆碳纳米管-硫(CNT-S)复合材料及锂硫电池性能

针对锂硫电池研究与实际应用中遇到的主要问题, 本文通过一种简单有效的水热法还原氧化石墨烯对商用碳纳米管-硫(CNT-S)纳米复合材料进行包覆, 形成一种可有效抑制多硫聚合物扩散的石墨烯包覆结构。X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM)表征结果表明硫均匀地负载在碳纳米管上, 并且在CNT-S复合材料外表面包覆有一层石墨烯。电化学测试结果表明, 这种包覆结构能显著提高CNT-S复合材料的锂硫电池性能。     

WSANs中基于蜂巢结构的移动容错恢复算法

旨在研究无线传感器与执行器网络(WSANs)中节点失效情况下恢复执行器(actor)节点服务的算法. 首先说明了WSANs中的实时覆盖模型, 证明WSANs覆盖恢复问题是NP难问题, 给出了近似求解方案. 在此基础上, 提出了一种基于六边形蜂巢结构的移动容错算法HMFR用于恢复失效actor节点, HMFR 算法在限制网络初始部署的条件下拥有很好的性能. 通过实验与现有的恢复算法进行比较, 发现HMFR算法在actor覆盖sensor节点数和移动距离方面有更好的性能.     

“薄膜即是界面，界面即是薄膜”：二维有机半导体晶体的研究进展

自首次于聚乙炔发现导电现象以来,具有共轭结构的有机半导体材料赖其种类丰富多样、 制备工艺简捷低耗、以及优异的机械柔性等特点,在“后硅时代”中有望以先进光电子设备展现 其广阔前景,因而多年来备受学界和产业界的瞩目。如何进一步阐明有机半导体中结构和性能之 间的关系,探索电荷载流子微观动力学行为,构筑高性能、新功能的有机光电子器件,是当下有 机电子学领域的前沿核心问题,也是保证其持续发展的基石。近年来,二维有机半导体晶体材料 在秉持高度有序的分子排列与极低的杂质缺陷浓度等优点的同时,更是以“薄膜即是界面、界面 即是薄膜”为一帜,克服传统体材料在研究与应用中的瓶颈,为揭示材料构性关系及其中基本物 理过程提供了良好的平台,也是实现多样化的新型有机光电子器件的理想材料,有望为微纳电子 领域带来新一轮变革。本文从二维有机半导体晶体的制备工艺、电荷载流子微观动力学行为,再 到新型器件的光电功能应用等方面,综述了最新研究进展,做出总结和展望,并提出目前面临的 挑战及未来研究方向,旨在为进一步深入理论研究,结合有机材料与先进技术,推动有机电子学 的发展提供有益帮助。     

超导纳米线单光子探测器

利用磁控溅射、电子束光刻和反应离子刻蚀等微加工技术,开展了超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的研究.通过对SNSPD的设计和制备工艺参数的优化,成功制备出了高质量的SNSPD.单光子检测实验表明,制备的SNSPD对660 nm波长的光信号,系统检测效率可达30%,对1550 nm波长光信号,最大系统检测效率为4.2%.在平均暗计数小于10 c/s的情况下,系统检测效率大于20%(660 nm)和3%(1550 nm). 关键词： 单光子 氮化铌 纳米线 探测器     

开口谐振环阵列在太赫兹波段的谐振特性实验研究

实验制备了单元尺寸在微米量级的开口谐振环周期阵列样品,测试了其在0.1~2 THz频段的散射系数,验证了不同极化方向的垂直入射可产生单独的电谐振或同时产生磁谐振的传输特性,验证了材料电导率对样品的谐振频率的影响。结合仿真计算结果,得到了等效的负介电常数和负磁导率随频率的变化关系,及其电、磁谐振频率与谐振环单元尺寸增大倍数k的关系曲线。实验和仿真均表明,样品的电谐振频率与1/k线性相关,而磁谐振频率与1/k成正比关系。