Pressure-induced novel structure with graphene-like boron-layer in titanium monoboride

The recent discovery of the novel boron-framework in boron-rich metal borides with complex structures and intriguing features under high pressure has stimulated the search into the unique boron-network in the metal monoborides or boron-deficient metal borides at high pressure. Herein, based on the particle swarm optimization algorithm combined with first-principles calculations, we thoroughly explored the structural evolution and properties of TiB up to 200 GPa. This material undergoes a pressure-induced phase transition of $Pnma$ $\to $ $Cmcm$ $\to $ $Pmmm$. Besides of two known phases $Pnma$ and $Cmcm$, an unexpected orthorhombic $Pmmm$ structure was predicted to be energetically favored in the pressure range of 110.88-200 GPa. Intriguingly, the B covalent network eventually evolved from a one-dimensional zigzag chain in $Pnma$-TiB and $Cmcm$-TiB to a graphene-like B-sheet in $Pmmm$-TiB. On the basis of the microscopic hardness model, the calculated hardness ($H_{\rm v}$) values of $Pnma$ at 1 atm, $Cmcm$ at 100 GPa, and $Pmmm$ at 140 GPa are 36.81 GPa, 25.17 GPa, and 15.36 GPa, respectively. Remarkably, analyses of the density of states, electron localization function and the crystal orbital Hamilton population (COHP) exhibit that the bonding nature in the three TiB structures can be considered as a combination of the B-B and Ti-B covalent interactions. Moreover, the high hardness and excellent mechanical properties of the three TiB polymorphs can be ascribed to the strong B-B and Ti-B covalent bonds.     

GaN基HEMT器件的缺陷研究综述

GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)因具有高输出功率密度、高工作频率、高工作温度等优良特性,在高频大功率等领域具有广泛应用前景。目前,HEMT器件在材料生长和工艺制备方面都取得了巨大的进步。但是,由缺陷产生的陷阱效应一直是限制其发展的重要原因。本文首先论述了HEMT器件中的表面态、界面缺陷和体缺陷所在位置及其产生的原因。然后,阐述了由陷阱效应引起的器件电流崩塌、栅延迟、漏延迟、Kink效应等现象,从器件结构设计和工艺设计角度,总结提出了改善缺陷相关问题的主要措施,其中着重总结了器件盖帽层、表面处理、钝化层和场板结构4个方面的最新研究进展。最后,探索了GaN基HEMT器件在缺陷相关问题上的未来优化方向。     

压电式倾斜镜迟滞特性及其实验研究

空间激光通信精瞄系统中压电式倾斜镜存在的迟滞非线性特性,不仅降低了精瞄系统定位精度,而且对信标光的捕获以及链路的稳定性造成影响。针对该问题,提出一种基于PLAY迟滞算子改进Prandtl-Ishlinskii(P-I)数学模型及参数辨识方法,利用该模型对迟滞特性进行前馈线性化逆补偿。为进一步提高系统跟踪精度,在线性化的基础上,设计了静态输出反馈控制器,形成复合控制方法,并设计了激光通信终端精瞄系统实验,验证了该复合方法的有效性。通过对系统输入不同频率等幅和减幅正弦控制信号进行测试,结果表明,改进P-I模型最大拟合误差在1%之内,前馈模型逆补偿使压电陶瓷执行器(PEA)的线性度误差由5%减小到1%以内,复合控制方法系统跟踪误差降低了80%。     

短时交通流混沌预测模型的比较研究

短时交通流预测是实现交通流诱导的关键技术之一.针对目前短时交通混沌预测模型预测结果差异较大的问题,归纳了4种基于混沌理论的短时交通流预测模型:RBF神经网络模型、最大Lyapunov指数模型、局域线性模型和Volterra滤波器自适应预测模型,并对这4种预测模型进行了比较研究.应用4种预测模型对几个典型的非线性系统进行预测,验证了算法的准确性.然后用这4种预测模型对微观实测交通流的时间序列进行实证分析.仿真结果表明,4种预测模型对典型混沌时间序列具有很好的预测效果;而对实测交通流预测,其预测精度和稳定性较差,但可以满足实时交通流预测的需要.     

微孔碳分子筛表面含氧基团对H_2O_2催化分解的动力学影响

多孔碳的表面含氧官能团对其吸附及催化性能的影响受到越来越多的关注[1-2],表面含氧基团对活性炭催化醇脱水[3]、乙苯脱氢[4]、O2还原为过氧化氢[5]、Fe(II)与O2氧化反应[6]已有报道.     

金溶胶中邻羟基苯甲酸吸附行为的密度泛函理论与实验研究

研究了邻羟基苯甲酸(OHBA)的常规拉曼散射(NRS)光谱以及其吸附在Au纳米颗粒上的表面增强拉曼散射(SERS)光谱。以氯金酸为原料,柠檬酸三钠为还原剂,用化学还原法制备了球形的金纳米粒子溶胶,采用激光显微拉曼光谱仪(激发波长为785nm),测定OHBA分子的NRS光谱及其吸附在Au纳米颗粒上的SERS光谱。同时,应用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**(C,H,O)/LANL2DZ(Au)水平上,对OHBA分子进行了结构优化,在此基础上计算了OHBA分子的NRS光谱以及其吸附在Au纳米颗粒上两种不同吸附构型下的SERS光谱,并和实验值进行比较。结果表明,OHBA分子通过羧基吸附构型的计算值比通过羟基吸附构型的计算值与实验值符合的更好。最后,利用GaussView可视化软件对其振动模式进行了全面归属。通过对邻羟基苯甲酸分子拉曼谱峰的详细指认能够得出:Au溶胶中的邻羟基苯甲酸分子,是通过羧基倾斜地吸附在Au纳米颗粒表面的。可视化软件直观形象地展示出了该分子的结构特征和分子基团振动情况,对其振动峰位的归属提供了重要依据。本文工作对推进邻羟基苯甲酸在生物医药等领域进一步的应用具有重要作用。     

Cooling-induced increase of methane cluster size investigated under a Coulomb explosion scheme

In this letter, we discuss the increase in the average cluster size by lowering the stagnation temperature of the methane （CH4） gas. The Coulomb explosion experiments are conducted to estimate the cluster size and the size distribution. The average CH4 cluster sizes Nay of 6 230 and 6 580 are acquired with the source conditions of 30 bars at 240 K and 60 bars at 296 K, respectively. Empirical estimation suggests a five-fold increase in the average size of the CH4 clusters at 240 K compared with that at room temperature under a backing pressure of 30 bars. A strong nonlinear Hagena parameter relation （Г^＊∝ T0^-3.3） for the CH4 clusters is revealed. The results may be favorable for the production of large-sized clusters by using gases at low temperature and high back pressures.     

一种基于哈特曼传感器的角锥棱镜检测方法

在使用角锥棱镜前对其进行检测，选取误差较小的棱镜是一项关系到整个测量工作结果的重要任务。因此，提出一种用哈特曼波前传感器全面检测角锥棱镜角度误差和面形误差的技术方案，从理论上分析了哈特曼法的测量原理，深入研究了光经过角锥棱镜后的波面重建，给出了波面特征与角锥棱镜误差参量之间的关系。在试验中验证了这种方法的正确性和可行性。     

一种密钥协商协议的自动化设计方法

通过引入优胜劣汰的自然规律,提出了一种改进的基于演化计算的安全协议自动化设计方法.该方法采用SVO逻辑作为描述协议的基本工具,给出了能全面衡量安全协议个体性能的评估函数,并据此理论设计出一种满足安全目标的密钥协商协议,保证了最终生成协议为最优解.实验结果显示:由于在协议生成过程中,同时进行了该协议的安全验证,能很好地保证所涉及协议的正确性和安全性.表明该方法具有较强的可行性和适用性.     

钢铁检测微型光谱仪的研制

针对国内光电直读型钢铁检测微型光谱仪研究的不足,提出基于Czerny‐T urner结构的系统设计方法,讨论了优化方法及验证方法,并加工出了光谱仪。光谱仪采用三次多项式拟合标定波长,实测分辨率在436 nm～608 nm全谱段达0．225 nm、中心谱段达0．135 nm ,基本满足钢铁检测要求。提出一种基于多帧判断的定性分析方法,7种待测元素检出限优于1．5％,通过建立拟合光谱数据库实现半定量分析,25种样品检测精度达2％,为钢铁牌号识别提供重要参考。