硅烯饱和吸附碱金属原子的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算, 研究了硅烯饱和吸附碱金属元素原子的稳定性、微观几何结构和电子性质, 并与纯硅烯及其饱和氢化结构进行了对比分析. 研究发现复合物SiX(X=Li, Na, K, Rb)的形成能都是负的, 相对于纯硅烯来说可以稳定存在. Bader电荷分析表明, 电荷从碱金属原子转移至硅原子. 从成键方式来看, 硅烯与氢原子形成共价键, 而与碱金属原子之间形成的键主要是离子性成键, 但还存在部分共价关联成分. 能带计算表明, 锂原子饱和吸附在硅烯形成的复合物SiLi是直接带隙的半导体, 带隙大小为0.34 eV. 其他碱金属饱和吸附在硅烯上形成的复合物都表现为金属性.     

双模随机晶场对纳米管上Blume-Capel模型磁化强度和相变的影响

近年来, 磁性纳米管的物理性质和相关应用得到了人们的广泛关注. 利用有效场理论研究了纳米管上双模随机晶场中Blume-Capel模型的磁化强度和相变性质, 得到了系统的磁化强度与温度和随机晶场的关系及其相图. 结果表明: 系统在稀释晶场、交错晶场和同向晶场中会表现出不同的磁学性质和相变行为; 稀释晶场和交错晶场会抑制系统的磁化强度, 导致其基态饱和值小于1, 而同向晶场则不会; 随着随机晶场参量的变化, 系统存在多个相变温度, 并呈现出三临界现象和重入现象.     

Transferring entangled states of photonic cat-state qubits in circuit QED

We propose a method for transferring quantum entangled states of two photonic cat-state qubits(cqubits)from two microwave cavities to the other two microwave cavities.This proposal is realized by using four microwave cavities coupled to a superconducting flux qutrit.Because of using four cavities with different frequencies,the inter-cavity crosstalk is significantly reduced.Since only one coupler qutrit is used,the circuit resource is minimized.The entanglement transfer is completed with a singlestep operation only,thus this proposal is quite simple.The third energy level of the coupler qutrit is not populated during the state transfer,therefore decoherence from the higher energy level is greatly suppressed.Our numerical simulations show that high-fidelity transfer of two-cqubit entangled states from two transmission line resonators to the other two transmission line resonators is feasible with current circuit QED technology.This proposal is universal and can be applied to accomplish the same task in a wide range of physical systems,such as four microwave or optical cavities,which are coupled to a natural or artificial three-level atom.     

Photoswitchable Composite Polymer Electrolytes Using Spiropyran-Immobilized Nanoporous Templates

Composite polymer electrolytes (CPEs) with smart, stimuli-responsive characteristics have gained considerable attention owing to their noninvasive manipulation and applications in future technologies. To address this potential, in this work, we demonstrate photoresponsive composite polymer electrolytes, consisting of gel polymer electrolyte (GPE) and spiropyran-immobilized nanoporous anodic aluminum oxide (SP-AAO) templates. Under UV irradiation, the close SP form isomerizes to the open merocyanine (MC) form, creating extremely polarized AAO surfaces; whereas, under visible light irradiation, the MC form reverts to the SP form, creating neutral surface conditions. The electrostatic interactions between ions and AAO surfaces are investigated by attenuated total reflection Fourier-transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy. Moreover, the behavior of ionic conductivity of the GPE@SP-AAO is found to be consistent with the kinetics of isomerization tracked by UV-Vis spectroscopy. This work provides a promising platform for developing next-generation photoelectronic smart devices.     

不同磁路下微型ECR中和器电子引出的模拟研究

电子回旋共振(ECR)中和器是微型ECR离子推力器的重要组成部分,其引出的电子用于中和ECR离子源的离子束流,避免了航天器表面电荷堆积,并且电子引出性能对推力器的整体性能起着重要作用.为了分析影响微型ECR中和器电子引出的因素,本文建立了二维轴对称PIC/MCC计算模型,通过数值模拟研究不同磁路结构对中和器的电子引出,及不同腔体长度对壁面电流损失的影响.计算结果表明, ECR区位置和引出孔附近磁场构型对中和器的电子引出性能至关重要.当ECR区位于天线上游,电子在迁移扩散中易损失,并且电子跨过引出孔前电势阱所需的能量更高.如果更多磁力线平行通过引出孔,中和器引出相同电子电流所需电压较小.当ECR区被天线切割或位于下游时,电子更易沿磁力线迁移到引出孔附近,从而降低了收集板电压.研究了同一磁路结构下不同腔体长度对电子引出的影响,发现增加腔体长度,使得更多平行轴线的磁力线通过引出孔从而避免电子损失在引出板表面,增加了引出电子电流.研究结果有助于设计合理的中和器磁路和腔体尺寸.     

氢化与非氢化石墨烯纳米条带的密度泛函研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了宽度N=8的边缘氢化和非氢化条带的结构和电子性质. 研究表明,扶手形无氢化石墨纳米条带的边缘碳原子是以三重键相互结合,它在边缘的成键强度比氢化时要高,具有更强的化学活性,可作为纳米化学传感器的基础材料. 能带结构计算表明,无论是扶手形条带还是锯齿形条带,它们都是具有带隙的半导体,且无氢化条带的带隙要比氢化的条带带隙宽度大,氢化对于条带的电子性质具有显著修饰作用. 通过锯齿形石墨纳米条带顺磁性、铁磁性和反铁磁性的计算,发现反铁磁的状态最稳定,并且边缘磁性最强,这有利于条带在自旋电子器件中的应用. 关键词： 石墨纳米条带 成键机理 电子结构 自旋分布     

分子基材料聚集态结构的场发射性质研究

场发射在扫描电子显微镜、平面显示器、压力传感器、加速度传感器以及电子束可寻址记忆器件等许多领域中得到了广泛的应用,分子基材料由于其结构和能带可设计,性质可调和柔性易加工等显著特点,被认为是新一代的场发射材料。本文综述了近年来分子基材料聚集态结构的场发射性质研究的新进展,特别是分子基材料的结构和聚集态形貌和尺寸对场发射性质的影响以及通过对分子基材料的杂化优化其场发射的性质,展望了分子基材料聚集态结构场发射的应用前景和发展趋势。     

Faber多项式及其在具有拟共形延拓的单叶函数中的应用

本文得到了关于Faber多项式的一些收敛性质并应用它们来研究具有拟共形延拓的单叶函数,特别地,通过引入l^2空间上的一个有界线性算子,可以给出单叶函数的拟共形延拓性和渐近共形性的若干刻画.     

二维半导体材料与器件——从传统二维光电材料到石墨炔

近年来,二维半导体材料由于其独特的材料结构和电子输运特性得到了科学界的广泛关注,被应用于光电器件、催化和生物传感器等领域。本文系统概述了传统二维材料以及新兴二维材料石墨炔的发现和发展历程。重点聚焦在二维材料在光探测器领域中的应用,探讨了不同二维材料体系及器件结构对光探测器性能的影响;并详细介绍了新兴二维材料——石墨炔,及其合成和应用。展望了传统二维材料及石墨炔在光电转换器件的应用中所面临的机遇和挑战。