三元混晶四层系统的表面和界面声子极化激元

运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了真空/极性二元晶体薄膜/极性三元混晶薄膜/极性二元晶体衬底四层系统的表面和界面声子极化激元.以AlxGa1-xAs/GaAs和ZnxCd1-xSe/ZnSe为例,获得了表面和界面声子极化激元模的色散关系以及表面模和界面模的频率随混晶组分和薄膜厚度的变化关系.结果表明,三元混晶四层异质结系统中存在七支表面和界面声子极化激元模,且这七支表面模和界面模的频率随混晶组分和薄膜厚度呈非线性变化,三元混晶的"单模"和"双模"性也在色散曲线中得到了很好的体现.     

二维声子晶体异质位错结的界面传导模研究

以二维水银／四氯化碳体系正方格子声子晶体为研究对象，采用平面波法结合超元胞的方法研究了声子晶体异质位错结的能带结构及三种形式的位错对带隙内传导模影响。结果表明，对于原型异质结，在带隙中不会出现界面传导模；横、纵向及横纵向同时作用的位错效应，在界面处形成传导模，可以使处于禁带频率范围内的声波沿位错通道进行传播，从而形成声波导。     

量子级联激光器有源核中界面声子的特性研究

研究了量子级联激光器有源核中界面声子的色散关系和静电势分布. 根据有源核内部的平移不变性导出了界面声子的色散关系. 计算显示有源核中的界面声子可以分为体声子和表面声子模式. 体声子的色散曲线构成一系列准连续的声子子带，其静电势分布于整个有源核并呈现出Bloch波的特征. 表面声子的色散曲线位于各体声子子带的带隙内，其静电势局域在有源核一侧. 这些结果将有助于量子级联激光器和子带跃迁激光器的优化设计.     

孔洞缺陷对二维石墨烯/氮化硼横向异质结热传导的调控

本文采用孔洞缺陷来实现对二维石墨烯/氮化硼横向异质结热导率的调控.平衡态分子动力学(EMD)计算结果表明,界面孔洞的引入会降低二维石墨烯/氮化硼横向异质结的热导率.相较于有序的孔洞分布,无序的孔洞分布能够更有效地降低异质结的热导率,这一现象可通过声子安德森局域化来解释.孔洞缺陷的存在导致声子的频率和波失发生变化,从而使声子散射变得更加频繁,孔洞随机分布时,则导致声子波在材料中发生多次反射和散射,最终形成局域振动模式.本研究揭示了孔洞缺陷降低二维石墨烯/氮化硼横向异质结热导率的物理机制,对二维热电材料的结构设计有一定的指导意义.     

声子摩擦能量耗散机理研究

以界面摩擦为研究对象,分析了黏滑过程中的能量积累和耗散问题.基于晶格热动力学理论,通过分析界面原子在周期性势场中跳跃前后的势能差,推导了界面原子温升公式.理论表明,界面温升与摩擦系统的接触状态和材料特性有关,界面交互势能是其中影响较大的因素之一.在滑动阶段初期,由于界面原子处于非热平衡状态,晶格的热振动将通过激发出新声子而耗散能量,从而使得非热平衡向平衡状态转变.通过引入量子力学和热力学理论,分析了界面摩擦能量的耗散规律.结果表明,当声子振动频率较大时,黏着阶段存储于界面振子上的弹性势能在滑动阶段就很快完全耗散,耗散时间远小于滑动阶段的时间. 关键词： 界面摩擦 黏滑 声子 温升     

大弹性常数差二维声子晶体带隙计算中的集中质量法

通过引入振动力学中的连续系统离散化的思想，将一维集中质量法延伸至二维，提出一种二维声子晶体带隙特性计算的集中质量法. 进而采用该算法对两种正方晶格的二维声子晶体的带结构进行了计算，计算结果与传统的平面波展开法相符合. 通过对计算结果以及两种算法收敛性的分析，发现集中质量法的收敛性对组成声子晶体的不同材料弹性参数差不敏感，这使得该算法在计算大弹性常数差二维声子晶体的带隙特性时较平面波展开法收敛速度更快. 此外，集中质量法对二维声子晶体单元形状没有特殊要求，这使得它更加适用于声子晶体带隙特性的计算. 关键词： 声子晶体 声子带隙 集中质量法     

固-固接触热传导的声子传递系数

声子传递系数是影响低温接触界面热传导的重要因素,文中对中间低温(20K~200K)接触传导模型的声子传递系数进行了讨论,分析了接触界面温差、弹性镜面传递和散射传递下的声子传递系数;还讨论了热流方向对声子传递系数的影响;指出了声失配理论预测值与实验值间存在差别的可能原因。该讨论对分析接触热传导有一定意义。     

多层异质结构中的声学声子输运

在连续弹性近似下，采用转移矩阵方法，研究了由不同含Al浓度的异质结(GaAs/Al_{xiGa1-xiAs)所构成的对称多层异质结构中的声学声子输运性质.结果表明：该结构中的声子透射谱具有与同组分厚度超晶格(GaAs/AlAs )不一样的特征，具体体现在透射曲线振荡幅度与频率等方面；声子透射谱特征与对称异质结构中AlxiGa1-xiAs层的含Al浓度xi(i表示对称轴两边的第i层)的分布有很大的关系，具体表现为：当xi随i的增加而递减时，透射谱线除主波谷外较平滑；而当xi随i的增加而递增时，透射谱振荡明显增大，且主波谷被分裂.声子透射系数还依赖于异质结组分层的厚度，尤其是AlxiGa1-xiAs的厚度.另外，异质结的层数对声子输运也产生一定的影响. 关键词： 输运 声子 异质结}     

纳米尺度热物理中的声子弱耦合问题

纳米尺度热物理中的诸多新现象、新机制与声子弱耦合存在密切关联.本文介绍了声子弱耦合机制,以及相关的物理现象:低维体系中热导率的尺寸效应、声子双温度现象和范德瓦耳斯堆叠界面的高热阻等.同时概述了近年国内外学者对于这些新颖物理现象的前沿研究成果.对声子弱耦合目前面临的问题,例如理论模型如何加入声子波动性等,进行了简要讨论和展望.     

基于纳米点嵌入的界面导热性能优化

调节界面热导(ITC)是纳米电子器件热管理的关键任务.本文采用非平衡态分子动力学方法研究了在界面处嵌入锡(Sn)纳米点对硅锗(Si/Ge) ITC的影响.研究发现,在声子弹性和非弹性两种竞争机制下ITC随Sn纳米点的数量的增加先升后降,在嵌入4个Sn纳米点时达到顶峰,ITC是完美界面(无纳米点嵌入)时的1.92倍.通过计算声子透射函数和态密度可以知道,ITC增加的原因是声子的非弹性散射得到加强,增强的非弹性声子散射为界面声子输运打开了新的通道.随着纳米点数量增加到一定值时,声子的弹性散射逐渐占据主导地位,ITC开始降低.     

纤锌矿In_(0.19)Ga_(0.81)N/GaN量子阱中光学声子和内建电场对束缚极化子结合能的影响

用改进的Lee-Low-Pines变分方法研究纤锌矿In0.19Ga0.81N/GaN量子阱结构中束缚极化子能量和结合能等问题,给出基态结合能、不同支长波光学声子对能量和结合能的贡献随阱宽和杂质中心位置变化的数值结果.在数值计算中包括了该体系中声子频率的各向异性和内建电场对能量和结合能的影响、以及电子和杂质中心与长波光学声子的相互作用.研究结果表明,In0.19Ga0.81N/GaN量子阱材料中光学声子和内建电场对束缚极化子能量和结合能的贡献很大,它们都引起能量和结合能降低.结合能随着阱宽的增大而单调减小,窄阱中减小的速度快,而宽阱中减小的速度慢.不同支声子对能量和结合能的贡献随着阱宽的变化规律不同.没有内建电场时,窄阱中,定域声子贡献小于界面和半空间声子贡献,而宽阱中,定域声子贡献大于界面和半空间声子贡献.有内建电场时,定域声子贡献变小,而界面和半空间声子贡献变大,声子总贡献也有明显变化.在In0.19Ga0.81N/GaN量子阱中,光学声子对束缚极化子能量和结合能的贡献比GaAs/Al0.19Ga0.81As量子阱中的相应贡献(约3.2—1.8和1.6—0.3 meV)约大一个数量级.阱宽(d=8 nm)不变时,在In0.19Ga0.81N/GaN量子阱中结合能随着杂质中心位置Z0的变大而减小,并减小的速度变快.随着Z0的增大,界面和半空间光学声子对结合能的贡献缓慢减小,而定域光学声子的贡献缓慢增大.     

有限温度下二维Heisenberg铁磁系统的声子衰减

在二维正方Heisenberg铁磁系统的基础上建立了磁振子-声子相互作用模型. 利用松原格林函数理论研究了系统的声子衰减，计算了布里渊区的主要对称点线上的声子衰减曲线. 发现在第一布里渊区，在Δ线上，横向声频支声子无衰减，在Z线上，纵向声频支声子无衰减；横向声频支声子衰减比纵向声频支声子衰减至少大一个数量级，并讨论了各项参数的变化对横向声频支声子衰减与纵向声频支声子衰减的影响. 根据声子衰减与声子寿命的关系，声子衰减与声子态密度的关系，可以讨论横向声频支声子与纵向声频支声子的寿命与态密度. 关键词： 磁振子-声子相互作用 横向声频支声子衰减 纵向声频支声子衰减 声子寿命     

对称量子阱中极化子的有效质量和自陷能

采用变分微扰法,对量子阱中极化子的有效质量和自陷能进行了研究.考虑到阱对于电子波函数的量子限制效应和界面声子的影响,计算了各支声子与电子相互作用对自陷能的贡献,讨论了极化子的有效质量和自陷能随量子阱宽度的变化关系,进一步说明了量子阱的尺度效应和界面声子作用的重要性. 关键词：     

温度和极化子效应对准二维强耦合激子基态的影响

采用Huybrechts线性组合算符和Lee-Low-Pines变换法研究了温度和极化子效应对量子阱中激子与界面光学声子强耦合又与体纵光学声子弱耦合体系基态的影响，推导出激子基态的诱生势和基态能量的移动的表达式. 以AgCl/AgBr量子阱为例进行了数值计算，结果表明，由激子-界面光学声子强耦合所产生的激子基态的诱生势和基态能量的移动随温度的升高而增大，而由激子-体纵光学声子弱耦合所产生的激子基态的诱生势和基态能量的移动随温度的升高而减小.     

量子点或纳米材料发光现象—界面极化子和多孔硅发光

量子点中的极化子效应是当前量子点研究中的重要问题,其特征急需了解,文章在综述了量子点中限域极化子的概念、可能性和能量随尺寸的变化规律之后,提出了界面限域极化子模型,该模型首次指明本征声子和外来声子都地界面限域分子化的形成有贡献,作者利用此模型分析了多孔硅体系中的光谱特征,证实了表面覆有氧化层的纳米硅的行为十分符合量子限域极化子的特征,这一极化子模型与单个纳米硅结构的发光谱十分一致,此结果对最终揭示多孔硅发光机理有重要意义。     

椭球三维液态声子晶体完全声波禁带研究

弹性波在声子晶体中传播时，会产生一定的频率禁带，声和振动在禁带中被禁止传播。本文将椭球散射体引入三维声子晶体中，采用平面波展开法计算了该系统的声波禁带结构。对于不同椭球半径的系统，其声波禁带的位置与大小有很大不同。结果表明：当晶格常数和填充率确定时，禁带受到椭球半径的影响；当确定椭球体的某一个半径和填充率时，第一禁带的最大值出现在另2个半径相等的情况下。     

两耦合半无限超晶格中的局域界面声子-极化激元

采用转移矩阵方法，研究了含结构缺陷层的两耦合半无限超晶格(GaAs/AlAs)中的局域界面声子-极化激元模性质. 研究发现，含不同介电特性的缺陷超晶格结构中的局域界面声子-极化激元模在剩余射线区［ω_TO, ω_LO］的分布情况与数量存在不同，而且反对称模表现出不同的特征. 文中着重研究了缺陷层介电常数与角频率无关的缺陷超晶格，发现该结构中的局域界面声子-极化激元模对组分层的排列顺序与厚度、缺陷层的厚度以及横向波数有着不同程度的依赖.     

用超导隧道结产生和接收声子的声子谱仪

本文叙述了用超导隧道结产生和接收声子的声子谱仪的工作原理及其测量电路.给出了用 Sn-I-Sn 声子发生器,Al-I-Al 声子检测器,硅单晶样品的声子谱仪的实验结果.     

双层薄膜界面声子输运的Monte Carlo模拟

界面声子热输运现象广泛地存在于纳米热电装置和微纳电子器件中,但其物理机制和介观模型仍不完善。本文将考虑真实色散关系的漫射失配(DMM)界面模型引入到高效、低噪的动力型声子Monte Carlo(MC)方法,建立了一个频谱穿透系数的界面声子输运数值模型。采用新的数值模型研究了室温下Si/Al薄膜中的界面声子输运,可准确捕捉法向输运和面向输运的非平衡效应。     

单壁碳纳米扶手椅、锯齿管声子色散关系的计算

引用石墨经验力常数计算碳纳米管声子色散关系时，必须处理由二维平面卷曲形成三维实体纳米管所引入的问题. 报道对一系列扶手椅和锯齿单壁碳纳米管计及卷曲效应的声子色散关系的计算结果. 基于实际的数值计算结果，以及对单壁碳纳米扶手椅、锯齿管结构的对称性分析，讨论了Brillouin区中心Γ点晶格振动模的分类. 关键词： 碳纳米管 声子色散关系