混合电解质溶液中考虑介电饱和度的表面电位评估原理

基于非线性泊松-玻尔兹曼方程，推导了混合电解质溶液中考虑介电饱和度的表面电位的解析表达式. 近似解析解和精确数值解计算出的表面电位在很大范围的电荷密度和离子强度条件下均具有很好的一致性. 当表面电荷密度大于0.30 C/m^{2 时，介电饱和度对表面电位的影响变得尤为重要；当表面电荷密度小于0.30 C/m2时，可忽略介电饱和度的影响，即基于经典泊松-玻尔兹曼方程可获得有效的表面电位解析模型. 因此，0.3 C/m2可作为是否考虑介电饱和度的颗粒临界表面电荷密度值. 在低表面电荷密度时，考虑介质饱和度的表面电位解析模型可自然回归到经典泊松-玻尔兹曼理论的结果，得到的表面电位可以正确地预测一价和二价反离子之间的吸附选择性.}     

C60团簇与稠密等离子体相互作用的数值模拟

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用.假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的,在线性化的伏拉索夫-泊松理论框架下,借助于经典的等离子体介电函数,推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式.通过数值求解离子团半径变化的运动方程,研究了团簇的库仑爆炸过程,并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响.结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度,甚至可以稳定C60团簇的结构.     

考虑量子效应的短沟道MOSFET二维阈值电压模型

通过数值方法求解泊松方程和薛定谔方程的自洽解，提出了考虑量子效应时不同于经典理论的阈值条件，并得出了精确的一维阈值电压模型，模拟结果与实验十分符合.在此基础上，基于准二维泊松方程，通过考虑短沟道效应和量子效应，建立了较为精确的适合于小尺寸MOSFET的量子修正阈值电压模型,模型同样适用于(超)深亚微米高k栅介质MOSFET电特性的模拟和结构参数的设计. 关键词： 阈值电压 量子效应 短沟道效应 高k栅介质     

离子源引出系统研究

扩展Pierce理论的应用范围, 通过解析求解泊松方程和拉氏方程, 在固定发射面的情况下, 得到了在给定束流强度密度下带状平行束外空间电位分布的一般方法, 可为引出系统的设计提供一定的参考.     

离子源引出系统研究

扩展Pierce理论的应用范围,通过解析求解泊松方程和拉氏方程,在固定发射面的情况下,得到了在给定束流强度密度下带状平行束外空间电位分布的一般方法,可为引出系统的设计提供一定的参考.     

固液界面双电荷层结构的一个界面势模型

当液体受限在纳米尺度下时,会呈现出跟宏观尺度下完全不同的输运性质。这些新的性质可以被应用于很多领域,譬如对生物体中体液输运的研究,液体抽运,药物的混合和分离,以及离子和胶体颗粒的选择等领域。为了充分利用这些新性质,需要对纳米液体中最基本的双电荷层结构有深刻认识。文章回顾了传统的泊松—玻尔兹曼方程对双电荷层结构中液体离子分布的计算,指出了其中的不足,并提出一种基于液体电荷保持中性的固液表面势模型。     

分层球形导体中任意位置直流电流元产生电位的解析解

建立了任意层球形导体头模型.从泊松方程出发，利用电磁边界条件求解了分层球形导体中由任意位置直流电流元产生电位的一般解析解，并且给出了一种以矩阵形式表示的快速求解电位表达式中相关系数的方法.以表示头皮、颅骨、脑脊液和脑的四层球导体模型为例，对解析解进行了计算.结果表明，此解在除源点外的全域内收敛，且比仅用球谐函数展开形式的电位收敛快，计算量明显降低.给出了等位线图和流线图，表明低电导率对电位分布和电流流向的影响不可忽视.还给出了球表面电位分布特征，这有利于脑电逆问题的研究以及对脑电位测量结果的解释. 关键词： 电位 电流元 分层球形导体 脑电     

C60团簇与等离子体相互作用的分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用。在线性化的伏拉索夫-泊松理论框架下,借助于经典的等离子体介电函数,推导了团簇的阻止本领的一般表达式。用数值方法求解了团中离子的运动方程,研究了团簇的库仑爆炸过程,讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对阻止本领和库仑爆炸的影响。结果发现尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度,甚至压缩了团簇的结构,在高速、低密、高温的情况下库仑爆炸进行得更快。     

空间电子辐照聚合物的充电特性和微观机理

空间电子辐照聚合物的充电特性和微观机理是研究和防护航天器聚合物充放电特性的基础.采用蒙特卡罗方法模拟空间电子的散射过程,快二次电子模型模拟二次电子的产生,有限差分法求解电荷连续性方程、电流密度方程和泊松方程的电荷输运过程,俘获过程基于Poole-Frenkel效应来实现.基于电子散射/输运同步模型基础,结合法国国家航空航天科研局(ONERA)的地球同步轨道电子能谱分布理论公式和欧空局(SIRENE)机构的地面实验方法,建立了基于地球同步轨道电子能谱分布的空间多能电子的散射模型.通过空间电子辐照聚合物充电过程的数值模拟,获得了空间电荷密度、电位、电场和空间电位分布.阐明了空间电子辐照聚合物的充电特性和样品微观参数与表面电位的关联性.表面电位特性与实验结果相吻合,单能电子的电位强度高于多能电子的电位.充电达到稳态时,电子迁移率较小时(小于10~(–11)cm~2·V~(–1)·s~(–1)),空间电位绝对值随电子迁移率的降低明显加强;复合率较大时(大于10~(–14)cm~3·s~(–1)),空间电位绝对值随复合率的增大而增大.研究结果对于揭示空间电子辐照聚合物的充电特性和微观机理、提高航天器充放电故障机理研究水平具有重要科学意义和价值.     

C60团簇与稠密等离子体相互作用的数值模拟

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用．假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的，在线性化的伏拉索夫一泊松理论框架下，借助于经典的等离子体介电函数，推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式．通过数值求解离子团半径变化的运动方程，研究了团簇的库仑爆炸过程，并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响．结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度，甚至可以稳定C60团簇的结构．     

量子点浮置栅量子线沟道三栅结构单电子场效应管存储特性的数值模拟

通过建立二维薛定谔方程和泊松方程数值模型,对基于硅量子点浮置栅和硅量子线沟道三栅结构单电子场效应管(FET)存储特性进行了研究.通过在不同尺寸、栅压和不同写入电荷条件下,对硅量子线沟道中电子浓度的二维有限元自洽数值求解,研究了在纳米尺度下硅量子线沟道中量子限制效应和电荷分布对于器件特性的影响.模拟结果发现,沟道的导通阈值电压随着尺寸的缩小而提高,并随浮置栅内存储的电子数目的增加而明显升高.然而,这样的增加趋势在受到纳米尺度沟道中高电荷密度的影响下将出现非线性饱和趋势.进一步研究发现,当沟道尺寸较小时,沟道 关键词： 三栅单电子FET存储器 量子效应 薛定谔方程 泊松方程     

等离子体电极普克尔盒电光开关单脉冲过程数值模拟

采用流体模型对等离子体电极普克尔盒(PEPC)电光开关单脉冲过程进行了数值模拟分析.模型包括带电粒子连续性方程、动量守恒方程、电子平均能量方程及空间电位泊松方程.分别采用隐式指数差分格式，超松弛迭代法(SOR)和经典四阶龙格-库塔法(R-K)对带电粒子连续性方程，泊松方程和电子平均能量方程进行数值求解.模拟分析了PEPC单脉冲过程中的带电粒子浓度、电子温度、空间电场、PEPC的放电电流、晶体两侧电压和开关效率的时间演化特性.模型得出了PEPC中气体放电等离子体的微观物理过程与PEPC宏观参量的关系，对设计 关键词： 等离子体电极普克尔盒 电光开关 数值模拟 气体放电     

一个非晶InGaZnO薄膜晶体管线性区陷阱态的提取方法

非晶InGaZnO(a-IGZO)薄膜在制备过程中形成的缺陷和弱键以陷阱态的形式非均匀分布在a-IGZO的带隙中, 这些陷阱态会俘获栅压诱导的电荷, 影响a-IGZO薄膜晶体管线性区迁移率、沟道电子浓度等, 进而影响线性区的电学性能. 本文基于线性区沟道迁移率与沟道内的自由电荷与总电荷的比值成正比, 分离出自由电荷以及陷阱态电荷. 由转移特性和电容电压特性得到自由电荷以及陷阱态电荷对表面势的微分, 分离出自由电子浓度和陷阱态浓度. 通过对沟道层与栅绝缘层界面运用泊松方程以及高斯定理, 考虑了沟道表面势与栅压的非均匀性关系, 得出自由电子浓度以及陷阱态浓度与表面势的关系, 最后通过陷阱态浓度与表面势求导得到线性区对应的态密度.     

硅基半导体多场耦合下的光传输及电调控特性分析

针对硅基半导体电光热多场耦合特性及电调控问题,引入泊松方程和载流子连续性方程来计算载流子输运过程的浓度分布,利用德鲁德-洛伦兹公式和K-K关系式考虑载流子浓度变化对于光折射率和吸收系数的影响,并根据电磁耗散求解热沉积项。通过对半导体基本方程、电磁波动方程和能量方程的耦合方程组进行有限元求解,模拟并分析了电光热三者耦合作用下硅基半导体介电属性及光传输行为随外加电压、载流子初始浓度、换热系数等影响因素的变化规律。研究指出了半导体P区表面反射光电场模随外加电压的降低而升高,随换热系数的增大而降低的规律。利用该机制给出了对反射光强空间分布进行电热调控的方案。     

入射电子能量对低密度聚乙烯深层充电特性的影响

高能带电粒子与航天器介质材料相互作用引起的深层带电现象, 一直是威胁航天器安全运行的重要因素之一. 考虑入射电子在介质中的电荷沉积、能量沉积分布以及介质中的非线性暗电导和辐射诱导电导, 建立了介质深层充电的单极性电荷输运物理模型. 通过求解电荷连续性方程和泊松方程, 可以得出不同能量 (0.1–0.5 MeV) 电子辐射下, 低密度聚乙烯 (厚度为1 mm) 介质中的电荷输运特性. 计算结果表明, 不同能量的电子辐射下, 介质充电达到平衡时, 最大电场随入射能量的增加而减小; 同一能量辐射下, 最大电场随束流密度的增大而增加. 入射电子能量较低时 (≤ 0.3 MeV) , 最大电场随束流密度的变化趋势基本相同. 具体表现为: 当束流密度大于3× 10^-9 A/m²时, 最大场强超过击穿阈值2×10⁷ V/m, 发生静电放电 (ESD) 的可能性较大. 随着入射电子能量的增加, 发生静电放电 (ESD) 的临界束流密度增大, 在能量为0.4 MeV时, 临界束流密度为6×10^-8 A/m². 当能量大于等于0.5 MeV时, 在束流密度为10^-9–10^-6 A/m²的范围内, 均不会发生静电放电 (ESD) . 该物理模型对于深入研究深层充放电效应、评估航天器在空间环境下 深层带电程度及防护设计具有重要的意义. 关键词： 高能电子辐射 低密度聚乙烯(LDPE) 介质深层充电 电导特性     

高$lt;i$gt;k$lt;/i$gt;栅介质小尺寸全耗尽绝缘体上锗p型金属氧化物半导体场效应晶体管漏源电流模型

通过求解沟道的二维泊松方程得到沟道表面势和沟道反型层电荷, 建立了高k栅介质小尺寸绝缘体上锗(GeOI) p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)的漏源电流解析模型. 模型包括了速度饱和效应、迁移率调制效应和沟长调制效应, 同时考虑了栅氧化层和埋氧层与沟道界面处的界面陷阱电荷、氧化层固定电荷对漏源电流的影响. 在饱和区和非饱和区, 漏源电流模拟结果与实验数据符合得较好, 证实了模型的正确性和实用性. 利用建立的漏源电流模型模拟分析了器件主要结构和物理参数对跨导、漏导、截止频率和电压增益的影响, 对GeOI PMOSFET的设计具有一定的指导作用. 关键词： 绝缘体上锗p型金属氧化物半导体场效应晶体管 漏源电流模型 跨导 截止频率     

���³��ܸ����������຤kα��Ư�Ƶ����

采用离子球自洽玻尔兹曼方程和泊松方程,得到了类氦Cr离子kα线系的两条电偶极辐射光谱能量随不同等离子体环境的变化关系.分析了光谱能量漂移量和kα线交换能随等离子体环境变化的关系,给出了光谱能量漂移量随等离子体环境参数变化的公式.结果表明,光谱能量漂移量随等离子体电子密度变化呈现出很好的线性.关系.     

室温下表面极化效应对量子点带隙和吸收峰波长的影响

对于离散在本底介质中的纳米晶体量子点,考虑表面极化效应,通过像电荷法建立极化势能项,应用微扰法求解激子的薛定谔方程,得到了与本底介电系数直接相关的量子点带隙解析表达式.对不同本底中尺寸依赖的量子点带隙、第一吸收峰波长、第一吸收峰波长移动进行的计算表明,表面极化效应对量子点的带隙和第一吸收峰波长有明显的影响.随着本底介电系数的增大,量子点的带隙减小,第一吸收峰波长红移.量子点在不同本底中的第一吸收峰波长移动会在某个固定粒径达到最大值,最大值对应的粒径取决于量子点种类.     

高k栅介质小尺寸全耗尽绝缘体上锗p型金属氧化物半导体场效应晶体管漏源电流模型

通过求解沟道的二维泊松方程得到沟道表面势和沟道反型层电荷,建立了高k栅介质小尺寸绝缘体上锗(Ge OI)p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)的漏源电流解析模型.模型包括了速度饱和效应、迁移率调制效应和沟长调制效应,同时考虑了栅氧化层和埋氧层与沟道界面处的界面陷阱电荷、氧化层固定电荷对漏源电流的影响.在饱和区和非饱和区,漏源电流模拟结果与实验数据符合得较好,证实了模型的正确性和实用性.利用建立的漏源电流模型模拟分析了器件主要结构和物理参数对跨导、漏导、截止频率和电压增益的影响,对Ge OI PMOSFET的设计具有一定的指导作用.     

静水压下锆锡钛酸铅铁电陶瓷相变和介电性能研究

研究了铌掺杂锆锡钛酸铅铁电陶瓷Pb_0.99Nb_0.02[(Zr_0.90Sn_0.10)_0.96Ti_0.04]_0.98O₃(PZST 90/10-4-2Nb)在静水压(0-300 MPa)下的电荷释放量和介电性能. 对压力诱导的低温铁电三方(F_R(LT))→反铁电正交(A_O)相变进行了研究. PZST 90/10-4-2Nb铁电陶瓷分为未极化、极化和压力去极化三种. 极化PZST 90/10-4-2Nb陶瓷F_R(LT)→A_O相变过程中,电荷释放量为29.3 μC/cm²,相变压力为140 MPa. 介电性能表明:极化PZST 90/10-4-2Nb陶瓷相变压力为136 MPa,而未极化陶瓷相变压力为104 MPa,压力去极化陶瓷未表现出明显的相变特征. 关键词： 静水压 铁电陶瓷 相变 介电