基底对离子束与层状二维电子气作用的影响

采用线性化量子流体动力学（Quantum Hydrodynamics QHD）模型和Poisson方程相结合，研究了离子束与存在基底的双层二维电子气平面相互作用时的静电激发现象。选择恰当边界条件，推导出相互作用过程中的感应电子气密度、感应电势及阻止本领的一般表达式。结果表明，随着基底介电常数的增加，两个平面内的感应电子气密度以及空间感应电势振荡的波长明显变长。同时，由于两个电子气平面间的耦合作用，阻止本领随速度变化曲线出现明显的双峰结构，随着介电常数的增大，双峰结构逐渐消失。     

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分析了磁流体力学效应对液态金属自由表面射流稳定性的影响。从射流的感应电势、电流、速度等方面,解释射流在磁场中稳定的原因。数值计算结果验证了理论分析。     

低速分子离子在固体电子气中的散射与能量损失

利用量子力学中的电子分子散射理论，研究了低速双原子分子离子在固体电子气中的散射与能量损失，重点讨论了两离子之间的干扰效应对能量损失的影响。根据原子的ｉｎｄｅｐｅｎｄａｎｔ ｐａｒｔｉｃｌｅ－ｍｏｄｅｌ（ＩＰＭ）势和变相法，确定了单原子离子的散射相移和阻止本领，并与非线性密度泛函理论的结果进行了比较。 关键词：     

激光场对快速分子离子与固体相互作用的影响

利用线性化的流体力学方程和泊松方程，描述了在强激光场作用下快速分子离子在固体中产生的电激发过程，并推导出分子离子中两个离子之间的动力学相互作用势和相互作用力的一般表达式.通过数值求解离子的运动方程，研究了激光场的参量对分子离子库仑爆炸过程和能量损失的影响. 关键词： 激光场 分子离子 库仑爆炸 能量损失     

用多体势模拟金原子簇与金薄膜的相互作用（Ⅰ）：金原子簇轰击引起的…

发展了一种描述金原子间相互作用的多体势，它是结合二体Ｍｏｌｉｅｒｅ势与半经验紧束缚势的一种混合势，将该混合势应用于分子动力学模拟中，研究了金原子簇与金薄膜的碰撞动力学。模拟了能量为３２５０ｅＶ／ｃｌｕｓｔｅｒ的金原子簇轰击金表面后，衬底表面原子尺度损伤。     

用多体势模拟金原子簇与金薄膜的相互作用(Ⅰ)──金原子簇轰击引起的表面损伤

发展了一种描述金原子间相互作用的多体势，它是结合二体Ｍｏｌｉｅｒｅ势与半经验紧束缚势的一种混合势将该混合势应用于分子动力学模拟中，研究了金原子簇与金薄膜的碰撞动力学模拟了能量为３２５０ｅＶ／ｃｌｕｓｔｅｒ的金原子簇轰击金（１００）表面后，衬底表面原子尺度的损伤计算机模拟观察到金薄膜晶体结构的改变及表面轰击坑的形成还讨论了原子簇轰击薄膜过程，簇原子与靶原子间集体相互作用的特征．     

二维非极性晶体中声学形变势表面磁极化子

本文研究磁场中二维非极性晶体通过形变势与声学声子强、弱耦合的表面极化子的性质。采用线性组合算符和拉格朗日乘子法导出表面磁极化子的基态能量。讨论了表面磁极化子的振动频率、基态能量和有效质量与磁场的关系。     

新型高分辨率电子能量损失谱仪与表面元激发研究

高分辨率电子能量损失谱仪利用单色平行电子束入射样品表面,与表面吸附基团的化学键振动、表面声子、电子及其集体激发模式等相互作用而被散射,通过分析散射电子的能量和动量,可以测量表面化学键、晶格动力学、电子态占据以及表面等离激元等的精确信息,是表面科学研究的有力工具.最近,能够对电子能量、动量做二维成像探测分析的半球形电子能量分析器被引入电子能量损失谱仪,实现了高能量、动量分辨率的高效率测量.在对FeSe/SrTiO_3界面超导增强物理机制的研究中,不同厚度的FeSe膜表面的电子能量损失谱表明衬底光学声子产生的偶极电场能够穿透到薄膜内部,诱导较强的电子-声子耦合作用,从而增强薄膜中电子的配对作用,进而使超导转变温度显著提高.三维拓扑绝缘体Bi_2Se_3表面大动量范围的电子能量损失谱还显示出一支奇异的电子集体激发模式,其色散特征不受晶格周期性的限制,而且其寿命和强度几乎不随动量的增加而衰减.这说明在拓扑绝缘体表面,不仅是狄拉克电子态本身,其集体激发也受到拓扑保护.充分发挥新型电子能量损失谱仪观测表面元激发分辨率高、动态范围大的优势,将有力地推动表面界面凝聚态物理问题研究的深入和发展.     

基底对离子束与层状二维电子气作用的影响

采用线性化量子流体动力学（Quantum Hydrodynamics QHD）模型和Poisson方程相结合,研究了离子束与存在基底的双层二维电子气平面相互作用时的静电激发现象。选择恰当边界条件,推导出相互作用过程中的感应电子气密度、感应电势及阻止本领的一般表达式。结果表明,随着基底介电常数的增加,两个平面内的感应电子气密度以及空间感应电势振荡的波长明显变长。同时,由于两个电子气平面间的耦合作用,阻止本领随速度变化曲线出现明显的双峰结构,随着介电常数的增大,双峰结构逐渐消失。     

替位杂质对低能Pt原子与Pt(111)表面相互作用影响的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势，通过分子动力学方法模拟了低能Pt原子与Cu，Ag，Au，Ni，Pd替位掺杂Pt(111)表面的相互作用过程，系统研究了替位原子对表面吸附原子产额、溅射产额和空位缺陷产额的影响规律，分析了低能沉积过程中沉积原子与基体表面的相互作用机理以及替位原子的作用及其影响规律.研究结果显示：替位原子的存在不仅影响着沉积能量较低时的表面吸附原子的产额与空间分布，而且对沉积能量较高时的低能表面溅射过程和基体表面空位的形成产生重要影响.替位原子导致的表面吸附原子产额、表面原子溅射以及空位形 关键词： 分子动力学 低能粒子 替位掺杂 表面原子产额 溅射 空位     

Measurements of harmonic wake fields excited by rough surfaces

An experiment has been carried out at the TESLA Test Facility linac to investigate the wake fields generated by picosecond electron bunches in narrow beam pipes with an artificially roughened inner surface. The energy structure imposed on the bunches by the wake fields has been analyzed with a magnetic spectrometer. Strong harmonic-wake-field effects are observed as expected from simulations in which the rough surface is modeled by a dielectric layer.     

Characteristics of surface glow discharge in a low-pressure supersonic gas flow

Kinetic particle-in-cell simulations are performed to examine the characteristics of the surface glow discharge in a supersonic nitrogen flow. The gas pressure is varied between 100 and 500 mTorr; the applied voltage, between −500 and −1000 V. The analysis focuses on the effect of boundary conditions at the dielectric barrier surrounding the electrodes on the electron energy distribution function. The potential on the dielectric is found by using a local balance condition for the electron and ion currents to the surface. The results of self-consistent simulations show that a negative potential on the dielectric substantially reduces the rate of high-energy electron loss from the bulk plasma and thus significantly changes the ionization rate, as well as plasma parameters and configuration.     

介质壁加速器尾场阻抗的模拟计算

为了研究尾场效应引起的束流不稳定性,建立了由非对称Blumlein脉冲形成线、导体层和微堆层构成的介质壁加速器单元模块模型,用有限积分法对强流电子束在此结构中产生的尾场进行了计算,分别计算单组元和2组单元加速模块中的尾场势和尾场阻抗。从模拟的结果来看,x,y方向的尾场势和尾场阻抗都很小,束流尾场对横向的影响比较小。z方向的尾场势和尾场阻抗影响较大,尾场阻抗达到100Ω量级。证明了由于介质壁加速器结构在加速腔长度和束流通过路径的连续性方面都具有很大的优势,横向阻抗小,束流尾场效应在束流不稳定性方面的影响相对较小,束流传输时的要求也会降低。     

一种新的航天器外露介质充电模型

为综合考虑高能电子辐射与周围等离子体对航天器外露介质充电的影响,在航天器内带电模型的基础上,通过添加边界充电电流来考虑等离子体与航天器介质表面的相互作用,并统一参考电位为等离子体零电位,建立了航天器外露介质充电模型,给出了新模型的一维稳态解法,并与表面充电模型和深层充电模型进行了对比分析.结果表明:新建模型能够综合考虑表面入射电流、深层沉积电流和传导电流对充电的耦合作用过程,实现外露介质表面和深层耦合充电计算,有利于全面评估航天器外露介质的充电问题.     

一种极化不敏感和双面吸波的手性超材料吸波体

基于手性结构设计了一种极化不敏感和双面吸波的超材料吸波体.该吸波体的结构单元由手性结构和介质基板组成.仿真的电磁波正、反向入射时超材料吸波体的吸收率表明:该吸波结构的正、反面是互易的,具有双面吸波特性.仿真的不同极化角下超材料吸波体的吸收率表明:该超材料吸波体具有极化不敏感特性.仿真的不同入射角下超材料吸波体的吸收率表明:该超材料吸波体的入射角较窄.仿真的吸波体单元的表面电流和磁能密度分布表明:电、磁场之间存在交叉耦合,吸波与手性有关.仿真的不同损耗情况下超材料吸波体的吸收率表明:基板的介质损耗在吸波过程中起主导作用,金属的电阻热可以忽略不计.该超材料吸波体可能在要求双面吸波的领域中具有潜在的应用. 关键词： 极化不敏感 双面吸波 手性结构 超材料吸波体     

Wake potential and stopping power for a charged particle moving outside a nanosphere

The interaction of a charged particle with a nanosphere is studied based on the dielectric response theory. We obtain the analytical expressions of the induced potential and stopping power, as the charged particle moving outside the nanosphere with a constant velocity. From our results, since the spherical shape limitation, the well-known V-shaped wake effect tracing the particle cannot be observed clearly no matter at the nanosphere surface or in the bulk. Besides, we also find that the particle can even gain energy from the electron polarization as the particle moves to the nanosphere at relatively low velocity.     

尾流效应对快速双原子分子离子在固体中电荷态及分子轴取向的影响

研究了快速双原子分子离子在固体中穿行时,尾流效应对各离子电荷态以及库仑爆炸过程的影响.借助于线性介电响应理论和局域介电函数,离子之间的动力学相互作用势可以表示成对称的屏蔽库仑势和非对称的尾势.通过对分子离子上所有束缚电子的总能量进行变分和求解单个离子的运动方程,自洽地确定出分子离子中每个离子的电荷态.数值结果表明,由于尾流效应的影响,在初始穿行阶段,分子离子中导航离子的电荷数随穿行深度的增加而单调递增,而尾随离子的电荷数则随穿行深度的增加而振荡.但当穿行深度很大时,两个离子的电荷数都趋于具有相同速度的孤立离子的电荷数.此外,还发现分子轴的取向朝入射速度方向偏转     

介质材料二次电子发射特性对微波击穿的影响

以介质填充的平行板放电结构为例,本文主要研究了介质填充后微波低气压放电和微放电的物理过程.为了探究介质材料特性对微波低气压放电和微放电阈值的影响,本文采用自主研发的二次电子发射特性测量装置,测量了7种常见介质材料的二次电子发射系数和二次电子能谱.依据二次电子发射过程中介质表面正带电的稳定条件,计算了介质材料稳态表面电位与二次电子发射系数以及能谱参数的关系.在放电结构中引入与表面电位相应的等效直流电场后,依据电子扩散模型和微放电中电子谐振条件,分别探讨了介质表面稳态表面电位的大小对微波低气压放电和微放电阈值的影响.结果表明,介质材料的二次电子发射系数以及能谱参数越大,介质材料的稳态表面电位也越大,对应的微波低气压放电和微放电阈值也越大.所得结论对于填充介质的选择有一定的理论指导价值.     

银纳米线表面等离激元波导的能量损耗

金属纳米结构的表面等离激元可以突破光学衍射极限,为光子器件的微型化和集成光学芯片的实现奠定基础.基于表面等离激元的各种基本光学元件已经研制出来.然而,由于金属结构的固有欧姆损耗以及向衬底的辐射损耗等,表面等离激元的传输能量损耗较大,极大地制约了其在纳米光子器件和回路中的应用.研究能量损耗的影响因素以及如何有效降低能量损耗对未来光子器件的实际应用具有重要意义.本文从纳米线表面等离激元的基本模式出发,介绍了它在不同条件下的场分布和传输特性,在此基础上着重讨论纳米线表面等离激元传输损耗的影响因素和测量方法以及目前常用的降低传输损耗的思路.最后给出总结以及如何进一步降低能量损耗方法的展望.表面等离激元能量损耗的相关研究对于纳米光子器件的设计和集成光子回路的构建有着重要作用.     

基于双粒子耦合的单层介质柱阵列对电磁波的调控

基于Mie散射理论和多重散射理论探讨了亚波长介质柱阵列对电磁波的调控. 研究结果表明: 当在全反射的单层介质柱阵列中引入一个空位缺陷时会产生12%的透射; 如果在入射一侧再引入一合适的介质柱时, 其透射率可增加至36%, 为空位缺陷时的3倍; 当在出射一侧对称位置处引入另一完全相同的介质柱时, 可以调制透射电磁波的模式, 虽然总的透射率没有增加,但向前散射的电磁波能量明显增强. 采用这种双粒子耦合体系, 在金属柱的表面等离激元共振频率附近也可以实现类似的效果. 这些体系结构简单、易于在实验上实现, 这对于太赫兹甚至光频段的光子集成线路中的元件设计和光束调控很有意义.