利用复式晶胞实现二维正方形布拉菲格子光子晶体的完全带隙

利用较为简单的正方形布拉菲格子，采用复式晶胞实现了简单晶胞所不能实现的二维光子晶体的完全带隙，并用优化算法对复式晶胞的结构参数进行了讨论，得到了具有完全的、带隙宽度尽量大的二维光子带隙材料结构- 关键词： 光子晶体 正方形布拉菲格子 复式晶胞 二维完全光子带隙     

介绍新书《物质结构──从蓝天到塑料》

《物质结构─—从蓝天到塑料》是一本浅近易懂的材料科学普及书籍.作者─—[法]A·纪尼叶(A.Guinier)是国际著名的X射线晶体学专家.此书中译本已由科学出版社出版. 《物质结构》全书共分十章:一、结构模型的基本组成;二、物质的两种状态;三、理想气体;四、晶体;五、真实晶体的结构;六、从晶体到结晶固体;七、纯液体、混合液体、溶液;八、非晶态固体;九、有序与无序之间;十、复合材料、悬浮液和胶体溶液. 本书前三章具有引论的性质,逐步引入了无序态、有序态,并以理想气体为例,说明了无序的典型性质,用它来说明一个好模型的价值.接下来的第…     

象玻璃的晶体

对了解晶体的结构和性质很有效的一些理论和实验方法,大多不能用于说明玻璃态的结构和性质.玻璃态的微观结构至今仍有争议;一些基本问题如为什么玻璃态是固体(或甚至玻璃是固体吗?),物理学家还回答不清楚.因此,如果能找到一些晶态系统,其结构是清楚的.但又具有玻璃态特有的许多     

LiF晶体色心的形成和色心激光振荡

一、引 言 LiF是具有岩盐结构的立方晶体,F心是其中最简单的一种色心,它是对称的六个Li离子共同占有一个电子形成的.当两个F心沿晶胞对角线排列结合在一起时,就形成F2心[1].LiF晶体中F2心在室温时比较稳定,获得高密度的 F2心是建立F2和F2 色心激光振荡的重要条件;与此同时,要设     

基于光栅衍射的晶体X射线衍射缺级的理论基础和实验研究

以光栅衍射缺级理论为切入点对晶体X射线衍射缺级的现象、产生的根源进行了理论分析,得出：(1) 晶体X射线衍射缺级存在的可能性在于某些晶体材料晶胞的几何结构因子为零;(2) 在复式格子晶体或具有某种特殊缺陷的晶体的X射线衍射图样中存在缺级是这方面实验研究的方向。这些结论在材料物相、材料结构类型和不完整性分析等方面具有一定的参考价值。     

六角蜂窝结构光子晶体异质结带隙特性研究

利用蜂窝结构光子晶体具有两个范围较大绝对带隙的特性，设计新型六角蜂窝结构光子晶体异质结，采用平面波展开和超晶胞相结合的方法来研究异质结的能带结构特性.给出异质结的结构和相应的能带图，分析异质结界面传导模，研究两侧结构作横向拉开和侧向滑移时对传导模的影响，讨论这些结构的实际可行性.计算结果表明，没有任何晶格移动，此种结构异质结在绝对带隙中就有导模存在，两边晶格横向拉开对导模影响较大，而侧向滑移的影响则较小. 关键词： 光子晶体 异质结 光子带隙 超晶胞     

钨青铜型结构铁电体的低温扩散相转变

对六种钨青铜结构的铌酸盐铁电晶体进行了从15K到室温范围的介电特性及热电特性的研究。分析其介电特性和热电特性与极化电场的关系,用X射线粉末衍射进行佐证。证实在50—70K的范围内,SBN,PBN,KNSBN三类铁电钨青铜型铌酸盐晶体均存在着一个新的相变。相变是由点群4mm铁电相到点群mm2铁电相的转变。铁电自发极化方向由四方晶胞的e轴方向转变到正交晶胞的b轴方向。介电特性的高频及低频测量表明该相变具有扩散(或称瀰散)型特征。比热的实验结果证明相变是属于高于一阶相变的高阶相变。对相变前后的晶胞结构提出了一个模型解释。     

基于确定偶极子取向的Co2+:MgAl2O4吸收截面的测量

确定具有各向异性、非线性吸收特性的调Q晶体内电偶极子的取向,是测量其吸收截面的重要条件。通过对Co²⁺:MgAl₂O₄晶体所属的空间群以及掺杂Co²⁺在晶胞结构中的位置对称性的分析,确定了晶体内电偶极子的跃迁方向主要是沿晶胞的4个体对角线方向分布的,建立了偏振入射光在Co²⁺:MgAl₂O₄晶体内传输的理论模型。实验测量了沿[100]方向切割的Co²⁺:MgAl₂O₄晶体在偏振入射光沿晶胞面对角线方向时的非线性透过率曲线,利用建立的模型对实验结果进行拟合,得到Co²⁺:MgAl₂O₄晶体在1.5μm波段的基态吸收截面和激发态吸收截面分别为(3.6±0.3)×10^-19 cm²和(4.5±0.4)×10^-20 cm²。     

南氨酸高氯酸盐的晶体结构及分子的绝对构型

南氨酸是一种新发现的天然氨基酸,其结构具有异于所有已知天然氨基酸的一些特点。本文叙述了利用X射线单晶体衍射方法对南氨酸高氯酸盐的晶体及分子结构所作的研究。从晶体的外形及X射线鉴定判明晶体属单斜晶系,劳埃(Laue)点羣为C_2h,宝间羣为P2₁;测得晶胞参数a=5.68?、b=12.78?、c=6.23?、β=107°26′。利用三维帕特逊(Patterson)函数求出全部原子在晶胞中的粗略位置,经修正后获得了有关分子及晶体的结构化学数据。利用氯原子的反常散射效应决定了南氨酸分子的绝对构型。本文还讨论了南氨酸分子及其高氯酸盐晶体的结构特点。     

钨青铜型结构铁电体的低温扩散相转变

对六种钨青铜结构的铌酸盐铁电晶体进行了从15 K 到室温范围的介电特性及热电特性的研究. 分析其介电特性和热电特性与极化电场的关系, 用x 射线粉末衍射进行佐证. 证实在50 一70 K 的范围内, SBN , PBN , KNSBN 三类铁电钨青铜铌酸盐晶体均存在着一个新的相变. 相变是由点群4mm铁电相到点群mm2 铁电相的转变. 铁电自发极化方向由四方晶胞的c轴方向转变到正交晶胞的b 轴方向.介电特性的高频及低频测量表明该相变具有扩散(或称弥散)型特征. 比热的实验结果证明相变是属于高于一阶相变的高阶相变. 对相变前后的晶胞结构提出了一个模型解释. 关键词：     

钇-钡-铜-氧系超导材料的透射电子显微镜研究

在Y-Ba-Cu-O系超导材料中有两个Y-Ba-Cu的氧化物,一个是超导正交相,经微区X射线能谱分析,该相钇与钡的原子比约为1:2。晶体沿c方向的超结构周期是畸变钙铁矿型亚结构的三倍。从晶体沿α方向的高分辨电子显微象可看到在钇原子周围的铜原子在c方向的距离略小于钡原子周围的铜原子间距,这是由于在垂直于c方向的钇原子层上没有氧原子,从而造成Y-Cu-O亚晶胞的畸变。另一个Y-Ba-Cu的氧化物也属正交晶系,晶胞参数α=7.12A,b=12.2A,c=5.56A。钇与钡的原子比约为2:1。在La-Ba-Cu-O化合物中,超导相有四方晶胞,晶胞大小类似于上述超导相。晶体中有大量90°晶畴,晶畴大小约百埃数量级。这是由于材料中La原子过剩,多余的La原子集中于畴界处而造成的。     

复杂离子晶体马德隆常数研究

以电中性的平行六面体晶胞为计算单元建立了一种马德隆常数计算公式, 并按围绕参考晶胞 的壳层数N且以参考晶胞体心为原点计算离子晶体的马德隆常数α(N), 第一壳层有26个晶胞 ，第二、第三、…第N壳层分别有98，218，…，24N2+2个晶胞,α(N)是收敛很快的级数并 且很容易计算.计算了几种复杂离子晶体马德隆常数和相应的马德隆能(静电相互作用能). 关键词： 马德隆常数 静电相互作用能 复杂离子晶体     

三维打印技术在柱状晶体结构研究中的应用

等积球体在无限长圆管中的周期性最密堆积结构,可称之为柱状晶体。这类系统的最密结构种类繁多,并随着圆管与球体的直径比D连续变化。在一些较大D值的情况下,晶胞的颗粒数较多,晶胞结构在空间限制的影响下也变得异常复杂。要理解晶胞中每一个球体的排布和它怎样受到其他球体与圆管壁的影响,是一大挑战。本文提出,我们可以通过打印三维实物模型,去窥探复杂晶体结构中球体的空间排布以及球与球之间的接触网络。本文展示,这类柱状晶体结构可以通过熔融沉积成型、光固化快速成型、粉末烧结这三种不同的技术进行三维打印,并仔细讨论每种技术的流程、注意事项、利弊。     

二维复式晶格完全带隙光子晶体缺陷频率的分析

提出了一种具有完全带隙的二维复式晶格光子晶体,该晶体是在二维正方形格子中,旋转截面为正方形的柱子,同时在每个原胞中心引入圆形截面的柱子而形成的,并在其中引入点缺陷。运用平面波展开法并结合超晶胞理论分析此缺陷态光子晶体的频率特性。仿真结果表明,通过调节缺陷的尺寸、角度等结构参量,可以改变缺陷态频率的位置,使TE和TM模缺陷态频率一致,TE模和TM模同时谐振,处于缺陷态频率的入射光就能够完全耦合进点缺陷,具有较高的耦合效率。这种结构的复式晶格完全带隙光子晶体为制作完全带隙光子晶体谐振腔提供了理论基础。     

介电晶体的宏观性质在现代科技中的应用

研究晶体材料(在此通常指单晶)的宏观性质及其应用的学科——晶体物理学——有着悠久的历史,是固体物理领域中最古老的分支之一。人们早在18世纪就已发现晶体是有着规则外形的固体,这样就将固体分为晶体与非晶体。1912年德国科学家劳埃发现晶体对X射线的衍射现象后,人们就能准确地通过X射线实验测定出晶体中原子的周期性排列以及原子间的键长、键角等,从而产生了定量的晶体物理学。 随着现代科学技术的发展,晶体材料及器件在激光、微电子学、红外、超声和信息存储与显示等技术中所获得的广泛应用使人们对晶体材料宏观性质的研究有了新的认识并更加重视,从而也得到不少新成就。本文将就此作些基本知识及应用的介绍。 一、晶体及其宏观性质都是各向异性的。 由于晶体宏观性质的测量不会受到大小为晶胞基矢长度(埃的量级)分数的影响,因此所讨论的晶体材料宏观性质只与晶体的点对称性有关,而不必深究其平移对称性。 晶体的点对称操作可分为真旋转和非真旋转两大     

利用遗传算法设计可见光波段全能反射器

介绍了遗传算法在设计宽频带全能反射器中的应用.设计的关键是通过遗传算法寻找到不同一维准周期光子晶体间的最佳组合方式以及光学厚度以便形成一个光子晶体异质结.利用传输矩阵法分析了一维准周期系统中的电磁传输特性.计算结果表明,准周期光子晶体的全方向反射带宽受晶胞单元以及周期数的影响.根据这些规律,用遗传算法成功地优化了光子晶体异质结的结构并得到两种适用于可见光波段的高性能全能反射器.例如结构为(HLLHL)13(HL)13( LHL)15 ［注: nL=1.46,nH=2.6,dL=0.218λ0/nL且dH=0.201λ0/nH］的反射器在可见光波段内的全方向反射带宽达到了88.42% (446 nm~779 nm).     

电磁波在周期介质中的传播及二维光子晶体的光子带结构

光子晶体是光学与凝聚态物理交叉的新领域,也是近年来应用物理学的一个重要研究领域,它是一种由介电常数高的(低的)介质在另一种介电常数低的(高的)背景介质中周期排列所组成的人造多维周期结构材料,能够产生光子带隙。频率落在带隙内的光在晶体里沿任何方向都不能传播,因而具有能够抑制原子、分子的自发辐射等诱人的光电子学特性,在基础研究和实际应用上都有着巨大的潜力。本文在这一领域里进行了富有成效的研究,获得了很好的结果。主要有:(1)利用平面波展开方法来计算二维光子晶体的带隙结构。首先,我们设计正方晶胞的二维光子晶体模型。设x₃方向为介质柱的轴方向,二维周期结构在x₁-x₂平面上。晶胞的晶格常数为a,半径为r,介质柱和空气柱的介电常数分别为ε_a=17和ε_b=1,a>2r。设计的核心思想是通过降低光子晶体结构的对称性,消除光子能带在晶体的布里渊区高对称点上的本征简并。(2)对于二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的Bloch波解做了详细的推导,给出了光子晶体中禁带存在的理论依据。同时以正方格子晶格的二维光子晶体为例,验证了电介质在空气圆孔中的排列存在E偏振和H偏振的光子带隙重叠区,称为绝对光子带隙。对于二维的光子晶体,两种本征偏振模式的光子能带结构可以独立地调节,以实现两者的光子带隙的最优重叠, 从而大大提高了二维光子晶体的完全带隙宽度。     

Yb∶YAG晶体的晶胞参量及Yb~(3+)分凝系数的研究

应用提拉法生长出不同Yb3+ 浓度的Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体 Yb3+ 离子的分凝系数 1是 1 .0 8±0 .0 1 ,与Yb3+ 离子掺杂浓度无关 研究了Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体的晶胞参量 ,推导出联系晶胞参量、密度与Yb3+ 离子掺杂浓度的关系方程式     

由绝缘体转变为金属（发生在100fs时间内）

美国加州大学圣地亚哥分校的Ａ .Ｃａｖａｌｌｅｎ教授和他在加拿大魁北克大学的合作者们进行了一项新的实验 ,他们让一个 5 0ｆｓ的激光脉冲进入到一个厚度为 2 0 0ｎｍ的二氧化钒 (ＶＯ2 )薄膜样品中 .在激光的作用下 ,样品发生了两个相变过程 :一个是由Ｘ射线记录下来的晶体的结构性相变 ,它使每一个晶胞增大了一点点 ;另一个是由可见光短脉冲记录下来的从绝缘体转变为金属体的电相变 .两个相变都在预料不到的短时间间隔内完成 ,这次实验使研究者们观测到一个固体是如何逐渐地 (但实际上几乎是在瞬间发生的 )从一个状态转变为另一个新的…     

X射线晶体衍射实验

X射线及其通过晶体时衍射现象的发现是二十世纪物理学的伟大研究成果之一。作为近代物理实验的重要组成部分,X射线晶体衍射实验除了验证X射线和晶体的基本性质外,对于晶体(特别是固体)材料的研究、控制和改进生产工艺过程,具有非常重要的应用价值。自从X射线被发现,和X射线的一系列的实验出现以后,人类对物质结构的认识发生了质的飞跃,它不但推进了物理学的发展,而且也使化学、地质学、天文学、医学、工艺学等等许多科学领域得到新的重大的发展。近年来特别对生物化学的发展也起了重要的作用。作为这样一个重要的近代物理实验,了解它的发生、发展背景和它在现代科学发展过程中的作用。对于更好的学习和做好X射线晶体衍射实验,和进一步创造性工作是有意义的。