TiB2高压下的电子结构研究

 用自洽的LMTO-ASA方法计算了TiB₂压缩状态下的电子结构。计算中考虑了除自旋-轨道耦合外的所有相对论效应。结果表明，随着压缩程度的增加，Ti-B之间的轨道杂化程度也增加，而在电子能带结构中出现了一个新的赝能隙（Pseudogap）或低谷。该赝能隙与高压下晶体结合更加紧密是联系在一起的。从Ti到B的电荷转移随压缩程度的增加而减小，但在所考虑的压缩范围内，这一效应不显著。     

ZnS(111)表面电子结构研究

利用Ｍｕｆｉｎ-Ｔｉｎ轨道线性组合（ＬＭＴＯ）法，采用ｓｌａｂ模型计算了半导体ＺｎＳ（１１１）表面的电子结构，给出了总体、局域及分波态密度，分析了两种ｓｌａｂ模型的表面稳定性和表面态．理论态密度曲线与ＺｎＳ（１１１）表面同步辐射光电子能谱相符合     

磁性材料的磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构

首先简要地介绍了磁性材料中磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构以及相互之间的关系. 一方面, 磁畴结构由材料的磁结构、内禀磁性和微结构因素决定; 另一方面, 磁畴结构决定了材料磁化和退磁化过程以及技术磁性. 拓扑学与材料物理、材料性能的联系越来越紧密. 最近的研究兴趣集中在一些拓扑磁性组态, 如涡旋、磁泡、麦纫、斯格米子等. 研究发现这些拓扑磁结构的拓扑性质与磁性能密切相关. 然后从尺寸效应、缺陷、晶界三个方面介绍国际学术界在磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构方面的进展. 最后介绍了在稀土永磁薄膜材料的微观结构、磁畴结构和磁性能关系、交换耦合纳米盘中的拓扑磁结构及其动力学行为方面的工作. 通过对文献的评述, 得到以下结论: 开展各向异性纳米复合稀土永磁材料的研究对更好地利用稀土资源具有重要的意义. 可以有目的地改变材料的微结构, 可控地进行磁性材料的磁畴工程, 最终获得优秀的磁性能. 拓扑学的概念正在应用于越来越多的学科领域, 在越来越多的材料中发现拓扑学的贡献. 研究磁畴结构、拓扑磁性基态或者激发态的形成规律以及动力学行为对理解量子拓扑相变以及其他与拓扑相关的物理效应是十分重要的. 也会帮助理解不同拓扑学态之间相互作用的物理机制及其与磁性能之间的关系, 同时拓展拓扑学在新型磁性材料中的应用.     

射频漂移管加速器的电聚焦作用

利用透镜近似方法,研究新型质子直线加速结构射频漂移管加速器(RFD)的性质,推导出其运动方程、透镜转换矩阵及稳定加速条件.     

锥形半导体激光器研究进展

锥形半导体激光器具有高功率、高光束质量等特点,因此受到广泛关注并成为研究热点。从3种结构(传统结构、分布式布拉格反射(DBR)结构、侧向光栅条纹结构)的锥形半导体激光器出发,对国内外近十年具有代表性研究成果进行综述,介绍其理论研究和实验进展,并对锥形半导体激光器的未来发展进行展望。     

密度泛函理论计算内掺氢分子富勒烯H2＠C60及其二聚体的几何结构和电子结构

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,简称GGA),对内掺氢分子富勒烯H₂＠C₆₀及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现无论是在H₂＠C₆₀单体,还是在其二聚体中,氢倾向以分子形式存在于碳笼中心处,且在室温下氢分子可以做自由旋转.电子结构分析表明,氢分子掺入到C₆₀和C₁₂₀中,仅对距离费米能级以下-8eV至-5eV能级处有一定的贡献,其他能级的分布和能隙几乎没有变化. 关键词： 几何结构 电子结构 密度泛函     

C60富勒烯-巴比妥酸及其二聚体几何结构和电子结构的密度泛函计算研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似,对C₆₀富勒烯-巴比妥酸及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现：C₆₀富勒烯-巴比妥酸只有一种稳定结构,且掺杂巴比妥酸基团对C₆₀分子构型的影响是局域的.C₆₀富勒烯-巴比妥酸的二聚体有三种同素异构体,分别以［6,5］—［6,5］,［6,6］—［6,5］和［6,6］—［6,6］三种方式键合,从能隙大小顺序和总能相对大小来看,［6,6］—［6,6］结构最为稳定.电子结构方面,在C₆₀富勒烯-巴比妥酸单体中,Donor-Acceptor电荷转移体系为C₆₀富勒烯-巴比妥酸,即电荷是从C₆₀向巴比妥酸转移.由前线轨道和自旋布居数得知,C₆₀富勒烯-巴比妥酸单体很好地保留了C₆₀的电磁性质,但稳定性下降,易发生二次加成反应形成二聚体.对于C₆₀富勒烯-巴比妥酸二聚体,Mulliken电荷分析显示,在加成四元环处的碳原子分别得到0104e和0106e电荷,而与它们邻近的碳原子则失去电子,带有正电荷,且距加成位置越近的碳原子失去的电荷越多.在远离加成位置处,碳原子的净电荷变化相对较小.与单体152eV能隙相比,二聚体中的能隙为1.45eV.其前线轨道分布与单体相比,最高占据轨道几乎未变,但最低未占据轨道发生了很大变化. 关键词： 几何结构 电子结构 密度泛函     

缺陷对单层MoS2电子结构的影响

为了研究缺陷对单层MoS2的电子结构, 本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理, 采用数值基组的方法计算了MoS2的Mo位缺陷、S位缺陷的能带结构和态密度.结果发现：Mo位缺陷、S位缺陷的MoS2的能带结构中的价带顶与导带底都在Q点, 为直接带隙材料; 其中Mo位缺陷体的禁带区域都出现5条新能级, S位缺陷体的禁带区域出现了3条新能级; 缺陷体能带结构的能量下降与体系中未成键的电子有关.对于态密度而言, Mo位缺陷体的费米能级处出现了峰值, 表明Mo位缺陷会对其光电性质带来影响.同时分析电荷分布发现, Mo缺陷周围存在着负电荷聚集的现象, S缺陷周围存在正电荷聚集的现象.     

缺陷对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究缺陷对单层MoS_2的电子结构,本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用数值基组的方法计算了MoS_2的Mo位缺陷、S位缺陷的能带结构和态密度.结果发现:Mo位缺陷、S位缺陷的MoS_2的能带结构中的价带顶与导带底都在Q点,为直接带隙材料;其中Mo位缺陷体的禁带区域都出现5条新能级,S位缺陷体的禁带区域出现了3条新能级;缺陷体能带结构的能量下降与体系中未成键的电子有关.对于态密度而言,Mo位缺陷体的费米能级处出现了峰值,表明Mo位缺陷会对其光电性质带来影响.同时分析电荷分布发现,Mo缺陷周围存在着负电荷聚集的现象,S缺陷周围存在正电荷聚集的现象.     

透明导电氧化物CuScO2的密度泛函理论研究

本文利用基于第一性原理的广义梯度近似方法分析研究透明导电氧化物CuScO2能带结构、态密度和杂质能级．计算结果表明,CuScO2的价带区主要由Cu的3d态和O的2p态构成,而导带区主要由Sc的3d态组成．在进行＋U修正之后,随着U参量的增加,CuScO2的导带区发生分裂导致导带扩大,带隙也随之扩大,表明＋U计算能较好地改进CuSc02带隙值;本文还比较分析了各种掺杂元素在CuSc02的杂质能级,发现Mg原子替位掺杂Sc能有效改善CuScO2的P型导电性能．     

宽禁带半导体材料CuYO2的第一性原理研究

本文利用基于第一性原理的广义梯度近似方法分析研究宽禁带半导体材料CuYO₂能带结构、晶格常数和态密度.计算结果表明,CuYO₂的价带区主要由Cu的3d态和O的2p态构成,而导带区主要由Y的3d态组成.在进行+U修正之后,随着U参量的增加,CuYO₂的价带区和导带区发生分裂,导带区中Y的3d主峰向高能区移动导致导带扩大,带隙也随之扩大,当U取值为3 eV时导带底由L点转变为T点,表明+U计算主要修正CuY₂导带从而能较好的改进理论带隙值.     

宽禁带半导体材料CuYO2的第一性原理研究

本文利用基于第一性原理的广义梯度近似方法分析研究宽禁带半导体材料CuYO2能带结构、晶格常数和态密度。计算结果表明,CuYO2的价带区主要由Cu的3d态和O的2p态构成,而导带区主要由Y的3d态组成。在进行+U修正之后,随着U参量的增加,CuYO2的价带区和导带区发生分裂,导带区中Y的3d主峰向高能区移动导致导带扩大,带隙也随之扩大,当U取值为3eV时导带底由L点转变为Γ点,表明+U计算主要修正CuYO2导带从而能较好的改进理论带隙值。     

高压下铝、铜、铅、钽的状态方程和电子转移

 用缀加球面波方法研究了元素金属铝、铜、铅和钽的电子结构。由第一性原理计算获得上述金属的状态方程（T=0）与实验有较好符合。定量地讨论了压缩度V₀/V=1.0→5.0范围内发生的电子转移。对过渡金属（Ta）由于s、p带相对d带的移动，这种转移量较大；而另外三种金属只显示较小转移量则仅是接近Fermi能级处的状态杂化程度变化所致。     

Growth and Characterization of A1GaN/A1N/GaN HEMT Structures with a Compositionally Step-Graded A1GaN Barrier Layer

A new A1GaN/A1N/GaN high electron mobility transistor （HEMT） structure using a compositionally step-graded A1GaN barrier layer is grown on sapphire by metalorganic chemical vapour deposition （MOCVD）. The structure demonstrates significant enhancement of two-dimensional electron gas （2DEG） mobility and smooth surface morphology compared with the conventional HEMT structure with high A1 composition A1GaN barrier. The high 2DEG mobility of 1806 cm2/Vs at room temperature and low rms surface roughness of 0.220 nm for a scan area of 5μm×5 μm are attributed to the improvement of interracial and crystal quality by employing the stepgraded barrier to accommodate the large lattice mismatch stress. The 2DEG sheet density is independent of the measurement temperature, showing the excellent 2DEG confinement of the step-graded structure. A low average sheet resistance of 314.5Ω/square, with a good resistance uniformity of 0.68%, is also obtained across the 50 mm epilayer wafer. HEMT devices are successfully fabricated using this material structure, which exhibits a maximum extrinsic transconductance of 218 mS/ram and a maximum drain current density of 800 mA/mm.     

结构振动模态声辐射理论及试验研究

从结构振动声辐射的一般规律、自由声场的声功率辐射理论和结构振动模态原理入手,对结构振动模态的声辐射与外加激励、模态参数之间的关系进行了理论推导和研究,得到,当激振点不变,振动模态辐射的平均声压级的变化量与激振力级的变化量之比为1;若激振力不变,任意两点处激振振动模态辐射的平均声压级的变化量与相应点振型元素级的变化量之比为1.对以上结果试验验证表明:理论值与实测值基本相符.     

Microstructure and magnetic characteristics of nanocrystalline Ni0.5Zn0.5 ferrite synthesized by a spraying-coprecipitation method

Nanocrystalline Ni0.5Zn0.5 ferrite with average grain sizes ranging from 10 to 100 nm is prepared by using a spraying-coprecipitation method. The results indicate that the nanocrystalline Ni0.5Zn0.5 ferrite is ferromagnetic without the superparamagnetic phenomenon observed at room temperature. Specific saturation magnetization of nanocrystalline Nio.sZno.5 ferrite increases from 40.2 to 75.6 emu/g as grain size increases from 11 to 94nm. Coercivity of nanocrystalline Ni0.5Zn0.5 ferrite increases monotonically when d 〈 62 nm.The relationship between the coercivity and the mean grain size is well fitted into a relation Hc - d^3. A theoretically evaluated value of the critical grain size is 141nm larger than the experimental value 62nm for nanocrystalline Ni0.5Zn0.5 ferrite. The magnetic behaviour of nanocrystalline Ni0.5Zn0.5 ferrite may be explained by using the random anisotropy theory.     

紫外成像光谱仪结构组件优化设计

针对星载紫外成像光谱仪展开研究，设计了一种用于监测大气环境污染变化的光谱仪结构组件。在初始结构基础上，采用变密度拓扑优化方法，确定重要部件材料的最佳分布。在此基础上分析了关键尺寸参数对系统性能的灵敏度，建立以第二代非支配排序遗传算法为优化算法的多目标优化模型，完成光谱仪结构组件的尺寸优化设计。优化后，结构重量降低58.7%。对设计后的结构进行了静、热分析及杂散光分析，分析结果均满足光学系统要求。动力学分析分析结果与试验结果最大误差为4.72%，力学试验前后结果对比得到光谱特性测试的最大变化为0.4个像素，证明了提出的紫外成像光谱仪结构组件设计的合理性和可靠性。     

外电场下BN分子的结构及性质

采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩 增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2-10激发态的波长增大而激发能减小。     

外电场下BN分子的结构及性质

采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩μ增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2－10激发态的波长增大而激发能减小。     

Design of Photonic Bandgap Fibre with Novel Air-Hole Structure

We introduce PBGFs with the cladding made of our newly designed quasi-hexagonal air holes and demonstrate how it actually operates. This cladding structure is introduced for the first time to the best of our knowledge, and is realized by making use of the hydrofluoric acid＇s corrosive properties. The fibre corrosion can be accurately controlled, thus opening us the gate for the design and fabrication of new PB. GFs with more complex and more efficient cladding structures. Numerical results and actual simulations indicate that PBGFs built with this cladding structure have improved b~dgap properties and guiding bands as wide as 500 nm have been theoretically reached. Using the same method, we have also been able to design two other types of PBGFs with improved cladding structure.