非简谐振动对SiC的热膨胀系数数和介电性能的影响

利用抛物型电子能谱模型,考虑到原子的非简谐振动,求出了SiC中原子振动的简谐系数与非简谐系数,用固体物理理论和方法,得到了SiC的热膨胀系数和格林乃森参量以及介电常数随温度变化的解析式,探讨了原子非简谐振动对的影响。结果表明：的格林乃森参量和热膨胀系数均随温度升高而非线性增大,而介电常数随温度升高而非线性减小;原子振动的非简谐项（特别是第二非简谐项）对的热膨胀等热学性质和介电性能有重要影响,温度愈高,非简谐振动项的影响愈大。     

石墨烯低温热膨胀和声子弛豫时间随温度的变化规律

考虑到原子非简谐振动和电子-声子相互作用,用固体物理理论和方法研究了石墨烯格林艾森参量和低温热膨胀系数以及声子弛豫时间随温度的变化规律,探讨了原子非简谐振动项对它们的影响.结果表明:1)在低于室温的温度范围内,石墨烯的热膨胀系数为负值,随着温度的升高,其热膨胀系数的绝对值单调增加,室温热膨胀系数为-3.64×10~(-6)K~(-1);2)简谐近似下的格林艾森参量为零.考虑到非简谐项后,格林艾森参量在1.40-1.42之间并随温度升高而缓慢增大,几乎成线性关系,第二非简谐项对格林艾森参量的影响小于第一非简谐项;3)石墨烯声子弛豫时间随着温度的升高而减小,其中,温度很低(T10 K)时变化很快,此后变化很慢,当温度不太低(T300 K)时,声子弛豫时间与温度几乎成反比关系.     

非简谐振动对SiC类石墨烯热输运性质的影响

考虑到原子的非简谐振动,应用固体物理理论和方法,计算了SiC类石墨烯的简谐系数和非简谐系数,得到它的德拜温度、热容量和热导率等随温度的变化规律,探讨了原子非简谐振动对它的热输运性质的影响.结果表明:SiC类石墨烯的德拜温度随温度的升高而在117-126 K之间线性增大,定容比热随温度升高而非线性增大,热导率随温度升高而非线性减小,温度较低时变化较快,而温度较高时变化较慢,并随着温度升高而趋于常量;考虑到非简谐振动后,SiC类石墨烯的德拜温度、定容比热和热导率的值分别大于、小于和大于简谐近似的相应值,温度愈高,其差值愈大,即温度愈高,非简谐效应的影响愈显著;二维平面状的SiC类石墨烯的定容比热和热导率随温度的变化规律,与三维块状SiC晶体总体趋势相同,只是具体数值不同.     

非简谐振动对SiC类石墨烯热输运性质的影响

考虑到原子的非简谐振动,应用固体物理理论和方法,计算了SiC类石墨烯的简谐系数和非简谐系数,得到它的德拜温度、热容量和热导率等随温度的变化规律,探讨了原子非简谐振动对它的热输运性质的影响.结果表明:SiC类石墨烯的德拜温度随温度的升高而在117-126 K之间线性增大,定容比热随温度升高而非线性增大,热导率随温度升高而非线性减小,温度较低时变化较快,而温度较高时变化较慢,并随着温度升高而趋于常量;考虑到非简谐振动后,SiC类石墨烯的德拜温度、定容比热和热导率的值分别大于、小于和大于简谐近似的相应值,温度愈高,其差值愈大,即温度愈高,非简谐效应的影响愈显著;二维平面状的SiC类石墨烯的定容比热和热导率随温度的变化规律,与三维块状SiC晶体总体趋势相同,只是具体数值不同.     

传感器电解质材料热膨胀性能和热稳定性变化规律研究

以ZrO2固体电解质材料为例,研究氧传感器电解质材料原子振动特点和热膨胀系数及其热稳定性随温度和时间的变化规律,探讨原子非简谐振动的影响。结果表明：原子振动的频率、阻尼系数,在简谐近似下为常数,在考虑到非简谐效应后随温度升高而增大;原子平均位移和热膨胀系数在简谐近似下为零,在考虑到非简谐效应后随温度升高而增大,随的时间的增长而减小;热膨胀性能稳定性温度系数随温度的升高而减小,随时间的增长而增大,即使用时间越长,材料的热膨胀性能稳定性越低;温度越高,热膨胀性能越稳定;非简谐情况下的原子振动的频率、阻尼系数和热膨胀系数与简谐近似下的差值随温度的升高而增大,即温度越高,非简谐效应越显著。     

石墨烯力常数和弹性波波速随温度变化规律研究

在哈里森键联轨道法框架下,考虑到原子的短程相互作用和原子的非简谐振动,建立石墨烯弹性模型并求出原子振动的简谐系数和非简谐系数。在此基础上,确定了石墨烯的力常数和弹性波波速随温度和形变势参量的变化关系式,探讨了原子非简谐振动对它们的影响。结果表明：（1）石墨烯的力常数和弹性波波速均随温度升高而非线性减小,但有不同的变化特征：在C11、C12、C44这三个力常数中,以C12随温度的变化最大,以C44的变化最小;纵波波速随温度的变化要大于横波;（2）石墨烯的三个力常数随形变势参量的变化有不同的特征：C11随η和γ的增大而增大、而C12则随η的增大而减小,随γ的增大而增大;C44随η的增大而增大,而几乎不随γ而变;（3）若不考虑原子振动的非简谐项,则石墨烯的力常数和弹性波波速均为常数。考虑到非简谐项后,不仅它们均随温度的升高而减小,而且,非简谐情况的力常数Cij和弹性波波速vi与简谐近似的值Cij0、vi0的差|Cij－Cij0|、|vi－vi0|均随温度的升高而增大,即温度愈高,非简谐效应愈显著。     

石墨烯力常数和弹性波波速随温度变化规律研究

在哈里森键联轨道法框架下,考虑到原子的短程相互作用和原子的非简谐振动,建立石墨烯弹性模型并求出原子振动的简谐系数和非简谐系数。在此基础上,确定了石墨烯的力常数和弹性波波速随温度和形变势参量的变化关系式,探讨了原子非简谐振动对它们的影响。结果表明：（1）石墨烯的力常数和弹性波波速均随温度升高而非线性减小,但有不同的变化特征：在C11、C12、C44这三个力常数中,以C12随温度的变化最大,以C44的变化最小;纵波波速随温度的变化要大于横波;（2）石墨烯的三个力常数随形变势参量的变化有不同的特征：C11随η和γ的增大而增大、而C12则随η的增大而减小,随γ的增大而增大;C44随η的增大而增大,而几乎不随γ而变;（3）若不考虑原子振动的非简谐项,则石墨烯的力常数和弹性波波速均为常数。考虑到非简谐项后,不仅它们均随温度的升高而减小,而且,非简谐情况的力常数Cij和弹性波波速vi与简谐近似的值Cij0、vi0的差|Cij－Cij0|、|vi－vi0|均随温度的升高而增大,即温度愈高,非简谐效应愈显著。     

石墨烯力常数和弹性波波速随温度变化规律研究

在哈里森键联轨道法框架下,考虑到原子的短程相互作用和原子的非简谐振动,建立石墨烯弹性模型并求出原子振动的简谐系数和非简谐系数.在此基础上,确定了石墨烯的力常数随温度和形变势参量的变化关系式,以及弹性波波速随温度和形变势参量的变化关系式,并探讨了原子非简谐振动对它们的影响.结果表明:(1)石墨烯的力常数和弹性波波速均随温度升高而非线性减小,但有不同的变化特征:在C_(11)、C_(12)、C_(44)这三个力常数中,以C_(12)随温度的变化最大,以C_(44)的变化最小;纵波波速随温度的变化要大于横波;(2)石墨烯的三个力常数随形变势参量的变化有不同的特征:C_(11)随η和γ的增大而增大、而C_(12)则随η的增大而减小,随γ的增大而增大;C_(44)随η的增大而增大,而几乎不随γ而变;(3)若不考虑原子振动的非简谐项,则石墨烯的力常数和弹性波波速均为常数.考虑到非简谐项后,不仅它们均随温度的升高而减小,而且,非简谐情况的力常数C_(ij)和弹性波波速v_i与简谐近似的值C_(ij)~0、v_i~0的差|C_(ij)-C_(ij)~0|、|v_i-v_i~0|均随温度的升高而增大,即温度愈高,非简谐效应愈显著.     

非简谐振动对石墨烯杨氏模量与声子频率的影响

在哈里森键联轨道法框架下, 考虑到原子的短程相互作用和原子的非简谐振动, 应用固体物理理论和方法, 得到了石墨烯的力常数、杨氏模量、扭曲模量、泊松系数以及声子频率随温度的变化关系, 探讨了非简谐振动对它们的影响. 结果表明: 1)杨氏模量与声子频率等随温度变化并遵从一定的规律, 其中力常数、杨氏模量、扭曲模量随温度升高而增大, 但变化较小; 声子频率随温度升高而增大但变化较快; 泊松系数随温度升高而较快地减小; 2)石墨烯原子具有沿键长方向的纵振动和垂直键长方向的横振动, 但以纵振动为主, 纵振动的非简谐效应远大于横振动, 横振动的简谐系数ε₀' 和第二非谐系数ε₂' 均小于纵振动的相应值ε₀,ε₂; 比值为ε₀/ε₀' ≈ 8.477,ε₂/ε₂' ≈ 156; 3)若不考虑非简谐振动项, 则石墨烯的力常数、杨氏模量和扭曲模量、泊松系数、声子频率均为常量, 与实验不符合; 同时考虑到原子的第一、二非简谐振动项后, 它们均随温度升高而变化, 而且温度愈高, 原子振动的非简谐效应愈显著. 本文的结果与文献的实验结果符合较好.     

非简谐振动和形变对ZnSe类石墨烯德拜温度热容量以及极性的影响

应用哈里森(Harrison)键联轨道法和固体物理理论和方法,考虑到原子的高阶非简谐振动,计算了ZnSe类石墨烯化合物的σ键和π键的极性、简谐系数和非简谐系数,得到它的德拜温度和定容热容量随温度变化的解析式以及形变引起的极性参量的改变量,探讨了形变对ZnSe类石墨烯极性的影响,并讨论了原子非简谐振动对化合物热力学性质的影响,结果表明:在300 K到1600 K温度区间内,简谐近似下,ZnSe的德拜温度为常量,热容量随着温度的升高呈非线性增大,其中温度较低时变化较快,温度较高时变化较慢并随着温度的升高而趋于常量.考虑到非简谐项后,德拜温度随着温度升高而增大,几乎为正比关系,而热容量的值比简谐近似的值有所减小,与第一非简谐项的影响相比,第二非简谐项的影响很小.形变对ZnSe类石墨烯的极性有重要的影响,在它的几种形变中,剪切形变对σ键的极性的影响最大,而键长形变对π键的极性的影响最小.温度愈高,非简谐效应愈显著.     

外延石墨烯电导率和费米速度随温度变化规律研究

考虑到原子的非简谐振动和电子-声子相互作用,建立了金属基外延石墨烯的物理模型,用固体物理理论和方法,得到金属基外延石墨烯的电导率和费米速度随温度变化的解析式.以碱金属基底为例,探讨了基底材料和非简谐振动对外延石墨烯电导率和费米速度的影响.结果表明:1)零温情况下,碱金属基外延石墨烯的电导率和费米速度均随基底元素原子序数的增大而增大;2)外延石墨烯的电导率随温度升高而减小,其中,温度较低时时变化较快,而温度较高时则变化很慢,费米速度随温度升高而增大,其变化率随基底材料原子序数的增大而增大;3)原子非简谐振动对外延石墨烯的电导率和费米速度有重要的影响,简谐近似下,费米速度为常数,电导率的温度变化率较大;考虑到原子非简谐项后,费米速度随温度升高而增大,电导率的温度变化率减小;温度愈高,原子振动的非简谐效应愈明显.     

活性炭超级电容器电极材料放电过程非线性特征研究

论述了活性炭超级电容器材料充放电性能的测试方法步骤和测试结果,在此基础上,通过模拟,确定放电电流随时间的变化规律.建立物理模型,用固体物理理论,从微观角度研究材料的电阻随温度的变化,进而得到活性炭超级电容器材料放电电流强度随温度和放电时间变化规律的解析式,探讨材料原子的非简谐振动对电极材料放电性能的影响.结果表明:(1)电极材料放电电流随时间的变化并不遵从将它作为线性元件处理时的按时间的负指数规律变化,而是非线性减小,减小的情况与温度有关;(2)活性炭超级电容器材料的电阻随温度升高而增大.增大情况与原子振动情况有关:将原子振动作简谐近似处理时,材料的电阻的倒数几乎与温度成反比,考虑到原子非振动后,其电阻随温度升高而增大的情况加剧,温度愈高,非简谐振动项的影响愈大;(3)本文提出的物理模型和采用的理论,能对活性炭超级电容器电极材料放电性能进行有效的研究.     

非简谐振动对石墨烯量子电容和热稳定性的影响

采用固体物理理论和方法,研究了单层石墨烯的量子电容和它的温度稳定性随温度和电压的变化规律,探讨原子非简谐振动对它的影响.结果表明:(1)当电压一定时,单层石墨烯的量子电容和温度稳定性系数均随温度升高发生非线性变化,电压小于2.3 V时,量子电容随温度升高而增大,温度稳定性系数随温度升高由缓慢变化到很快增大,电压高于2.3 V时,量子电容随温度升高先增大后减小,而其温度稳定性系数随温度升高由缓慢变化到很快减小.温度一定时,量子电容只在电压值为0.4～2.8 V范围内才变化较小,而电压值大于2.8 V时,量子电容迅速减小并趋于0;(2)与简谐近似相比,非简谐项会使石墨烯量子电容有所增大,且温度愈高,两者的差愈大,非简谐效应愈显著,温度为300 K时,非简谐的量子电容要比简谐近似的值大0.33%,而温度为1 000 K时,差值增大到1.47%;(3)电压在1.5～1.8 V之间,而温度低于800 K时,石墨烯量子电容的温度稳定性系数最小且不随温度而变,储能性能的温度稳定性最好;(4)非简谐项会使它的量子电容热稳定性系数比简谐近似的值增大,且增大的情况与温度有关,当温度为400 K时量子电容热...     

空位缺陷对金属基外延石墨烯态密度和电导率的影响

考虑到空位缺陷的存在和原子非简谐振动,以铜、镍基外延石墨烯为例, 研究了金属基外延石墨烯空位缺陷浓度和态密度以及电导率随温度的变化规律,探讨了空位缺陷的影响。结果表明：(1) 空位缺陷浓度随温度升高而非线性增大,外延石墨烯的空位缺陷浓度及其随温度的变化率均大于石墨烯; (2) 与石墨烯相同,金属基外延石墨烯的态密度变化曲线对电子能量为0为对称,但空位缺陷的存在使态密度在电子能量为零时的值不为零,空位缺陷对导带态密度的影响大于价带;态密度随空位缺陷浓度的增大而线性减小,但减小幅度不大,而温度对石墨烯态密度几乎无影响;（3）金属基外延石墨烯的电导率近似等于电子声子相互作用贡献的电导率,并随温度升高而非线性减小;空位缺陷的存在使电导率有所减小,但只在较高温度下才明显。原子非简谐振动情况的电导率稍大于简谐近似的电导率,温度愈高,两者电导率的差愈大,即非简谐效应愈显著。     

颗粒线度和非谐效应对传感器电极材料导电性能及其热稳定性的影响

本文考虑到原子的非简谐振动,应用固体物理理论和方法,研究了氧传感器多孔电极材料导电性能及热稳定性随温度和颗粒线度的变化规律,探讨原子非简谐振动和材料颗粒线度的影响.结果表明:(1)多孔Pt电极材料的电导率随温度的升高而非线性减小;电导率随颗粒半径的增大而非线性增大;电导率随时间增长而减小,但变化极小;(2)多孔Pt电极材料的电导率远小于Pt纳米材料的电导率,也小于块状Pt电极材料的电导率,且颗粒越小,颗粒线度效应越显著;(3)电导率的温度稳定性系数随温度的升高和颗粒线度的减小以及表面层参数的增大而非线性减小,即温度越高、颗粒线度越小、表面层参数越大,电极材料导电性的热稳定性越好;(4)表面层的存在使电导率降低,且降低情况与温度和颗粒线度有关,即颗粒越小,温度越低,电导率下降越明显;非简谐效应对电极材料的电导率几乎没有影响.     

面心立方晶格的非简谐效应

本文以氩（Ａｒ）晶体为例，讨论了原子作非简谐振动对面心立方晶体的压缩系数、热容量、状态方程、格林乃森常数等的影响。     

对称非线性弹簧振子的周期特性

通过计算机编程(Quick Basic)描绘对称非线性弹簧振子振动的特性曲线,使难懂的物理过程变得直观、形象。对称非线性弹簧振子的振动是一种周期性振动,但不是严格的简谐振动,其振动周期随非线性系数、振幅的变化而偏离简谐振动的周期。     

非简谐振动对纳米金刚石表面性质的影响

借助米-里纳德-金斯势研究了纳米金刚石的Debye温度、表面能、表面压强、晶格参量随原子数和形状的变化规律, 探讨了非简谐振动和形状对其表面性质的影响.结果表明: 1)纳米金刚石的Debye温度和表面能随原子数的增多而增大, 其中杆状的Debye温度和表面能要小于立方形的值; 2)纳米金刚石的表面压强和低温时的晶格参量相对变化量随原子数N 的增多而减小,其中杆状的值要比立方形的值要大; 3)原子数较少时,非简谐振动效应和形状对纳米晶的Debye温度、表面能、 表面压强、晶格参量的影响显著.     

具有在位势的一维双原子链晶格振动的色散关系

在简谐近似下,求解具有在位势的一维双原子链晶格振动运动方程,得到了具有在位势的晶格振动的色散关系.在位势使色散关系声频支在布里渊区中心的振动频率不再为零,并且随在位势的增大而增大.对于原子之间相互作用势不随在位势大小变化的情况下,晶格振动的色散关系的频隙随在位势的增大而变宽.讨论了原子链由只有在位势的不连续极限(AC极限),通过在位势逐渐减弱而原子间相互作用势逐渐增强,最后演变到只有原子间相互作用势的原子链的情况.随着在位势减弱和相互作用势增强,色散关系的频隙由AC极限的孤立轻、重原子简谐振动频率之差逐渐变化到通常的无在位势的色散关系频隙.     

基于Unity3D模拟振动和波

本文应用Unity3D模拟了简谐振动及其叠加,简谐横波、简谐纵波,简谐波的叠加,以及弦线振动和驻波。