分子自组装成膜技术

分子电子器件是跨学科的前沿领域,分子自组装技术是解决分子电子器件与外界连接的最有效手段之一。文章综述了分子自组装成膜技术的发展概况及其在分子电子器件中的一些应用和最新进展。     

CdS纳米粒子的自组装单分子膜制备研究

利用疏基乙酸与草酸的混合自组装单分子膜成功制备了粒径分布均匀的CdS纳米粒子，并用SEM，XRD，XPS，PL对样品进行了表征。SEM表明形成在自组装单分子膜表面上的CdS纳米粒子的平均粒径约为45nm。XPS表明在自组装单分子膜表面形成了CdS纳米粒子。PL谱表明CdS纳米粒子在675nm有一峰值波长，我们认为这一发光是由表面缺陷造成的。     

中子引起单粒子翻转过程的Monte Carlo计算模拟

从中子与硅原子相互作用的物理机理出发,利用Monte Carlo方法编制了中子引起单粒子翻转的计算模拟程序,并对14 MeV中子环境下的16K位静态存储器硅片翻转过程中的物理量进行了计算,同时可为中子引起的单粒子翻转的研究提供截面和描述内部物理过程的参考数据。     

纳米结构自组装和分子自组装体系

系统地总结并评述了纳主结构和自组装体系和分子自组装体系的最新进展,介绍了纳米结构自组装和分子自组装的基本概念,总结了几类自组和分子自组装体系的合成方法,例举了这类自组装体系的新特性及与下一代纳米结构器件之间的联系。     

Monte Carlo模拟亲水性对ABC三嵌段共聚物自组装行为的影响

采用Monte Carlo模拟方法研究了线性ABC三嵌段共聚物在B嵌段的选择性溶剂中的自组装行为。模拟结果表明,改变B嵌段的亲水性,体系可以自组装得到多种形貌各异的胶束。随着亲水性的减弱,胶束发生了从Janus球状多核胶束到多间隔胶束再到圆盘状多核胶束的转变。通过进一步分析胶束中聚合物的链构象等微观结构信息,我们发现随着亲水程度的减弱,聚合物链构象发生了从伸展状态到伸展、折叠状态并存,最终再到伸展状态的一系列转变。     

DNA模板纳米粒子自组装及其在纳米电子器件中的可能应用

以生物分子为模板进行的纳米粒子白组装之所以受到人们的广泛关注，主要是追求其在纳米电子器件的成功应用。文章结合近年来国内外研究工作和本实验室小组成员的一些相关工作，综述了DNA模板的无机纳米粒子白组装形成有序纳米结构及其在纳米电子器件上应用的研究进展，讨论了此种组装技术的局限性并展望其发展前景．     

GaAs分子束外延生长的Monte Carlo模拟

用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法模拟了ＧａＡｓ（００１）面的邻晶面上的分子束外延的生长过程，模拟的基本模型是常用的ＳＯＳ模型，结果显示在Ａ类邻晶面上二维成核模式起主委作用，但在Ｂ类邻晶面低温下是二维成核模式起主要作用，但在高温下台阶成核模式成了主要的成核模式．另外在高温和低温下都存在成核原子数的饱和现象． 关键词：     

单分子荧光过程的Monte-Carlo模拟

从单分子发光过程中电子在激发态上的停留时间t服从P(t)=γe^-γt分布出发,对单分子荧光过程进行M-C(Monte-Carlo)随机试验,得到了单分子的激发态相邻两次发光的时间间隔的统计结果以及单分子荧光强度的自相关函数,并对其进行了详细地讨论,这些结果与目前文献报道的实验结果相一致.     

自组装双硫醇分子膜阻抗谱的研究

对交流电场下双巯基烷烃硫醇自组装分子膜的阻抗谱进行了研究.利用汞金属作为衬底,制备出双巯基烷烃硫醇自组装分子膜,并通过交流频谱仪对其进行频谱的扫描．明确了膜的作用范围为阻抗谱中频部分为了解释该阻抗谱,提出了一种串联的等效电路来进行了拟合,并与其他的模型进行比较.同时,观察到在损耗谱中损耗峰随硫醇碳链原子数的增加而向低频方向移动并得出双巯基硫醇(C6-C10)在交流电场下的激活能为23～39 meV．     

静态随机存储器单粒子翻转的Monte Carlo模拟

利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法，对10—20MeV 中子在静态随机存储器(SRAM)中引起的单粒子翻转进行了模拟，着重对中子在SRAM 灵敏区引起的电离能量沉积进行了计算，并对中子引起单粒子翻转过程相关物理量进行了计算.这些计算模拟结果为了解10—20MeV 中子引起SRAM 单粒子翻转过程提供了详细的统计信息，为SRAM 的抗辐射加固提供相关参考信息. 关键词： SRAM单粒子翻转 Monte Carlo 模拟 能量沉积     

基于蒙特卡洛和器件仿真的单粒子翻转计算方法

文章提出了一种基于蒙特卡洛和器件仿真的存储器单粒子翻转截面获取方法,可以准确计算存储器单粒子效应,并定位单粒子翻转的灵敏区域.基于该方法,计算了国产静态存储器和现场可编程门阵列(FPGA)存储区的单粒子效应的截面数据,仿真结果和重离子单粒子效应试验结果符合较好.仿真计算揭示了器件单粒子翻转敏感程度与器件n,p截止管区域面积相关的物理机理,并获得了不同线性能量转移(LET)值下单粒子翻转灵敏区域分布.采用蒙特卡洛方法计算了具有相同LET、不同能量的离子径迹分布,结果显示高能离子的电离径迹半径远大于低能离子,而低能离子径迹中心的能量密度却要高约两到三个数量级.随着器件特征尺寸的减小,这种差别的影响将会越来越明显,阈值LET和饱和截面将不能完全描述器件单粒子效应结果.     

投影电子束光刻中电子穿透掩膜的Monte Carlo模拟

利用基于Mott散射截面和介电函数模型的Monte Carlo方法模拟了电子穿透掩膜的能量损失分布，其计算结果与实验结果符合很好. 由此进一步计算了角度限制投影电子束光刻(SCALPEL)掩膜的穿透率和衬度，结果表明：散射体的厚度对衬度的影响较大，衬度随散射体厚度的增加而增强，而支撑体对衬度的影响较小；增大限制孔的孔径角时，透射率相应增大，但衬度会降低；衬度随入射电子的能量增加而减小. 关键词： Monte Carlo模拟 电子束光刻 掩膜     

单光子计数型CCD的蒙特卡罗模拟

建立了适用于研究PI-LCX：1300型单光子计数型CCD量子效率及多像素事件的蒙特卡罗模拟模型,采用蒙特卡罗程序Geant4对0.5~30.0 keV能量区间的X射线在CCD芯片中的输运进行了模拟研究。研究了X射线在CCD芯片中的能量沉积谱,给出了CCD探测X射线的效率曲线,其结果与厂家提供的效率曲线一致。研究了Si片厚度对探测效率的影响,结果表明在有效探测范围内,Si片越厚探测效率越高,而对较高能量的X射线,此趋势不明显。研究了能量沉积分布在多个像素中的问题,结果表明周围像素中的能量沉积主要由中心像素的特征X射线及瑞利散射X射线所贡献,在5~30 keV之间X射线能量越高,能量沉积效率越低,多像素污染效果越弱。     

单光子计数型CCD的蒙特卡罗模拟

建立了适用于研究PI-LCX:1300型单光子计数型CCD量子效率及多像素事件的蒙特卡罗模拟模型,采用蒙特卡罗程序Geant4对0.5~30.0 keV能量区间的X射线在CCD芯片中的输运进行了模拟研究。研究了X射线在CCD芯片中的能量沉积谱,给出了CCD探测X射线的效率曲线,其结果与厂家提供的效率曲线一致。研究了Si片厚度对探测效率的影响,结果表明在有效探测范围内,Si片越厚探测效率越高,而对较高能量的X射线,此趋势不明显。研究了能量沉积分布在多个像素中的问题,结果表明周围像素中的能量沉积主要由中心像素的特征X射线及瑞利散射X射线所贡献,在5~30 keV之间X射线能量越高,能量沉积效率越低,多像素污染效果越弱。     

Monte Carlo simulation of electron avalanches and avalanche size distributions in methane

The simulation of electron avalanches and avalanche size distributions in methane is presented in this paper. A model for electron transport under the influence of a constant electric field based on the Monte Carlo method is described in detail. The model is verified and then used to simulate the avalanche development, to calculate the number of electrons in the avalanche (avalanche size), and to determine the avalanche size distribution. The simulated avalanche size distributions in methane are compared with the experimental results, and a good agreement is observed. The influence of inter‐electrode distance, pressure, and reduced electric field on the shape of the avalanche size distribution is discussed. The assumption from the literature that for a constant reduced electric field the shape of the reduced avalanche size distribution is independent of the mean size of the avalanche is confirmed for a wide range of experimental conditions. The simulations have shown that avalanche size distributions depend only on the reduced electric field, confirming the similarity principle.     

金刚石薄膜中二次电子输运的蒙特卡罗模拟

本文通过编写的二维MATLAB蒙特卡罗程序, 对倍增的二次电子在金刚石薄膜中的输运特性进行了初步模拟. 研究表明: 二次电子的迁移率对温度和外加电场的大小很敏感, 在杂质浓度比较低时(<10¹⁷/cm^-3)受杂质浓度的影响不大. 模拟得到的 二次电子的饱和速度为1.88×10⁷ cm/s, 无外加电场时的迁移率为3732 cm² /V.s. 同时, 通过对二次电子束团在金刚石薄膜中的整体输运特性的模拟, 证明了束团电荷密度在应用要求的范围内时, 空间电荷力的影响可以忽略不计.     

Monte Carlo simulation of ion-induced kinetic electron emission statistics from solids

Abstract

Electron emission statistics (ES) of proton-induced electron emission from Au at keV energy are investigated by applying a Monte Carlo model to describe the transport of electrons. Apparent deviations of ES from Poisson distributions are found in the same manner as experimental ES: larger probabilities for no electron emission and for emission of 2 or more electrons. At low energy, electron cascades produce an important deviation from the Poisson distribution, in addition with deviations due to the backscattering of incident ions.     

Molecular simulation of chemical reaction equilibria by Kinetic Monte Carlo

ABSTRACT

We describe a new algorithm for the molecular simulation of chemical reaction equilibria, which we call the Reactive Kinetic Monte Carlo (ReKMC) algorithm. It is based on the use of the equilibrium Kinetic Monte Carlo (eKMC) method (Ustinov et al., J. Colloid Interface Sci., 2012, 366, 216–223) to generate configurations in the underlying nonreacting system and to calculate the species chemical potentials at essentially zero marginal computational cost. We consider in detail the typical case of specified temperature, T and pressure, P, but extensions to other thermodynamic constraints are straightforward in principle. In the course of this work, we also demonstrate an alternative method for calculating simulation box volume changes in NPT ensemble simulations to achieve the specified P. We consider two sets of example reacting systems previously considered in the literature, and compare the ReKMC results and computational efficiencies with those of different implementations of the REMC algorithm (Turner et al., Molec. Simulation, 2008, 34, 119–146).     

Performance characteristics of single photon pulse ranging system using Monte Carlo simulation

Single photon pulse ranging system with extremely high sensitivity has been widely used in distance measurement and 3D imaging. To analyze the factors that affect the measurement precision and accuracy will help to improve system performance. According to system structure and principle, we mainly discussed the following factors: laser intensity, pulse width, detection efficiency and time jitter. A simulation model based on Monte Carlo stochastic method was constructed in this paper, and we get the specific influence of factors on measurement precision and accuracy by simulation. Finally, we set up laboratory experiment system and took effective experiments on ranging precision and accuracy.