二维层状晶体材料层间剪切模和层间呼吸模的拉曼光谱研究

我们将四片布拉格体光栅技术集成到单光栅拉曼光谱仪中,并且成功地探测到2至19层二硫化钼(MoS2)的层间剪切模和层间呼吸模。我们根据对称性分析和偏振拉曼的结果对所有观察到的模式进行了指认。同时,我们利用简单的"单原子线性链"模型得到了适用于任何二维层状晶体材料层间振动模的频率随层数变化关系的解析形式。根据此模型,我们发现层间弱范德瓦耳斯力作用决定了剪切模和呼吸模的频率随层数的变化。我们将此结果推广到ABC堆垛的多层石墨烯材料,发现光学衬度方法无法鉴别的AB和ABC型石墨烯可以利用能否观察到剪切模来加以鉴别。此研究结果也提供了准确地确定二维层状材料的厚度的一种新方法,为一般二维层状材料基本性质和器件应用方面的研究奠定了基础。     

旋转双层石墨烯的电子结构

本文将第一性原理和紧束缚方法结合起来, 研究了层间不同旋转角度对双层石墨烯的电子能带结构和态密度的影响. 分析发现, 旋转双层石墨烯具有线性的电子能量色散关系, 但其费米速度随着旋转角度的减小而降低. 进一步研究其电子能带结构发现, 不同旋转角度的双层石墨烯在M点可能会出现大小不同的的带隙, 而这些能隙会增强双层石墨烯的拉曼模强度, 并由拉曼光谱实验所证实. 通过对比双层石墨烯的晶体结构和电子态密度, 发现M点处带隙来自于晶体结构中的“类AB堆垛区”. 关键词： 旋转双层石墨烯 第一性原理 紧束缚 电子结构     

双层转角石墨烯的结构和电学性质

石墨烯是第一个被发现的层状二维材料,它的电学性质对层数和层间的堆垛方式有很强的 依赖性。而层间的转角可以被看作是调控石墨烯电学性质的又一个可控的自由度。本文主要综述 双层转角石墨烯的基本结构与性质,重点讲述转角对双层石墨烯电学性质的影响。我们将从理论 与实验结合的角度出发,介绍双层转角石墨烯中Dirac 费米子的新奇物理特性,重点阐述如何通 过转角来调控石墨烯的电学性质。最后我们对双层转角石墨烯的研究现状进行总结和展望。     

Fe/Si多层膜的层间耦合与界面扩散

对以本征Si及重掺杂ｐ型和ｎ型Si作为中间层的Fe/Si多层膜的层间耦合进行研究，并通过退火，增大Fe，Si之间的扩散，分析界面扩散对层间耦合的影响. 实验结果表明，层状结构良好的制备态的多层膜，Fe，Si之间也存在一定程度的扩散，它是影响层间耦合的 主要因素，远远超过了半导体意义上的重掺杂，使不同种类的Si作为中间层的层间耦合基本 一致.进一步还发现，在一定范围内增大Fe，Si之间的扩散，即使多层膜的层状结构已经有了相当的退化，Fe/Si多层膜的反铁磁耦合强度基本保持不变. 关键词： Fe/Si多层膜 层间耦合 界面扩散     

二维材料及其异质结的声子物理研究

声子是固体最重要的元激发之一,是理解材料摩尔热容、德拜温度以及热膨胀系数等热力学性质的基础,同时电声子相互作用也决定了固体的电导和超导等特性。拉曼光谱是表征固体声子物理的重要实验手段,不仅能表征材料的结构和质量,还能提供材料声子性质、电子能带结构、电声耦合等信息。文章将拉曼光谱应用于二维材料及其范德瓦尔斯异质结的声子物理研究。先简单介绍二维材料的层间振动声子模式和层内振动声子模式,其中层间振动声子模式的频率可用线性链模型来计算,而强度则可用层间键极化率模型来解释;同类层内振动声子模式的Davydov劈裂峰之间的频率差异可用范德瓦尔斯模型拟合。随后,将这些模型推广到二维范德瓦尔斯异质结中,以转角多层石墨烯、MoS_2/石墨烯和hBN/WS_2为例介绍了范德瓦尔斯异质结的声子谱,阐述如何应用线性链模型和经典键极化率模型计算层间振动模的频率和强度,并由此给出二维范德瓦尔斯异质结的界面耦合强度和各层间呼吸模的电声耦合强度等重要参数。     

应力场对多层膜Permalloy/Cu/Co/NiO铁磁共振性质影响的理论研究

采用能量极小原理研究了Permalloy(Py)/Cu/Co/Ni O多层膜结构中层间耦合强度和应力各向异性场对薄膜共振频率的影响,得到共振频率随外磁场强度变化关系式.结果发现外应力场强度和方向对系统共振频率的影响在本文中要强于层间耦合强度和交换各向异性场,外应力场方向对光学模共振频率的影响强于声学模,而外应力场强度对声学模共振频率的影响强于光学模.     

应力场对多层膜Permalloy/Cu/Co/NiO铁磁共振性质影响的理论研究

采用能量极小原理研究了Permalloy(Py)/Cu/Co/NiO多层膜结构中层间耦合强度和应力各向异性场对薄膜共振频率的影响,得到共振频率随外磁场强度变化关系式．结果发现外应力场强度和方向对系统共振频率的影响在本文中要强于层间耦合强度和交换各向异性场．外应力场方向对光学模共振频率的影响强于声学模,而外应力场强度对声学模共振频率的影响强于光学模．     

近邻层对相邻层界面能的影响

本文采用密度泛函理论比较了三层异质结(石墨烯/石墨烯/石墨烯,石墨烯/石墨烯/氮化硼和氮化硼/石墨烯/氮化硼)和双层异质结(石墨烯/石墨烯,石墨烯/氮化硼)的结合能和广义堆垛能的差异,以研究近邻层的影响. 由于近邻层的影响,相邻层结合能会有从-2.3%到22.55%的变化,但层间距的变化很小. 此外近邻层也会影响相邻层的广义堆垛能,变化值从-2%到10%,具体的变化值依赖于相邻层的性质.     

三层石墨烯及其n型和p型插层化合物的制备和拉曼光谱表征

我们利用微机械剥离方法制备了三层石墨烯.在此基础上,利用两室气体传输法,以三氯化铁和钾为化学掺杂剂,成功合成了三层石墨烯的一阶p型和n型插层化合物.三层石墨烯的高分辨率拉曼光谱具有独特的2D谱峰线形,该线形可以用作指纹来鉴别三层石墨烯.三层石墨烯一阶插层化合物的拉曼光谱表明,三氯化铁和钾的插层掺杂使得三层石墨烯的层间耦...     

双层石墨烯位于1800—2150cm~(-1)频率范围内的和频拉曼模

文章利用拉曼光谱研究了双层石墨烯在1800—2150 cm-1范围内的和频拉曼模.基于双共振拉曼散射理论,利用多波长激光拉曼散射结合声子色散曲线分别从实验上和理论上分析发现,双层石墨烯在此频率范围内主要存在4个拉曼模,它们主要由LO和LA或iTA按不同共振散射方式所组成的4个和频模,而iTO和oTO参与和频的可能性很小.文章澄清了学术界在1800—2150 cm-1频率范围内和频模的解释,有助于进一步深入理解多层石墨烯在此范围内的和频模.     

负介电常数材料和负磁导率材料的双层结构中电磁波模式分析

研究了双层单负材料结构中电磁波的模式,主要分析了不同模式的产生条件,讨论了这些模式与材料参数之间的关系.当材料参数满足平均介电常数和磁导率为零时出现隧穿模式.当满足波导模产生条件时,波导模式的电磁波在材料两边的半无限真空中以消逝波存在,在双层单负材料的界面处也可以出现较强的局域场.     

Mode transition in homogenous dielectric barrier discharge in argon at atmospheric pressure

The influence of driving frequency on the discharge regime of a homogenous dielectric barrier discharge in argon at atmospheric pressure is studied through a one-dimensional self-consistent fluid model. The simulation results show that the discharge exhibits five notable discharge modes, namely the Townsend mode, stable glow mode, chaotic mode, asymmetric glow, and multiple period glow mode in a broad frequency range. The transition mechanisms of these modes should be attributed to the competition between the applied voltage and the memory voltage induced by the surface charges.     

负介电常数材料和负磁导率材料的双层结构中电磁波模式分析

研究了双层单负材料结构中电磁波的模式,主要分析了不同模式的产生条件,讨论了这些模式与材料参数之间的关系.当材料参数满足平均介电常数和磁导率为零时出现隧穿模式.当满足波导模产生条件时,波导模式的电磁波在材料两边的半无限真空中以消逝波存在,在双层单负材料的界面处也可以出现较强的局域场. 关键词： 单负材料 传播模式 隧穿模式 波导模式     

8mmTE01—HE11高功率模式变换器的研究

从弯曲波纹波导中广义耦合波方程出发，进行数值优化迭代，得到在８ｍｍ波段，ＴＥ０１－ＨＥ１１高功率高效变换器的设计。计算中考虑了金属壁所带来的区分经损耗，并采用了相位重匹配技术以提高转换效率。给出了一组优化设计尺寸及计算结果。     

低差分模式时延少模光纤的有限元分析及设计

针对少模光纤展开研究, 利用Comsol软件计算其模场分布、有效折射率, 进而分析光纤的差分模式时延. 通过分析不同结构参量对模式数量和差分模式时延的影响, 设计出了两种低差分模式时延的少模光纤, 即带有外下陷的渐变式光纤和多阶少模光纤. 波长在1530–1570 nm 范围内, 带有外下陷的渐变式光纤支持四模传输, LP₁₁, LP₂₁, LP₀₂模式的差分模式时延的绝对值小于0.015 ps·m^-1; 多阶少模光纤支持两模传输, LP₁₁的差分模式时延低于0.185 ps·m^-1. 两种少模光纤均具有良好的差分模式时延特性, 适于在模分复用技术中应用.     

8mm TE01–HE11高功率模式变换器的研究

 从弯曲波纹波导中广义耦合波方程出发，进行数值优化迭代，得到在8mm波段，TE₀₁–HE₁₁高功率高效率模式变换器的设计。计算中考虑了金属壁所带来的欧姆损耗，并采用了相位重匹配技术以提高转换效率。给出了一组优化设计尺寸及计算结果。     

用涨落模型解释有关主被动锁模Nd:YAG激光器的若干问题

应用锁模理论的涨落模型分析研究了已报道的若干主被动锁模Nd:YAG激光器的实验现象.对锁模的阈值行为,锁模几率随调制器调制功率的变化规律和系统的稳定性随可饱和吸收染料的相对浓度的变化规律等实验结果从理论上进行了比较成功的解释.     

V波段圆波导TE_(01)模式激励器

V波段圆波导TE01模式激励器由矩形TE10模式到矩形TE20模式变换器和矩形TE20模式到圆波导TE01模式变换器组成。采用H面(磁面)转弯激励的方式实现矩形TE10模式到矩形TE20模式的变换;根据圆波导TE01模式的场分布特性,引入过模波导实现了矩形TE20到圆波导TE01的变换。计算结果表明设计的激励器转换效率在95%以上;模式纯度在98%以上的相对带宽可达4.2 GHz;其中在43.4 GHz处的最大转换效率为99.08%,纯度为99.20%。     

过模波导器件的迭代设计方法

从模式保留和转换的角度, 过模波导器件可分为模式转换器、模式保留器和模式综合器. 传统方法只解决其中一种器件的设计或者对器件的某个指标进行改进. 本文在深入分析耦合波理论之后, 提出了过模波导器件的迭代设计方法, 从原理上解决了过模波导器件的设计问题. 该方法能够统一设计三类过模波导器件, 通过添加不同的结构控制方法, 可得到转换效率更高、带宽更宽、结构更紧凑、满足不同工程需求的器件, 而且还能有效设计一些新型器件. 给出了两个设计实例: 双频TM₀₁–TE₁₁模式变换器和光壁馈源喇叭. 双频TM₀₁–TE₁₁模式变换器的两个工作频点为8.75 GHz和10.3 GHz, 波导半径为16 mm, 在两个频点转换效率为99%以上. 光壁馈源喇叭实现TE₁₁模式向高斯束的转换. CST仿真结果验证了这两个器件设计的正确性和有效性. 关键词： 耦合波理论 模式转换器 模式过渡器 迭代法     

关于激光模谱分析实验模式图的讨论

对近代物理实验中激光模谱分析实验激光模式图的具体表示形式及所表达的物理含义进行了分析及讨论.