Effect of O–O bonds on p-type conductivity in Ag-doped ZnO twin grain boundaries

Based on density functional theory, first-principles calculation is applied to study the electronic properties of undoped and Ag-doped Zn O-Σ7(12ˉ30) twin grain boundaries(GBs). The calculated result indicates that the twin GBs can facilitate the formation and aggregation of Ag substitution at Zn sites(AgZn) due to the strain release. Meanwhile, some twin GBs can also lower the ionization energy of AgZn. The density of state shows that the O–O bonds in GBs play a key role in the formation of a shallow acceptor energy level. When AgZnbonds with one O atom in the O–O bond, the antibonding state of the O–O bond becomes partially occupied. As a result, a weak spin splitting occurs in the antibonding state, which causes a shallow empty energy level above the valence band maximum. Further, the model can be applied to explain the origin of p-type conductivity in Ag-doped Zn O.     

基于锁模光学频率梳的高速数据传输

大数据时代网络数据流量的爆炸式增长给通信系统的容量和数据传输速率带来极大的挑战.本文基于锁模光学频率梳的宽光谱范围和高相位相干性提出了一种高频正交幅度调制信号生成方法,通过电光调制器对光学频率梳进行幅度相位整形并下变频至射频域,生成携带编码信息的高速、高阶、低相位噪声的调制信号,再结合锁模光学频率梳窄线宽、多波长的特性,仅使用单个激光器即可实现基于波分复用技术的大规模并行高速通信.仿真验证了该方案的可行性,随后在100 m的自由空间光链路中使用光子微波信号进行16元正交幅度调制通信实验,实现了误码率低于10^-6的14 Gbit/s数据传输.     

基于动态本构模型的整流罩铰链系统自冲击分析

整流罩铰链系统结构分析是大型整流罩分离分析的重要环节,也是国内新一代运载火箭研制过程中的关键技术之一。基于30CrMnSiA和ZTC4-1的力学性能试验研究,得到材料的动态本构模型,并建立整流罩及动态本构模型下的铰链系统有限元模型。通过非线性显式动力学分析方法,对铰链系统自冲击过程进行仿真,得到冲击作用下铰链系统的应力和应变情况,并通过内力分析得到自冲击过程中铰链系统的主要内力形式。最后,通过比较铰链系统动态本构与准静态本构下的自冲击响应,验证并说明了动态本构模型对铰链系统自冲击仿真的影响。计算结果表明,自冲击作用会使铰链系统发生塑性变形,且动态本构模型有利于反映真实结果,为新一代运载火箭的研制提供一定的参考价值。     

基于CSA-SQP的预测控制器参数整定研究

针对预测控制器参数整定困难, 提出了一种基于克隆选择和序列二次规划的预测控制器参数整定算法, 建立了一个基于免疫原理和序列二次规划算法进行控制器参数整定的机制, 并给出了参数整定问题中的抗原、抗体及亲和力的定义. 在此基础上, 针对系统的不确定性干扰, 构造了基于事件触发的参数调整框架. 最后, 将算法应用于仿真实验, 通过与设定值控制结果的对比, 证明所提出的预测控制器参数整定方法是有效的.     

Equilibrium dynamics of the sub-Ohmic spin-boson model under bias

Using the bosonic numerical renormalization group method, we studied the equilibrium dynamical correlation function C(ω) of the spin operator σ_z for the biased sub-Ohmic spin-boson model. The small-ω behavior C(ω) ∝ω~s is found to be universal and independent of the bias ε and the coupling strength α(except at the quantum critical point α = αc and ε = 0). Our NRG data also show C(ω) ∝χ~2ω~s for a wide range of parameters, including the biased strong coupling regime(ε = 0 and α α_c), supporting the general validity of the Shiba relation. Close to the quantum critical point αc,the dependence of C(ω) on α and ε is understood in terms of the competition between ε and the crossover energy scale ω_0~*of the unbiased case. C(ω) is stable with respect to ε for ε《ε~*. For ε》ε~*, it is suppressed by ε in the low frequency regime. We establish that ε~*∝(ω_0~*)~(1/θ)holds for all sub-Ohmic regime 0≤s 1, with θ = 2/(3s) for 0 s≤1/2 and θ = 2/(1 + s) for 1/2 s 1. The variation of C(ω) with α and ε is summarized into a crossover phase diagram on the α–ε plane.     

GGA+U方法研究ZnO孪晶界对V_(Zn)-N_O-H复合体对p型导电性的影响

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波赝势方法,探究四种ZnO-Σ7(1230)孪晶界中V_(Zn)-N_O-H复合体的电子结构和p型导电机理.计算结果表明,在ZnO-Σ7(1230)孪晶界中,N掺杂后会与锌空位(V_(Zn))、氢填隙(Hi)等点缺陷结合,进而形成V_(Zn)-N_O-H复合体,并出现在孪晶中的晶格应变集中区.此外,四种孪晶界中孪晶GB7a有利于V_(Zn)-N_O-H离化能降低,从而使其表现出浅受主特征.分析显示特殊的孪晶结构导致了氮替位(N_O)与近邻的O原子间距离缩短,阴离子之间发生相互作用,导致禁带中的空带能级下降,降低了电子跃迁所需能量.这一结果也说明GB7a孪晶界中的V_(Zn)-N_O-H可能成为N掺杂ZnO材料的p型导电的来源之一.     

掺钕微球的受激辐射激光和自受激拉曼散射

采用溶胶-凝胶法在SiO_2微球表面覆盖上一薄层Nd~(3+)掺杂SiO_2,并经电极放电熔融后形成表面光滑的高Q值微球.采用锥光纤将808 nm的抽运激光耦合入钕离子掺杂的高Q值微球形成回廊模,激发产生了1080—1097 nm波段受激辐射激光.由于所产生的激光有足够高的功率密度,在高Q SiO_2微球中激发产生了波长为1120—1143 nm一级自受激拉曼散射激光.推导了锥光纤掺钕微球组合的自受激拉曼散射的输出功率和阈值公式.描述了输出激光的特性:阈值、输出功率、线宽、边模抑制比.     

反应物分子初始振动激发对H+CH~+→C~++H_2反应的影响

在CH_2~+体系的电子基态势能面上运用准经典轨线方法,研究了当碰撞能E=500 me V时,反应物分子的振动激发对H(~2S)+CH~+(X~1Σ~+)→C+(~2P)+H_2(X1_gΣ~+)反应的反应概率、反应截面和立体动力学性质的影响.分别计算了两矢量相关k-j′的P(θ_r)分布,三矢量相关k-k′-j′的P(φr)分布以及反应产物的四个极化微分截面.结果表明,产物分子转动角动量不仅在Y轴方向有取向效应,还定于Y轴的正方向.并且发现,随着振动量子数的增加,对反应体系产物分布的影响就越明显.     

面阵探测下的污染云团红外光谱仿真

研究污染云团的红外光谱仿真,对于利用仿真光谱进行光谱识别的算法研究十分重要.在单元探测器探测方式下污染云团的红外光谱仿真研究取得了一定成果,并且已经被应用于识别算法的研究工作中.针对基于成像光谱仪的污染云团识别算法研究缺乏实测数据的问题,利用具有高仿真精度的基于物理模型的污染云团扩散模型及其仿真结果网格化的特点,研究相应的云团红外光谱仿真多层模型,提出了面阵探测方式下污染云团红外光谱的仿真方法,生成了同时具有光谱维和空间维信息的数据立方体,为该研究领域提供了新的研究方法.提出的面阵探测方式下的污染云团红外光谱仿真直观地反映了污染云团的扩散,提供了完备且符合实际情况的污染云团红外光谱立方体数据,对于提高和完善红外光谱识别算法具有重要意义.     

金属原子修饰石墨烯体系催化性能的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了单个CO 和O2气体分子在金属原子修饰石墨烯表面的吸附和反应过程. 结果表明: 空位缺陷结构的石墨烯能够提高金属原子的稳定性, 金属原子掺杂的石墨烯体系能够调控气体分子的吸附特性. 通入混合的CO和O2作为反应气体, 石墨烯表面容易被吸附性更强的O2分子占据, 进而防止催化剂的CO 中毒. 此外, 对比分析两种催化机理(Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal)对CO氧化反应的影响. 与其它金属原子相比, Al原子掺杂的石墨烯体系具有极低的反应势垒(< 0.4 eV), 更有助于CO氧化反应的迅速进行.