扇形多注强流相对论电子束的产生与传输研究

多注相对论速调管相对于常规相对论速调管, 每注电子束具有更低的导流系数和更低的空间电荷力, 却具有更高的束波转换效率. 本文基于这方面的需求, 通过三维软件模拟与实验研究了扇形多注强流相对论电子束的产生与传输. 通过建立电子枪的三维模型, 分析了阴极端面静电场的分布及其对电子束产生的影响; 通过粒子模拟获得了发射束流, 然后通过粒子跟踪仿真, 得到了电子束在空心漂移管和多扇形孔漂移管中传输的束斑图, 并对其进行了理论分析与解释. 模拟和实验结果表明, 电子束在空心漂移管传输过程中不仅绕束自身中心旋转, 还绕系统的中心旋转, 通过旋转多扇形孔漂移管实现对中的方法可提高传输效率.     

采用Al/TaN叠层电极提高Si基Ge PIN光电探测器的性能

金属与Ge材料接触由于存在强烈的费米钉扎效应, 导致金属电极与n型Ge接触引入较大的接触电阻, 限制了Si基Ge探测器响应带宽. 本文报道了在SOI衬底上外延Ge单晶薄膜并制备了不同台面尺度的Ge PIN光电探测器. 对比了电极分别为金属Al和Al/TaN叠层的具有相同器件结构的SOI基Ge PIN光电探测器的暗电流、响应度以及响应带宽等参数. 发现在Al与Ge之间增加一薄层TaN可有效减小n型Ge的接触电阻, 将台面直径为24 μ的探测器在1.55 μ的波 长和-1 V偏压下的3 dB响应带宽提高了4倍. 同时, 器件暗电流减小一个数量级, 而响应度提高了2倍. 结果表明, 采用TaN薄层制作金属与Ge接触电极, 可有效钝化金属与Ge界面, 减轻费米钉扎效应, 降低金属与n-Ge接触的势垒高度, 因而减小接触电阻和界面复合电流, 提高探测器的光电性能.     

140GHz大功率交错双栅行波管的设计和模拟研究

采用交错双栅结构,结合带状电子注,研究了一种工作在140 GHz频段的大功率行波管. 本振模数值计算表明该结构具有良好的色散特性和耦合阻抗.针对所采用的慢波结构, 提出了慢波过渡结构、输入输出耦合器和集中衰减器,保证了行波管的良好工作. 利用三维大信号模拟计算的方法得到的结果显示,当电子注直流功率为5.115 kW,输入信号功率为0.1 W时, 所研究的行波管能在132-152 GHz范围内提供大于300 W的峰值功率,其中在138 GHz时得到最大功率546 W, 对应增益为37.37 dB.当在0.027-0.46 W内调节输入信号功率,可以保持该行波管在128-152 GHz 频带内得到大于440 W的峰值功率,对应的电子效率大于8.6%. 结果显示该行波管将在大功率短毫米波领域具有重要意义和潜在应用价值.     

铟镓锌氧薄膜晶体管的悬浮栅效应研究

为了避免光照对铟镓锌氧薄膜晶体管(InGaZnO thin film transistors,IGZO TFTs)电学特性的影响,IGZO TFT要增加遮光金属层.本文研究了遮光金属栅极悬浮时,IGZO TFT的输出特性.采用器件数值计算工具TCAD(technology computer-aided design)分析了IGZO层与栅介质层界面处电势分布,证实了悬浮栅(floating gate,FG)IGZO TFT输出曲线的不饱和现象是由悬浮栅与TFT漏端的电容耦合造成.基于等效电容的电压分配方法,提出了悬浮栅IGZO TFT电流的一阶模型.TCAD数值分析及一阶物理模型结果与测试具有较高程度的符合,较完整地解释了悬浮栅IGZO TFT的电学特性.     

高准确度的钙离子光频标

近年来,冷原子技术和激光技术促进了高精度光频标的发展,有望在建立时间基准、推动基础研究和满足国家需求等方面发挥重要的作用.本文介绍了中国科学院武汉物理与数学研究所近年来在高准确度钙离子(~(40)Ca~+)光频标研究方面的进展:采用新的ULE腔系统,实现了729 nm钟跃迁激光器1—100 s的频率稳定度均优于2×10~(-15),通过对外场和环境效应的控制及克服,特别是囚禁离子运动效应的抑制,获得单个钙离子光频标的不确定度优于5.5×10~(-17);通过两台光频标的比对,测得20000 s的稳定度也进入10~(-17)量级;基于高精度钙离子光频标平台,进行了相关精密测量的工作,包括:基于全球定位系统的超高精度远程光频绝对值测量方案,第二次测量了钙离子的光频跃迁绝对值,该测量结果再次被国际时间频率咨询委员会采纳,更新了钙离子的频率推荐值;精确测量了钙离子的钟跃迁魔幻波长,由此提出新型的全光囚禁离子光频标的方法;精密测量了钙离子的亚稳态寿命等参数.以上工作推动了基于冷原子的精密测量工作.     

Modeling the radio and optical/NIR afterglows of GRB 980703: A numerical study

Extensive multi-band afterglow data are available for GRB 980703. Especially, its radio afterglow was very bright and was monitored until more than 1000 days after the trigger time. Additionally, there is no obvious special feature, i.e., no rebrightenings, no plateau, and no special steep decay or slow decay in the multi-band afterglow light curves. All these conditions make GRB 980703 a precious sample in gamma-ray burst research. Here we use the observational data of GRB 980703 to test the standard fireball model in depth. It is found that the model can give a satisfactory explanation to the multi-band and overall afterglow light curves. The beaming angle of GRB 980703 is derived as ∼ 0.23 radian, and the circum-burst medium density is ∼ 27 cm⁻³. The total isotropic equivalent kinetic energy of the ejecta is ∼ 3.8 × 10⁵² ergs. A rest-frame extinction of A _V ∼ 2.5 mag in the host galaxy is also derived.     

Effective control of photoluminescence from ZnO nanowires by a-SiN_x:H decoration

The a-SiN_x:H with a large bandgap of 3.8 eV was utilized to decorate ZnO nanowires. The UV emission from the a-SiN_x:H-decorated ZnO nanowires are greatly enhanced compared with the undecorated ZnO nanowire. The deep-level defect emission has been completely suppressed even though the sample was annealed at temperatures up to 400 °C. The incorporation of H and N is suggested to passivate the defect states at the nanowire surface and thus result in the flat-band effect near ZnO surface as well as reduction of the nonradiative recombination probability.     

基于新物性库的低温回热器REGEN模拟

REGEN程序是用于回热式低温制冷机中回热器部分的仿真模拟软件。在仅内嵌有氦元素工质的基础上,工作新增了包含N2、H2、Ne、Ar和甲烷等13种低温工质的物性库,介绍了其适用温度、压力区间及计算精度等情况。在保留原有氦-4(4He)的基础上补充了当前最新的4He状态方程的研究成果,以此验证了新物性库与原物性库的衔接性和复现性。使用基于新物性库的REGEN3.3a程序对He、H2和Ne为工质的斯特林型脉管制冷机,进行了模拟优化计算并比较了采用不同工质时制冷机的制冷系数。     

γ-LiAlO2上非极性ZnO薄膜制备及其光谱性质研究

利用激光脉冲沉积(PLD)技术在(302)γ-LiAlO₂衬底上成功生长了非极性的a面(1120) ZnO薄膜. 衬底温度为350℃时，薄膜是混合取向(a向和c向)，以c面ZnO为主，且晶粒尺寸分布很宽；提高温度达500℃，薄膜变为单一的(1120)取向，摇摆曲线半高宽0.65°，晶粒尺寸分布趋窄，利用偏振透射谱可以明显看出其面内的各向异性. 衬底温度650℃下制备的样品晶粒继续长大，虽然摇摆曲线半高宽变大，但光致发光谱(PL)带边发射峰半高宽仅为105meV，比在350℃，500℃下制备的样品小1/5. 关键词： 非极性ZnO 2')" href="#">γ-LiAlO₂ PLD 透射谱     

一维液态泡沫渗流实验研究及表面能和粘性耗散分析

液态泡沫由大量气泡密集堆积在微量表面活性剂溶液中形成，是远离平衡态的软物质. 泡沫强制渗流在微观上是指以恒定流率输入的液体在气泡间隙内的微流动过程，是影响泡沫稳定的主要因素之一. 采用在表面活性剂溶液中添加微量色素以显示泡沫中液体流动的方法，确定了透射率与液体分率的对应关系，测量得到了一维液态泡沫强制渗流中渗流波传播规律以及液体分率的演变规律；理论推导了泡沫基本单元，即开尔文单元结构(Kelvin cell)的粘性耗散能表达式，并依据Surface Evolver软件计算得到了不同液体分率时开尔文单元结构对应的的表面能，并计算出了与实验系统对应的开尔文单元结构的表面能和粘性耗散. 基于开尔文单元结构内液体分率演变的准静态假设，分析了表面能和粘性耗散的演变规律.