基于银纳米线电极-rGO敏感材料的柔性NO2气体传感器

使用银纳米线作为材料制备柔性叉指电极,用还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, rGO)作为气体敏感材料制备出柔性气体传感器,并研究其对二氧化氮气体的响应特性以及柔韧性能.实验结果表明,制备的以银纳米线作为电极的r GO气体传感器可以实现室温下对浓度为5-50 ppm (1 ppm=10^–6)的NO2气体的检测,对50 ppm的NO2的响应能够达到1.19,传感器的重复性较好,恢复率能够保持在76%以上,传感器的灵敏度是0.00281 ppm^-1,对浓度为5 ppm的NO2气体的响应时间是990 s,恢复时间是1566 s.此外,传感器在0°-45°的弯曲角度下仍表现出优异的电学特性与气体传感性能,所制备的器件具有相对稳定的导电性和较好的弯曲耐受性.     

磁性量子元胞自动机拐角结构的理论模拟和实验

磁性量子元胞自动机拐角结构是一种同时含有铁磁耦合和反铁磁耦合的电路. 理论模拟了外加时钟场作用下铸铁磁性材料拐角结构的信号传递. 采用微磁仿真给出了信号传递的磁化演化图, 结果证实了铸铁纳磁体能够实现含有两种冗长耦合结构的稳定转换. 实验制备了相应的拐角结构, 扫描电子显微图和磁力显微图结果显示了成功的电路图案和正确的两种耦合方式信号传递.     

一种新的三维自治混沌系统

通过对蔡氏电路的研究,提出了一种新的混沌系统,并对该系统的基本动力学特性进行了深入研究,得到该系统的Lyapunov指数和Lyapunov维数,给出了相图、Lyapunov指数谱、分岔图、Poincaré映射以及功率谱等.利用OrCAD-PSpice软件设计了该新混沌系统的振荡电路并进行了仿真实验.研究结果表明,该系统与蔡氏电路产生的混沌吸引子并不拓扑等价,且该系统的参数变化范围较大,最大Lyapunov指数接近1,数值仿真和电路系统实验仿真具有很好的一致性,证实了该系统的存在性和物理上可实现性. 关键词： 混沌系统 Lyapunov指数谱 分岔图 电路实现     

线性延时反馈Josephson结的Hopf分岔和混沌化

考虑线性延时反馈控制下电阻-电容分路的Josephson结,运用非线性动力学理论分析了受控系统平凡解的稳定性.理论分析表明,随着控制参数的改变,系统的稳定平凡解将会通过Hopf分岔失稳,并推导了发生Hopf分岔的临界参数条件.对不同参数条件下受控系统的动力学进行了数值分析.结果显示,系统由Hopf分岔产生的稳定周期解,将进一步通过对称破缺分岔和倍周期分岔通向混沌. 关键词： 约瑟夫森结 线性延时反馈 Hopf分岔 混沌     

基于单电子晶体管 - 金属氧化物场效应晶体管电路的离散混沌系统实现

提出了一种利用单电子晶体管与金属氧化物半导体的混合结构(SET-MOS)实现离散混沌系统的方法.研究了两个并联结构的单电子晶体管在电流源偏置下的传输特性,并建立其相应的S形分段线性函数模型.基于该模型实现了一维离散映射系统,分析了它的动力学特性,包括一维映射过程、分岔图和Lyapunov指数等.最后利用SET-MOS混合电路设计出该离散混沌系统的电子电路,验证了理论分析和实现方法的正确性.研究结果表明,该方法不仅可行,而且物理实现结构简单,利于集成. 关键词： 离散映射 Lyapunov指数 分岔 电路实现     

约瑟夫森结无穷维电磁系统中的时空行为分析

针对一类含无损传输线的约瑟夫森结无穷维电磁系统,运用行波理论推导了电压正向行波分量的Poincaré映射关系,并在此基础上建立了传输线沿线电压的离散映射模型。通过数值计算描绘了传输线沿线电压的空间振幅变化图和时空行为发展图,分析了系统的时空行为随参数变化的动态演化过程。结果表明在一定参数条件下,约瑟夫森结无穷维电磁系统中存在着周期和时空混沌等丰富的非线性动力学行为。     

基于钴和坡莫合金纳磁体的全自旋逻辑器件开关特性研究

基于纳磁体动力学和自旋传输机理, 建立了全自旋逻辑(ASL)器件的自旋传输-磁动力学模型. 基于该模型分别研究了钴纳磁体构成的全自旋逻辑(CoASL)器件和坡莫合金纳磁体构成的全自旋逻辑(PyASL)器件在不同沟道长度和电源电压下的开关特性. 结果显示PyASL器件在开关延迟时间和功耗上要小于CoASL器件, 且能可靠工作的最大沟道长度要大于CoASL器件. 另外, 两种ASL器件的开关延迟时间可通过减小沟道长度或增加电源电压来减小; 而功耗可通过减小沟道长度或电源电压来减小. 同时, 减小沟道长度能有效抑制热噪声对开关延迟时间和功耗的影响, 但增大电源电压只能抑制热噪声对开关延迟时间的影响. 上述研究结果将为优化ASL器件磁性材料和器件结构提供重要的参数选择依据.     

石墨烯沟道全自旋逻辑器件开关特性

由于石墨烯的电导率相比典型的金属材料更大,自旋弛豫时间更长,自旋轨道相互作用更弱,从而在相同的注入电流情况下,自旋电流在石墨烯材料中的耗散作用更弱.基于自旋传输和磁化动力学耦合模型,研究了石墨烯沟道全自旋逻辑器件的开关特性.结果显示,在相同的电源电压下和器件尺寸下,石墨烯沟道材料的全自旋逻辑器件磁矩翻转时间比Cu沟道更短,流入输出纳磁体的自旋电流更大.同时,长度越短、宽度越窄的沟道其开关时间更短,功耗更小.在满足磁体磁矩翻转的临界开关电流的情况下,石墨烯沟道的可靠工作长度也显著大于Cu沟道.所以石墨烯材料是相比于金属材料更理想的沟道材料.另外,通过合理选择沟道尺寸,能进一步降低器件开关时间和功耗.上述结论为全自旋逻辑器件的优化设计与应用提供了理论参考.     

一种碳纳米管场效应管半经典模型计算方法

基于弹道输运的碳纳米管场效应管半经典模型求解自洽电势通常采用牛顿-拉夫逊迭代法,每次迭代都需要对态密度方程积分计算,运算量巨大.我们用支持向量回归机近似表达自洽电势与载流子密度之间的关系,不需要反复迭代积分,并用梯度下降法求解自洽电势.仿真结果表明,与牛顿-拉夫逊迭代法比较,该方法精度较高,有效降低了运算量,为今后大规模集成电路中碳纳米管器件的设计和应用奠定理论基础.     

量子细胞神经网络的超混沌特性研究

研究了由量子点细胞自动机构成的量子细胞神经网络的非线性动力学特性.以量子点细胞的极化率和量子相位作为状态变量，对3个细胞耦合的量子细胞神经网络进行了理论分析和计 算机仿真研究.结果表明，该网络系统呈现复杂的混沌动力学行为，混沌振荡产生非常容易. 由数值计算得到的两个最大正Lyapunov指数证实了该系统具有超混沌特性. 关键词： 量子点细胞自动机 极化率 量子细胞神经网络 超混沌