Role of cross section on the stability and electronic structure of Ag-doped ZnO nanowires

Semiconductor nanowires (NWs) exhibit tunable physical properties intrinsically related to their reduced dimensionality, quantum size effect, morphology, and surface effects. By using density functional theory, we investigated the cross-sectional effect on the electronic structure of Ag-doped ZnO NWs. Three types of NWs have been considered: hexagonal cross-sectional ZnO NWs with zigzag and armchair surfaces, respectively, and triangular cross-sectional ZnO NW with zigzag surface. The results show that Ag prefers to substitute surface Zn atoms and induces typical p-type characteristic for all kinds of NWs. Moreover, single Ag doping could create a much shallower acceptor with a smaller hole effective mass in triangular ZnO NW than in the two hexagonal ZnO NWs. With the increase of Ag concentration, the p-type doping becomes much less effective overall. However, double Ag substituting in the zigzag surface of triangular ZnO NW improves the p-type properties, while substituting in the angle site seriously damage the p-type conduction. As the triangular ZnO NWs and prismatic ZnO nanoparticles have been synthesized recently, on the basis of our results, we expect that effective p-type could be achieved via incorporating Ag in triangular ZnO NWs experimentally.     

Achromatic terahertz quarter-wave retarder in reflection mode

A compact achromatic quarter-wave retarder (QWR) operating in reflection mode is designed for using in terahertz region. It is a composite device utilizing form birefringence and Fabry–Pérot (FP) interference. Under illumination of plane waves with incidence angle of 45°, from 1.8 THz to 2.8 THz, the QWR achieved only ±2° variation around 90° phase retardation, enlarging the working bandwidth of ordinary QWR greatly. An analytical model combining transmission-line (TL) theory with effective medium theory (EMT) is presented and results agree well with the time-consuming numerical calculation. The 38 μm thick construction is simple and easy for fabrication by the existing lithographic technique and a promising application in terahertz or other frequency region is believed.     

基于辐照前1/f噪声的金属-氧化物-半导体场效应晶体管潜在缺陷退化模型

基于金属-氧化物-半导体-场效应管(MOSFET)辐射损伤的微观机理,推导出了MOSFET经历辐照之后氧化层空穴俘获与阈值电压漂移之间关系的表达式.又根据MOSFET中1/f噪声产生的微观机理,建立了辐照之前MOSFET的1/f噪声功率谱幅值与阈值电压漂移量之间的定量关系,并通过实验予以验证.结果表明,辐照之前的1/f噪声功率谱幅值与辐照之后的阈值电压漂移量存在正比例关系,阈值电压漂移量可以反映出MOSFET内部的潜在缺陷的退化程度,因此,该模型有助于利用1/f噪声参量来表征MOSFET内部潜在缺陷的数量和严重程度.     

1064 nm激光对中性密度滤光片的损伤机理研究

中性密度滤光片的典型结构是在K9玻璃上镀金属膜,来实现对激光的有效吸收.由于损伤阈值较低,严重限制了其在高能激光系统中的应用.实验研究了较高激光能量密度下滤光片的损伤形貌和损伤机理.损伤形貌的变化特征是:随着激光能量密度的增加,滤光片先出现损伤点,后以损伤点为中心产生裂纹,且裂纹长度逐渐变长,最终连接成线状和块状,导致大面积的薄膜脱落.建立了缺陷吸收激光能量升温致中性密度滤光片表面薄膜损伤的模型,计算了薄膜表面的温度和应力分布,讨论了薄膜表面不均匀温升造成的径向、环向和轴向热应力分布.理论分析显示:环向应力是造成薄膜沿径向产生裂纹的主要原因.当激光能量密度大于约2.2 J/cm²,杂质粒子半径大于140 nm且相邻杂质粒子之间的距离小于10 μ m时,裂纹才能大量连接起来引起薄膜的大面积脱落.     

β型烧绿石氧化物超导体AOs2O6 (A=K, Rb) 的 声子软化与超导电性

运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究两种β 型烧绿石氧化物超导体AOs₂O₆(A=K, Rb) 的结构稳定性, 声子软化以及与超导电性的关系. 通过计算发现, AOs₂O₆中碱金属原子A(=K, Rb) 沿〈111〉 晶向具有不稳定性, 且以K原子的不稳定性更为突出. 同时, 计算得到的KOs₂O₆在布里渊区中心的声子频率普遍比RbOs₂O₆的低, 使得KOs₂O₆的电声子耦合常数比RbOs₂O₆的大. 本文计算结果表明, 较小的碱金属原子K位于较大的氧笼子中, 活动性较强, 导致声子的软化, 是引起KOs₂O₆具有较强的电声子耦合及较高的超导转变温度的根本原因. 这些结果对解释两种β 型烧绿石氧化物超导体AOs₂O₆(A=K, Rb) 的超导电性具有重要意义.     

第一性原理研究bct-C4碳材料的强度性质

本文采用第一性原理方法,分析了bct-C4碳材料的力学性质,尤其是抗压强度性质,并在研究中分析了在压缩过程中bct-C4碳的 键长随压缩应变的变化规律.计算结果表明, bct-C4碳材料不仅具有优秀的弹性性质和硬度性质,也具有优秀的强度特性, 其沿[100]晶向的抗压强度高于金刚石6.9%.本文的工作表明, bct-C4碳是一种高强度的碳同素异形体, 可以用于压缩包括金刚石在内的各种物质,并可用于研究物质在高压下的结构变化以及力、电学等性质. 同时,作为一范例,本文研究同样可以为寻找力学性质超越金刚石的物质提供参照.     

AD95陶瓷的层裂强度及冲击压缩损伤机理研究

采用激光位移干涉测试技术测量了AD95 陶瓷在一维应变冲击压缩下的自由面或样品/窗口界面粒子速度剖面, 确定了层裂强度及其与加载应力的变化关系, 在此基础上讨论了冲击压缩损伤程度与加载应力的关系. 研究结果表明: AD95陶瓷发生冲击压缩损伤的阈值应力约为3.7 GPa, 小于其雨贡纽弹性极限(HEL, 约5.47 GPa); 小于阈值应力不发生冲击压缩损伤, 层裂强度随加载应力的增加逐渐增大; 大于阈值应力冲击压缩损伤快速发展, 层裂强度迅速降低; 在HEL附近层裂强度降低到零, 丧失了抗拉能力, 表明材料发生了严重的冲击压缩损伤.     

纳米Cu颗粒等温晶化过程的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法和镶嵌原子势,模拟了500个Cu原子(简称Cu₅₀₀) 组成的纳米颗粒的等温晶化过程.利用修正的均方位移、键对分析技术和内在结构(IS) 等方法对该过程中的结构和动力学行为进行分析研究.结果显示:与块体金属不同的是, Cu₅₀₀纳米颗粒在某一温度保温时,其晶化时间并不是一个定值, 而是存在一个统计分布,并且保温温度越低其晶化时间的分布范围越广, 最长晶化时间越长.在低温晶化时, Cu₅₀₀经历了一系列中间构型的转变才达到晶态, 表现出多步晶化的特征.文章作者研究了颗粒的初始构型对晶化进程的影响, 发现颗粒的初始结构特征和能量状态对其随后的晶化过程有着重要的影响, 同一温度下,颗粒初始构型的IS能量越低其晶化时间越长,这一点在低温时尤其明显.     

翼前缘层板对流冷却结构的防热效果分析

针对飞行器高超声速飞行时严重的气动加热环境, 设计一种层板对流冷却结构对翼前缘进行热防护. 提出一种壁面冷却效率参数η, 并运用流固耦合的分析方法, 研究了对流冷却结构在特定条件下的冷却效果, 其中采用水冷时头部冷却效率η 值最低为0.25. 研究表明, 对流结构冷却效果与内部冷却槽道深宽比γ 有重要关系, η值随γ 的增大而增大至一个稳定值, 此时冷却效果达到饱和, 若此时γ 继续增加则可能出现不利于冷却的现象. 冷却效果η随着前缘头部半径的减小而减弱. 研究还表明, 当层板对流冷却结构和材料固定时, η 值随冷却剂流量增加而增大, 并逐渐趋近至一个稳定值, 而冷却槽道进出口压差急剧增大. 因此需要综合考虑提高流量给供给系统带来的压力, 选取最佳流量值以达到相对较好的冷却效果. 对于材料而言, 内部冷却通道和外部耐热层都应选择导热系数较高的材料, 能够强化结构传热增强冷却效果.     

基于1/f噪声变化的pn结二极管辐射效应退化机理研究

基于pn结二极管辐射效应退化机理中位移效应和电离效应之间的关系, 并结合pn结二极管辐射退化的噪声机理, 得到了pn结二极管辐射诱导低频噪声的变化规律, 发现两种效应引起的二极管噪声变化规律之间的不一致性. 根据实验得到的噪声变化规律, 判断出了辐射应力条件下两种效应之间的关系, 很好地解释了实验中出现的不符合原有理论解释的现象, 对器件加固的研究有着重要意义.