稀土元素(La,Y)掺杂GaN的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对稀土元素La,Y单掺杂和La和Y共掺杂GaN的晶格常数、电子结构及光学性质进行了计算与分析.计算结果表明:掺杂改变了GaN的能带结构,未掺杂和Y掺杂形成导带底和价带顶位于G点的直接带隙半导体,而La掺杂和La和Y共掺杂形成导带底位于G点,价带顶位于Q点的间接带隙半导体.可以通过掺杂元素来调制GaN的禁带宽度和带隙类型,掺杂均提高GaN在低能区的静态介电常数、反射率、折射率,使光子的跃迁强度增大,说明稀土元素La,Y掺杂可有效调制GaN的光电性质.     

Mn2+、N2-共掺杂Zn2GeO4晶体电子结构和光学性质的研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对本征Zn2GeO4,Mn2+掺杂Zn2GeO4,Mn2+/N2-共掺杂Zn2GeO4超晶胞进行了几何结构优化,计算了掺杂前后体系的晶格常数、能带结构、态密度和光学性质。结果表明,Mn离子掺入后,Mn离子3d轨道与O离子2p轨道之间有强烈的轨道杂化效应,掺杂系统不稳定,而Mn/N离子共掺后,Mn离子和N离子之间的吸引作用克服了Mn离子之间的排斥作用,能够明显地提高掺杂浓度和体系的稳定性。光学性质计算结果表明,Mn离子与N离子共掺杂能改善Zn2GeO4电子在低能区的光学跃迁特性,增强电子在可见光区的光学跃迁;吸收谱计算结果显示,Mn离子与N离子掺入后体系对低频电磁波吸收增加。     

生长及耗散波色-爱因斯坦凝聚中的怪波

利用达布变换法(Darboux transformation),解析的研究了生长及耗散波色-爱因斯坦凝聚(BEC)中的怪波.通过降维和无量纲化,将描述BEC的Gross-Pitaevskii (GP)方程转化成一维无量纲非线性薛定谔方程.利用达布变换,得到了一维非线性薛定谔方程的怪波解析解.根据解析结果,数值模拟了生长及耗散BEC中怪波的性质.结果表明,BEC中出现了一种典型的双洞怪波,并且BEC生长会延缓怪波的消失,而BEC的耗散会加速怪波的消失.     

phyphox软件介绍及其在物理教学中的应用

全面介绍了基于手机传感器应用的phyphox软件的功能,并对于每种传感器均给出了相应实例来说明并启发其在物理教学中的应用.文章最后尝试总结了phyphox软件的优缺点,并对phyphox在物理教学中的应用前景作了展望和思考,期望对广大物理教师和物理教育研究者提供有益参考.     

MM工质热分解及其对ORC系统影响的研究

热稳定性是限制有机工质在有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)使用的重要因素。硅氧烷类工质具有低毒环保、化学性质稳定等优点,适用于150~350℃热源。本文研究了六甲基二硅氧烷(MM)工质热分解的特点及其对ORC系统的影响,结果表明,MM的热分解产物为硅氧烷类化合物及微量气态小分子碳氢化合物;热分解将导致系统性能下降,分解量足够大时,会出现蒸发器换热不充分导致膨胀机入口处工质干度低于1从而影响机组安全的问题。     

NeuDATool：支持GPU硬件加速和计算机集群跨节点并行的开源中子散射数据分析软件

实验势精修是20世纪80年代英国散裂中子源无定型材料组开发的用于分析中子散射实验数据的软件. 实验势精修的目标是根据中子散射数据重建样品的三维原子结构. 在过去的几十年,实验势精修被广泛用于中子散射实验数据分析,为实验用户提供了可靠的分析结果. 但是实验势精修是基于共享内存并行计算(OpenMP)的Fortran程序,不支持计算机服务器集群跨节点并行加速和GPU加速;这限制了它的分析速度. 随着计算机服务器集群的广泛建设和GPU加速技术的普遍使用,有必要重新编写EPSR程序以提高运算速度. 本文使用面向对象的C++语言,开发了一套实现EPSR算法的开源软件包NeuDATool;软件通过MPI和CUDA C实现了计算机集群跨节点并行和GPU加速. 使用液态水和玻璃态二氧化硅的中子散射实验数据对软件进行了测试. 测试显示软件可以正确重建出样品的三维原子结构;并且模拟体系达到10万原子以上时,使用GPU加速可以比串行的CPU算法提高400倍以上的模拟速度. NeuDATool为中子实验用户尤其是对熟悉C++编程并希望定义特殊分析算法的实验科学家提供了一种新的选择.     

喷流冷却复合陶瓷薄片激光器的热特性仿真分析及实验研究

为分析喷流冷却复合陶瓷薄片激光器的热特性,设计用于冷却复合陶瓷薄片的喷流冷却系统.利用湍流换热理论和计算流体动力学仿真方法建立喷流冷却复合陶瓷薄片激光器的流固耦合热仿真模型,定义评价其冷却能力和冷却均匀性的定量参数.根据该仿真模型得到喷流冷却系统的最优设计参数,并进行实验验证.使用163孔喷板,流量为0.2kg/s,入口温度为20℃,在1200 W泵浦时获得359 W激光输出功率,并测得复合陶瓷薄片上表面的最高温度为92℃.激光输出功率与复合陶瓷薄片上表面温度均与泵浦功率呈近似正线性关系,且温度的实验值与仿真值相符度较高.     

In-situ SiN combined with etch-stop barrier structure for high-frequency AlGaN/GaN HEMT

The etch-stop structure including the in-situ SiN and AlGaN/GaN barrier is proposed for high frequency applications.The etch-stop process is realized by placing an in-situ SiN layer on the top of the thin AlGaN barrier.F-based etching can be self-terminated after removing SiN,leaving the AlGaN barrier in the gate region.With this in-situ SiN and thin barrier etch-stop structure,the short channel effect can be suppressed,meanwhile achieving highly precisely controlled and low damage etching process.The device shows a maximum drain current of 1022 mA/mm,a peak transconductance of 459 mS/mm,and a maximum oscillation frequency(fmax)of 248 GHz.     

Dark energy versus modified gravity: Impacts on measuring neutrino mass

In this paper,we make a comparison for the impacts of smooth dynamical dark energy,modified gravity,and interacting dark energy on the cosmological constraints on the total mass of active neutrinos.For definiteness,we consider theΛCDM model,the w CDM model,the f(R)model,and two typical interacting vacuum energy models,i.e.,the IΛCDM1 model with Q=βHρc and the IΛCDM2 model with Q=βHρΛ.In the cosmological fits,we use the Planck 2015 temperature and polarization data,in combination with other low-redshift observations including the baryon acoustic oscillations,the type Ia supernovae,the Hubble constant measurement,and the large-scale structure observations,such as the weak lensing as well as the redshift-space distortions.Besides,the Planck lensing measurement is also employed in this work.We find that,the w CDM model favors a higher upper limit on the neutrino mass compared to theΛCDM model,while the upper limit in the f(R)model is similar with that in theΛCDM model.For the interacting vacuum energy models,the IΛCDM1 model favors a higher upper limit on neutrino mass,while the IΛCDM2 model favors an identical neutrino mass with the case ofΛCDM.     

An improved evaluation of the neutron background in the PandaX-Ⅱ experiment

In dark matter direct detection experiments,neutron is a serious source of background,which can mimic the dark matter-nucleus scattering signals.In this paper,we present an improved evaluation of the neutron background in the PandaX-II dark matter experiment by a novel approach.Instead of fully relying on the Monte Carlo simulation,the overall neutron background is determined from the neutron-induced high energy signals in the data.In addition,the probability of producing a dark-matter-like background per neutron is evaluated with a complete Monte Carlo generator,where the correlated emission of neutron(s)andγ(s)in the(α,n)reactions and spontaneous fissions is taken into consideration.With this method,the neutron backgrounds in the Run 9(26-ton-day)and Run 10(28-ton-day)data sets of PandaX-II are estimated to be(0.66±0.24)and(0.47±0.25)events,respectively.