Intrinsic Entropy of Squeezed Quantum Fields and Nonequilibrium Quantum Dynamics of Cosmological Perturbations

Density contrasts in the universe are governed by scalar cosmological perturbations which, when expressed in terms of gauge-invariant variables, contain a classical component from scalar metric perturbations and a quantum component from inflaton field fluctuations. It has long been known that the effect of cosmological expansion on a quantum field amounts to squeezing. Thus, the entropy of cosmological perturbations can be studied by treating them in the framework of squeezed quantum systems. Entropy of a free quantum field is a seemingly simple yet subtle issue. In this paper, different from previous treatments, we tackle this issue with a fully developed nonequilibrium quantum field theory formalism for such systems. We compute the covariance matrix elements of the parametric quantum field and solve for the evolution of the density matrix elements and the Wigner functions, and, from them, derive the von Neumann entropy. We then show explicitly why the entropy for the squeezed yet closed system is zero, but is proportional to the particle number produced upon coarse-graining out the correlation between the particle pairs. We also construct the bridge between our quantum field-theoretic results and those using the probability distribution of classical stochastic fields by earlier authors, preserving some important quantum properties, such as entanglement and coherence, of the quantum field.     

两相流有限穿越可视图演化动力学研究

针对小管径两相流流动特性, 全新优化设计弧形对壁式电导传感器. 通过动态实验在获取传感器测量信号的基础上, 采用有限穿越可视图理论构建对应于不同流型的两相流复杂网络. 通过分析发现, 有限穿越可视图网络异速生长指数和网络平均度值的联合分布可实现对小管径两相流的流型辨识; 有限穿越可视图度分布曲线峰值可有效刻画与泡径大小分布相关的流动物理结构细节特征; 网络平均度值可表征流动结构的宏观特性; 网络异速生长指数对流体动力学复杂性十分敏感, 可揭示不同流型演化过程中的细节演化动力学特性. 两相流测量信号的有限穿越可视图分析为揭示两相流流型的形成及演化动力学机理提供了新途径. 关键词： 两相流 复杂网络 有限穿越可视图 网络异速生长指数     

水体重金属激光诱导击穿光谱定量分析方法对比研究

建立了适用于激光诱导击穿光谱探测的多元线性回归、神经网络回归和支持向量机回归三种定量反演算法模型, 以水体重金属Ni为例进行了回归实验测试和对比分析. 多元线性回归、神经网络回归和支持向量机回归的平均相对标准偏差分别为7.60%, 4.86%, 2.35%; 最大相对标准偏差分别为23.35%, 15.20%, 8.29%; 平均相对误差分别为25.98%, 10.58%, 2.72%, 最大相对误差分别为116.47%, 47.38%, 9.89%. 研究为进一步实现水中痕量金属元素的快速定量分析提供了方法和数据参考. 关键词： 光谱学 激光诱导击穿光谱 支持向量机回归 重金属     

基于超声分子束和普通充气的聚变等离子体密度反馈实验研究

本文介绍了全超导托卡马克装置EAST实验中等离子体密度反馈的方法和结果. EAST密度反馈采用普通充气 (gas puffing) 和超声分子束 (supersonic molecule beam injection, SMBI) 在放电过程中反馈进气, 获得稳定、预期的等离子体密度. 典型的一天放电实验中, 每次放电的充气量和壁滞留的变化可分为两个阶段: 第一阶段为初始约20次放电, 该阶段充气量非常高且呈指数趋势下降, 粒子滞留率为80%–90%, 壁滞留迅速上升. 第二阶段为随后的约50次放电, 该阶段充气量较小且保持稳定, 粒子滞留率为50%–70%, 壁滞留缓慢上升. SMBI的加料效率为15%–30%, 延迟时间小于5 ms. 因此使用SMBI 进行密度反馈效果优于gas puffing反馈, 相同条件下前者充气量较后者减少了～ 30%, 壁滞留减少了～ 40%, 再循环系数也相应减少. gas puffing反馈时, 采用脉宽调制模式效果优于脉幅调制模式. SMBI密度反馈可以作为未来EAST长脉冲高参数放电的主要手段之一. 关键词： 密度反馈 超声分子束 再循环 壁滞留     

氧化锌锡作为电子传输层的量子点发光二极管

本文研究了以胶状量子点作为发光层和有机/无机混合材料作 为电子-空穴传输层的电致发光二极管器件. CdSe 量子点以薄膜的形式夹在无机氧化锌锡电子传输层和有机TPD空穴传输层中间构成三明治结构. 氧化锌锡电子传输层采用磁控溅射实现, 有机TPD空穴传输层和量子点发光层则采用旋涂的方法制备, 得到的QD-LEDs器件结构界面陡峭、表面平整. 光电特性表征结果显示器件的电致发光具有良好的单色性、低的开启电压, 利 用具有高电子迁移率和低载流子浓度的无机氧化锌锡薄膜作为电子传输层可 以实现器件在大气环境下稳定、明亮的电致发光. 本文分析了器件的工作机理并通过改变氧化锌锡的电导率达到控制器件中电子和空穴的注入比的目的, 优化了器件的光电性能. 关键词： 量子点 氧化锌锡 电致发光 电子传输层     

国产六面顶压机多晶种法合成宝石级金刚石单晶

对国产六面顶压机平台下使用多晶种法合成宝石级金刚石单晶进行了系统的研究. 通过合理调整温度梯度法的合成腔体组装, 采用多晶种法, 探索多晶种法金刚石合成的压力和温度区间, 在单个合成腔体内放置3–5颗金刚石晶种, 成功合成出多颗(3–5)优质Ib型宝石级金刚石单晶. 多颗晶种的引入, 单次实验合成的多个金刚石晶体晶形及品质一致; 同时, 晶体的整体生长速度也有明显的增大. 多晶种法金刚石单晶合成的研究, 可以有效地利用腔体空间、提高单次金刚石单晶合成的效率, 解决压机大型化下高温高压资源利用率低的问题; 同时, 为宝石级金刚石单晶商业化生产提供重要的依据. 关键词： 金刚石 国产六面顶 多晶种 温度梯度法     

FeMn掺杂AlN薄膜的制备及其特性研究

采用直流磁控共溅射技术, 以Ar与N₂为源气体, 硅片为衬底成功地制备了Fe, Mn掺杂AlN薄膜. 利用X射线衍射和拉曼光谱研究了工作电流、靶基距离等工艺参数的改变对薄膜结构的影响. 利用扫描电子显微镜和能谱分析仪对薄膜的表面形貌和组成成分进行了分析. 利用振动样品磁强计在室温下对Fe, Mn掺杂AlN薄膜进行了磁性表征. Mn掺杂AlN薄膜表现出顺磁性的原因可能是由于Mn掺杂浓度较高, 在沉积过程部分Mn以团簇的形式存在, 反铁磁性的Mn团簇减弱了体系的铁磁交换作用. Fe掺杂AlN薄膜表现出室温铁磁性, 这可能是AlFeN三元化合物作用的结果. 随着Fe 掺杂AlN薄膜中Fe原子浓度从6.81%增加到16.17%, 其饱和磁化强度M_s由0.27 emu·cm^-3逐渐下降到0.20 emu·cm^-3, 而矫顽力H_c则由57 Oe增大到115 Oe (1 Oe=79.5775 A/m), 这一现象与Fe离子间距离的缩短及反铁磁耦合作用增强有关. 关键词： 直流磁控共溅射 氮化铝薄膜 结构 磁性     

荷控忆阻器等效电路分析模型及其电路特性研究

忆阻器是物理上新实现的具有记忆特性的基本二端电路元件. 根据φ-q关系式的泰勒级数形式构建了荷控忆阻器等效电路分析模型, 以三次非线性荷控忆阻器模型为例, 对不同参数条件下的荷控忆阻器进行了伏安关系、有无源性等电路特性的理论分析. 结果表明: 荷控忆阻器的伏安关系具有斜体“8”字形紧磁滞回线特性, 随其参数符号的不同, 荷控忆阻器呈现出无源性和有源性, 导致其电路特性发生相应的变化; 相比无源荷控忆阻器, 有源荷控忆阻器更适用于作为二次谐波信号产生电路使用. 制作了荷控忆阻器特性分析等效电路的实验电路, 实验测量结果很好地验证了理论分析结果. 关键词： 荷控忆阻器 等效电路 伏安关系 电路特性     

异质多晶SiGe栅应变Si NMOSFET物理模型研究

结合了“栅极工程”和“应变工程”二者的优点, 异质多晶SiGe栅应变Si MOSFET, 通过沿沟道方向使用不同功函数的多晶SiGe材料, 在应变的基础上进一步提高了MOSFET的性能. 本文结合其结构模型, 以应变Si NMOSFET为例, 建立了强反型时的准二维表面势模型, 并进一步获得了其阈值电压模型以及沟道电流的物理模型. 应用MATLAB对该器件模型进行了分析, 讨论了异质多晶SiGe栅功函数及栅长度、衬底SiGe中Ge组分等参数对器件阈值电压、沟道电流的影响, 获得了最优化的异质栅结构. 模型所得结果与仿真结果及相关文献给出的结论一致, 证明了该模型的正确性. 该研究为异质多晶SiGe栅应变Si MOSFET的设计制造提供了有价值的参考. 关键词： 异质多晶SiGe栅 应变Si NMOSFET 表面势 沟道电流     

Magnetic resonance image reconstruction using trained geometric directions in 2D redundant wavelets domain and non-convex optimization

Reducing scanning time is significantly important for MRI. Compressed sensing has shown promising results by undersampling the k-space data to speed up imaging. Sparsity of an image plays an important role in compressed sensing MRI to reduce the image artifacts. Recently, the method of patch-based directional wavelets (PBDW) which trains geometric directions from undersampled data has been proposed. It has better performance in preserving image edges than conventional sparsifying transforms. However, obvious artifacts are presented in the smooth region when the data are highly undersampled. In addition, the original PBDW-based method does not hold obvious improvement for radial and fully 2D random sampling patterns. In this paper, the PBDW-based MRI reconstruction is improved from two aspects: 1) An efficient non-convex minimization algorithm is modified to enhance image quality; 2) PBDW are extended into shift-invariant discrete wavelet domain to enhance the ability of transform on sparsifying piecewise smooth image features. Numerical simulation results on vivo magnetic resonance images demonstrate that the proposed method outperforms the original PBDW in terms of removing artifacts and preserving edges.