量子受限效应和对称性效应对硅光子晶体禁带的影响

光子晶体不仅可以用来调控自发辐射, 还可以用来控制光的传输和局域. 采用平面波展开法进行模拟计算, 分析硅背景下的二维正方、三角晶格光子晶体散射基元的形状和空间取向对光子禁带的影响. 计算结果表明: 对称性和量子受限效应之间的竞争是导致光子晶体禁带宽度发生变化的原因.     

单轴应变硅N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管电容特性模型

电容特性模型是单轴应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管(Si MOSFET)和电路进行瞬态分析、交流小信号分析、噪声分析等的重要基础. 本文首先建立了单轴应变Si NMOSFET 的16 个微分电容模型, 并将微分电容的仿真结果与实验结果进行了比较, 验证了所建模型的正确性. 同时对其中的关键性栅电容C_gg 与应力强度、偏置电压、沟道长度、栅极掺杂浓度等的关系进行了分析研究. 结果表明, 与体硅器件相比, 应变的引入使得单轴应变Si NMOSFET器件的栅电容增大, 随偏置电压、沟道长度、栅极掺杂浓度的变化趋势保持不变.     

基于电子顺磁共振的锶铁氧体磁特性研究

为了研究配料、温度、氧环境和掺杂等条件对锶铁氧体的磁性能的影响问题, 利用溶胶-凝胶法制备了锶铁氧体粉末, 建立了一种基于电子顺磁共振技术研究锶铁氧体粉末的磁特性的方法. 用电子顺磁共振波谱仪对烧结后的产物进行测试发现: 400 ℃预烧下, 锶铁摩尔比为1:9时, 中间产物顺磁相α-Fe₂O₃含量最多, 高于400 ℃时其含量减少, 亚铁磁相增加, 并确定最佳煅烧温度介于800-900 ℃. 这是由于外磁场和其他磁场综合作用产生亚铁磁相, 进而产生较强的磁矩相互作用所致. 结合工业实际应用, 发现缺氧退火环境下, 顺磁相α-Fe₂O₃含量较大, 不利于亚铁磁相生成; X-射线衍射(XRD)表征结果表明: 除了少量杂相, 其余均为顺磁相和亚铁磁相; 电子顺磁共振谱和XRD 谱检测结果综合表明, 锶铁摩尔比为1:9时, 最终产物的顺磁相含量最少, 亚铁磁相含量最多, 磁性最强; 毫特斯拉计的剩磁检测结果也证实了上述结果. 掺杂实验发现镧离子占锶镧总摩尔数的20% 至30% 时, 能够有效降低顺磁相的产生, 增强最终产物的亚铁磁性.     

基于高级统计能量分析的周期加筋板振动特性研究

统计能量分析(statistical energy analysis, SEA)是复杂耦合系统中、高频动力学特性计算的有力工具. 本文以波传播理论和SEA的基本原理为基础, 研究周期加筋板中弯曲波传播特性. 分析了周期结构的频率带隙特性和加强筋对板上弯曲波的滤波特性对SEA计算结果的影响规律, 发现经典SEA由于忽视了加筋板中物理上不相邻子系统间存在的能量隧穿效应, 而导致响应预测结果产生最高近 40 dB的误差. 为了解决这一问题, 本文应用高级统计能量分析(advanced statistical energy analysis, ASEA)方法, 考虑能量在不相邻子系统间的传递、转移和转化的物理过程, 从而大幅提高子系统响应的预测精度, 将误差在大部分频段降低至小于5 dB. 设计了模拟简支边界条件的加筋板振动测试实验装置, 实验测试结果与有限元结果符合较好, 对理论模型进行了验证.     

用四台阶相位板产生涡旋光束

涡旋光束的产生与应用是当前光学领域的研究热点. 利用傅里叶级数展开法分析了四台阶相位板的相位结构, 发现四台阶相位板可看作是由一系列不同拓扑荷数的螺旋相位板所组成, 用线偏振光直接照射相位板时, 将产生多级衍射光波, 各级衍射光均为不同拓扑荷数的涡旋光波, 由于多级衍射光波间的干涉导致光强分布偏离轴对称分布, 因而与涡旋光波有一定差距. 在此基础上, 提出了用四台阶相位板产生涡旋光束的新方案, 借助于Mach-Zehnder 干涉仪光路, 两块四台阶相位板产生的衍射光干涉叠加, 通过调节干涉仪光路的相位差, 使一部分衍射级干涉相消, 另一部分衍射级干涉相长, 相互加强, 从而把线偏振光转换为涡旋光束. 数值模拟计算了几种周期数不同的四台阶相位板衍射光强和角动量分布, 并与螺旋相位板进行比较, 证明用简单的四台阶相位板不仅能够获得与用螺旋相位板相同的涡旋光束, 而且可以用周期数较小的四台阶相位板产生具有大拓扑荷数的涡旋光束, 降低了制作相位板的难度.     

硅基槽式微环谐振腔型偏振解复用器全矢量分析

提出一种紧凑型偏振解复用器, 其中两条常规硅基波导作为输入/输出信号通道, 居于其中的槽式微环谐振腔用于偏振态/波长选择组件. 采用全矢量频域有限差分法详细分析了硅基常规及槽波导的模式特性, 结果发现其横磁模的模场布及其有效折射率相似, 而其横电模相应的特性则差异明显, 结果输入横磁模能够在谐振工作波长下从下路端口输出, 而输入横电模与微环耦合可以忽略, 直接从直通端口输出, 从而实现两偏振态的高效分离. 采用全矢量时域有限差分法详细分析了该偏振解复用器的光波传输特性, 结果表明, 当微环半径为3.489 μm时, 在1.55 μm工作波长下, 横磁模与横电模的消光比与插入损耗分别为 ～ 26.12 (36.67) dB与 ～ 0.49 (0.09) dB. 另外, 论文详细讨论了器件关键结构参数的制作容差, 并给出了输入模场在器件中的传输演变情况.     

双壳层靶丸金属层电沉积装置设计

设计了一种新型双壳层靶丸金属层电沉积装置,借助计算机模拟了其设计原理,分析了微球的运动及镀层的生长模式,介绍了其各部分结构和功能。借助理论计算,确定了镀槽的整体尺寸,其中槽体半径确定为5cm。镀槽的特殊结构使微球上部镀层沉积速度较快,结合小球的自转及围绕圆柱体的公转运动实现镀层均匀沉积。镀液及微球的运动模式使镀液流速合并了主盐浓度、小球平动速度、小球转动速度三个关键参数,简化了对沉积过程的控制。在新旧装置上进行了电沉积实验,制备出了镀层厚度分别为9μm和2μm的空心金微球,结果表明:使用设计的装置可制备表面质量良好、厚度均匀且可控的金属微球,镀层厚度由沉积时间、金属层密度、镀液比重、微球芯轴的等效密度等决定。     

Enzyme-based electrochemical biosensor for sensitive detection of DNA demethylation and the activity of DNA demethylase

A novel electrochemical method is developed for detection of DNA demethylation and assay of DNA demethylase activity. This method is constructed by hybridizing the probe with biotin tagged hemi-methylated complementary DNA and further capturing streptavidin tagged alkaline phosphatase (SA-ALP) to catalyze the hydrolysis reaction of p-nitrophenyl phosphate. The hydrolysate of p-nitrophenol (PNP) is then used as electrochemical probe for detecting DNA demethylation and assaying the activity of DNA demethylase. Demethylation of target DNA initiates a degradation reaction of the double-stranded DNA (dsDNA) by restriction endonuclease of BstUI. It makes the failed immobilization of ALP, resulting in a decreased electrochemical oxidation signal of PNP. Through the change of this electrochemical signal, the DNA demethylation is identified and the activity of DNA demethylase is analyzed with low detection limit of 1.3 ng mL⁻¹. This method shows the advantages of simple operation, cheap and miniaturized instrument, high selectivity. Thus, it provides a useful platform for detecting DNA demethylation, analyzing demethylase activity and screening inhibited drug.     

Synthesis,Characterization, and Photoluminescence Properties of Silver(I) Metal‐Organic Polymers with Nanochannels Based on 2‐Sulfoterephthalic Acid and Di(pyridin‐2‐yl)amine Ligands

Two new silver(I) 3D coordination polymers, namely [Ag₃(2‐stp)(dpa)]_n ( 1 ) and {[Ag₂(2‐stp)(H₂O)]?Hdpa}_n ( 2 ) (2‐NaH₂stp=sodium 2,5‐dicarboxysulfonate, dpa=di(pyridine‐2‐yl)amine) were synthesized. The complexes were characterized by elemental analysis, FT‐IR spectra, thermogravimetric analyses (TGA), and single‐crystal X‐ray diffraction. In complex 1 , three neighboring Ag ions are bridged by N‐ and O‐atom, forming a 3D coordination network. The molecular structure of 2 is cation? anion species, forming 3D host? guest supramolecular network with the [Hdpa]⁺ cations encapsulated in the nanochannels. The photoluminescence properties of the complexes were also investigated in the solid state at room temperature.