电阻式核磁共振测量的最新进展

电阻式核磁共振(RDNMR)测量是1988年由德国马普所的von Klitzing研究小组针对GaAs二维电子气中少量核自旋的探测而提出的一种具有超高灵敏度的实验技术. 目前, RDNMR已经成为研究单层或双层GaAs二维电子气核自旋和电子自旋特性的重要手段. 由于为实现电阻式核磁共振测量所建立的动态核极化方法强烈依赖于GaAs特有的材料属性, 至今这一技术一直没有扩展应用到其他半导体低维系统中. 最近,本研究小组发展了一种动态核极化新方法,成功实现了对典型窄带半导体锑化铟(InSb) 二维电子气的电阻式核磁共振测量.本文在介绍电阻式核磁共振测量工作原理及已建立的典型动态核极化方法的基础上,着重讨论所提出的动态核极化新方法的机理、 实验结果以及对今后研究的展望.     

高速铁路连续梁桥的共振响应与振动控制研究

以液体粘滞阻尼器为振动控制外部装置,主桥采用欧拉伯努利梁,通过中国和谐号动车组CRH380AL、日本新干线Shinkansen700和欧洲高速列车HSLMA8三种不同类型的高速列车对比,模拟分析了高速列车作用下桥梁结构共振响应的影响因素,以及粘滞阻尼器的阻尼系数与安装位置对桥梁结构振动响应的减振效果。研究结果表明,（1）合理有效地布置列车荷载轴距,可使桥梁结构发生基频共振的列车时速在运营时速之外,避免了桥梁结构发生较大振动峰值响应,即桥梁结构的基频共振;（2）随着粘滞阻尼器阻尼系数的增大,桥梁的加速度峰值在列车不同时速下均在减少,对桥梁振动有着不同程度的减振效果;（3）通过合理安置液体粘滞阻尼器,可有效降低高速列车作用下桥梁结构的共振响应;（4）随着粘滞阻尼器与主梁的连接点位置逐渐远离支座,粘滞阻尼器的减振效果逐渐明显;（5）随着粘滞阻尼器与桥台的连接点位置逐渐靠近支座,粘滞阻尼器的减振效果略有提升,但不明显。     

基于薄膜电极溶胶修饰的染料敏化太阳电池光电特性研究

染料敏化太阳电池(DSC)中的纳米薄膜电极 是决定太阳电池光电转换性能的重要组成部分. 为改善薄膜电极特性, 采用了不同浓度的TiO₂溶胶对DSC光阳极导电玻 璃和纳米TiO₂多孔薄膜进行不同方式的界面处理. 利用X射线衍射方法对制备得到的多孔薄膜以及溶胶经高温处理 后致密层中纳米TiO₂颗粒的尺寸及晶型进行了测试. 采用高分辨透射电子显微镜和场发射扫描电子 显微镜观察了纳米颗粒及薄膜微结构形貌. 采用强度调制光电流谱/光电压谱分析了TiO₂溶 胶的不同处理方式对电子传输和复合的影响. 在100 mW· cm^-2光强以及暗环境下分别测试了DSC的伏安输出性能以及暗电流. 结果表明, 不同浓度和处理方式均能较好地抑制暗电流. 溶胶处理后光生电子寿命τ_n延长, 电子传输平均时间τ_d相应缩短. 采用浓度为0.10 mol·L^-1的 溶胶对导电玻璃和多孔膜同时处理, DSC的宏观输出特性最佳, 短路电流密度J_sc提高了10.9%, 光电转换效率η提高了11.9%.     

CdTe量子点-铜酞菁复合体系荧光共振能量转移的研究

以波长为780 nm、重复频率为76 MHz、脉宽为130 fs的飞秒激光作为激发光源, 采用超快时间分辨光谱技术研究了CdTe量子点-铜酞菁复合体系的荧光共振能量转移. 实验结果表明, 在780 nm的双光子激发条件下, 复合体系中CdTe量子点的荧光寿命随着铜酞菁溶液浓度的增加而减少, 荧光共振能量转移效率增加. 同时也研究了激发功率对荧光共振能量转移效率的影响. 结果表明, 随着激发光功率的增加, 复合体系溶液中CdTe量子点的荧光寿命增加, 荧光共振能量转移效率减小, 其物理机理是因为高激发功率下的热效应和由双光子诱导的高阶激发态的跃迁. 当激发光功率为200 mW时, 双光子荧光共振能量转移效率为43.8%. 研究表明CdTe量子点-铜酞菁复合体系是非常有潜力的第三代光敏剂.     

70 GHz二次谐波倍频回旋速调管研究

 对70 GHz二次谐波倍频回旋速调管高频结构和电子与波互作用进行了研究。研究了TE02模腔体绕射品质因数及模式转化,解决了二次谐波倍频回旋速调管漂移段不能截止70 GHz的TE01模而引起的腔体间高频串扰的问题。分析了注电流、输入功率、电子横纵速度比和电子注引导中心半径等参数对输出功率、增益和效率的影响。针对二次谐波回旋速调管放大器工作频带窄、效率低,进行了高频结构优化设计,显著地展宽了工作频带,提高了互作用效率。在理论分析和高频计算的基础上,建立了注-波互作用PIC（粒子模拟）模型,进行了粒子模拟计算和优化,得到了70 GHz 的二次谐波倍频四腔回旋速调管放大器设计方案。粒子模拟结果表明：在工作电压70 kV,注电流13 A,电子注横向速度与纵向速度比为1.5时,中心频率69.81 GHz输出功率256 kW,带宽160 MHz,电子效率28%,饱和增益大于44 dB。     

晶格振动和热电子对疏松金属材料冲击压缩特性的贡献

 根据固体晶格的谐振子模型、热电子的自由电子气模型以及Grüneisen物态方程，仅通过简洁的代数运算分别导出晶格振动、热电子对疏松金属材料的冲击温度、冲击压强、乃至压缩体积贡献的计算公式。结果表明：晶格振动对冲击压缩体积的贡献分量计算公式与吴-经方程的推导结果在形式上具有很好的一致性，同时改进了热电子对体积贡献分量的计算公式。并论证了两个体积贡献分量表达式的合理性及其物理意义。     

能量范围从20keV到34keV的锆元素K壳层电离截面

 用20~34keV能量的电子束轰击锆靶,从而测得锆元素的K壳层电离截面。这些数据是国际上首次报道。在实验中采用电子输运双群模型修正了由厚衬底产生的反射电子对计数的影响。同时用蒙特卡罗EGS4程序计算了电子在质量厚度为24.3mg/cm²的锆靶中的平均路径长度。     

Half-Heusler合金NiFeSb和NiMnSb的磁性及电子结构的第一性原理研究

用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了half-Heusler合金NiFeSb和NiMnSb的晶体结构、磁性及电子结构。计算结果表明,磁性原子Fe和Mn在两种合金的总磁矩中贡献最大,在NiFeSb总磁矩中,Ni原子贡献比例接近在NiMnSb中的2倍,而Sb原子的贡献比例是在NiMnSb中的1/5;两种合金的自旋向上能带都具有明显的金属特征,而自旋向下能带有明显的差别;两种合金费米能级以下的总态密度(DOS)主要由Ni-3d 和Fe-3d（Mn-3d）态决定,费米能级以上主要由Fe-3d（Mn-3d）自旋向下部分决定。     

激光能量对激光诱导Cu等离子体特征辐射强度、电子温度的影响

利用Nd:YAG激光(波长1 064 nm,脉宽10 ns)烧蚀金属Cu靶获得等离子体 .改变激光脉冲能量,观测到Cu的原子谱线和离子谱线随激光脉冲能量有不同的变化关系, 但都在330 mJ/pulse时,谱线强度达到最大,随后在330 mJ～370 mJ/pulse间出现一小平台 ,能量继续增加,各谱线强度减小.同时,使用烧蚀Cu靶产生的五条原子谱线(465.11 nm,5 10.55 nm,515.32 nm,521.82 nm,529.25 nm)的相对强度,在局部热力学平衡近似下,利用B oltzmann图的最小二乘法拟合,测定了不同激光能量下Cu等离子体的电子温度.随激光能量的增加,电子温度近似单调地从1.02×104 K上升到1.46×104 K后,反而有所下降.     

甲醇在二氧化钛上的光化学性质与表面结构的相关性

通过双光子光电子的方法探测了TiO₂(011)-(2×1) 和TiO₂(110)-(1×1)表面的光催化氧化甲醇的性质. 在吸附了甲醇的二氧化钛(011)和(110)界面处探测到了一个费米能级以上2.5 eV的电子激发态,该电子激发态可作为测试二氧化钛界面还原性的探针使用. 利用此探针在甲醇/TiO₂(011)-(2×1)和甲醇/TiO₂(110)-(1×1)界面探测到了一个随光照时间的电子激发态信号变化,这一变化可以归于光催化生成的表面羟基对界面还原性的影响. 由此得出的光催化氧化甲醇的速率TiO₂(110)-(1×1)比TiO₂(011)-(2×1)快了大约11.4倍. 这可能由于表面原子结构排布的原因不同. 本工作不仅介绍了一个利用双光子光电子能谱探测到的甲醇/TiO₂界面电子结构的细节特征,还揭示了表面结构对二氧化钛光反应性质的重要影响.