超导电性理论特征

超导材料的种类非常广泛,有单质金属、合金材料、有机化合物、非金属单质、金属与非金属掺杂材料、金属氧化物等.从超导电性特征又分为非常规超导材料和常规超导材料.因此从超导电性的起源研究超导电性理论的特征具有重要的意义,既是重要的理论研究,又对合成、制备各种新型超导材料具有指导意义.分析研究了超导电性的本征特点,分别从超导的基本物理图像、同位素效应、超导转变温度计算公式表示等方面给出了常规超导体和非常规超导体的全面描述.同时理论上计算了一种有机复合超导材料.     

含非均匀结构量子波导中6支振动模中的声子输运和热导

利用散射矩阵方法,研究非均匀结构调制的半导体量子波导中6支最低弹性声子模的输运系数与热导性质.研究结果表明:当4支最低声学声子模的截止频率为0Hz且当频率接近于0Hz时,透射系数总为1;当2支光学模的截止频率大于0Hz且当频率接近截止频率时,透射系数总为0;声子模的输运系数、量子化热导平台以及热导性质与量子点的结构密切相关;在极低温度下,扭转模的热导对结构最敏感,而随着温度的增大,压缩模与y方向的弯曲声学模的热导对量子点的结构最敏感;改变量子点的结构能有效调节6支单模的热导.     

纤锌矿AlN/GaN/InN/GaN/AlN量子阱的界面和局域光学声子

基于介电连续模型和Loudon单轴模型,采用转移矩阵法讨论纤锌矿AlN/GaN/InN/GaN/AlN量子阱的界面和局域光学声子模.结果表明在GaN阱区引入InN纳米凹槽使纤锌矿AlN/GaN/AlN量子阱的光学声子发生较大变化.对给定波矢,在不同的频率范围内,存在两种界面光学声子模和两种局域光学声子模.声子色散关系和静电势分布表现出较AlN/GaN/AlN单量子阱更为复杂的形态.     

Infrared phononic nanoantennas: Localized surface phonon polaritons in SiC disks

The electromagnetic interaction of light with polar materials shows a sharp and well defined electromagnetic response in the infrared (IR) region that consists mainly of excitation of optical phonons. Similar to surface plasmons in the visible region, surface phonons can couple efficiently to infrared light in micron-sized antennas made of polar materials. We applied the boundary element method to calculating the infrared electromagnetic response of single SiC disks acting as effective infrared antennas as a function of different parameters such as disk size and thickness. We also analyzed the effect of locating a probing metallic tip near the SiC disk to scatter light in the proximity of the SiC disk, thereby obtaining new spectral peaks connected with localized modes between the tip and the SiC disk. We then further investigated their application in IR scanning probe microscopy. A near-field map of the phononic resonances enhances the understanding of the nature of the IR extinction peaks.     

表面粗糙化来提高SiO2中纳米硅的拉曼强度

本文采用表面粗糙化的方法,在拉曼背散射配置下观察到SiO2中注入硅离子形成纳米硅的拉曼散射特征峰．运用声子限制模型对纳米硅的特征峰进行曲线拟合,得到纳米硅的平均晶粒尺寸是2．6nm．这个结果与透射电子显微镜直接观测的纳米硅尺寸非常符合．以上研究表明,表面粗糙化是一个非常有效的方法来提高拉曼散射强度,从而方便地研究纳米硅的拉曼特征,不会对纳米硅的物理性质发生影响．     

量子棒中磁极化子的回旋共振特性和光学声子平均数

基于Huybrechts线性组合算符法,采用Lee—Low-Pines幺正变换和变分技术研究了磁场中量子棒内抛物限制势下电子一体纵光学声子强耦合磁极化子基态的回旋共振特性,推导出磁极化子回旋共振频率和光学声子平均数与磁场的回旋频率、电子一声子耦合强度、量子棒的纵横比和受限强度的变化规律。数值结果表明：磁极化子的光学声子...     

三种新型氮化锗材料的第一原理原子尺度研究

采用第一原理框架下的平面波+赝势方法,对Ge_3N_4的三种新结构进行了计算.计算结果表明四方、单斜和正交结构的氮化锗满足力学和热力学稳定条件,都可以稳定存在.o-Ge_3N_4的抗剪切能力和硬度都是三者之中最高的.本文得到了三种相的声子谱,即介电函数、能量损失谱和光吸收谱;研究发现在可见光区域三相的吸收都很弱,主要呈现出紫外吸收特征.介电函数虚部的峰值是由N-2p轨道的电子向Ge-4s和4p轨道跃迁形成的.声子谱表现出N原子和Ge原子杂化的特征.此外,也成功地得到了静态介电常数和离子体频率.     

基于蒙特卡洛法的硅纳米线热导率研究

声子在纳米尺度下的输运需要考虑量子效应与边界效应,通过解析方法获得其传输特性比较困难,采用蒙特卡洛方法(Monte Carlo,MC)构建了声子在体态硅与硅纳米线结构中的输运模型,简化了边界散射的选择机制与处理方法.在15～1 000 K的温度范围内,对体态硅的热导率进行了模拟,验证了MC模型对本征散射处理方法的正确性,进而模拟了等效直径为22,37与56 nm的硅纳米线在15～315 K温度范围内的热导率,37和56 nm硅纳米线热导率与实验值符合较好,22 nm硅纳米线热导率比实验值偏大.分析认为随着等效半径的减小,声子色散曲线发生改变,迟豫时间减小,声子发生边界散射的频率增加,导致热阻增大.基于以上分析,通过对边界散射迟豫时间的修正,获得了与实验值较为一致的模拟结果.     

压力下Si/Ge超晶格热电材料的声子谱和群速度

利用面心立方模型和晶格动力学理论计算了Si/Ge超晶格材料的纵向(z)和横向(x)声学声子谱,用半解析的方法计算了声学声子传播的群速度.计算结果表明,纵向声子谱有简并的现象,横向声子谱没有简并,在布里渊区的中心和边界,纵向和横向声子的群速度几乎减小为零.引入流体静力学压力并修正应变存在时的力常数,研究了应变对超晶格材料声子谱和群速度的影响,结果表明,静压使声学声子的频率系统性上升,使声学声子的群速度明显增大.     

Preparation and optical properties of composite thin films with embedded InP nanoparticles

InP nanoparticles embedded in SiO₂ thin films were prepared by radio-frequency magnetron co-sputtering. We analyzed the structure and growth behavior of the composite films under different preparation conditions. X-ray diffraction and Raman spectroscopy analyses indicate that InP nanoparticles have a polycrystalline structure. The average size of InP nanoparticles is in the range of 3–10 nm. The broadening and red shift of the Raman peaks were observed, which can be interpreted by the phonon confinement model. Optical transmission spectra indicate that the optical absorption edges of the films can be modulated in the visible light range. The marked blue shift of the absorption edge with respect to that of bulk InP is explained by the quantum confinement effect. The theoretical values of the blue shift predicted by the effective mass approximation model are different from the experimental results for the InP-SiO₂ system. Analyses indicate that the exciton effective mass of the InP nanoparticles is not constant and is inverse relative to the particles radius, which may be the main reason that results in the discrepancy between the theoretical and the experimental result. We discussed the possible transition of the direct band gap to the indirect band gap for InP nanoparticles embedded in SiO₂ thin films.