高功率微波低空水平传输的FDTD求解与击穿分析

基于麦克斯韦方程和电子流体方程构成的完备系,利用时域有限差分法,对高功率微波(high power microwave, HPM)低空水平传输的非线性衰减进行了数值模拟。结果表明,在空气击穿发生的区域里,部分微波能量会被吸收,但仍有大量的能量可继续向前传输;HPM脉冲场强超过击穿阈值愈高时,空气对脉冲能量的吸收愈大。     

GaAs(110) 弛豫表面电子结构的理论研究

基于 K.S.Dy 的无穷阶微扰理论及紧束缚方法,取用 Vogl 的经验紧束缚参数,我们对 GaAs(110) 表面的电子结构做了理论计算,并同实验进行了比较,得出了 BR 模型比较接近真实表面构型的结论。     

无序材料中普适的弛豫速率函数及其动力学过程

根据Ngai提出的弛豫速率函数定义，导出了KWW函数、von Schweidler函数和幂函数三种经验拟合的弛豫函数的速率函数，并归纳了统一的表达式。基于理想的弛豫动力学方程模式耦合理动力学方程中引入阻尼顶的方法，提出了适用于弛豫函数和弛豫速率函数的动力学方程。讨论了阻尼因子随时间的变化及其与Ngai的关联因子、幂函数的指数因子的函数关系。通过分析聚合物材料的结晶度对弛豫过程的影响，得到了结晶度增加使关联作用减小的结论。     

硅雪崩击穿冷微阴极的电子发射特性

制成高电子发射效率的稳定可靠的冷阴极是使真空微电子器件得以实现的关键.本文报导了硅超浅PN结雪崩击穿式冷阴极的结构和工作原理以及电子发射的测试结果. 器件结构和工作原理冷阴极的基本结构如图1所示,图1中中心P~+N~(++)区是电子发射有源区.N~+环区为接触区.P~+和N~(++)区分别由硼和砷离子注入形成.硼注入条件为25 KeV,1.5 E13cm~(-2)+60 KeV,1.5 E13cm~(-2).硅片在B~+注入后放入900℃氮气中退火1小时,使硼离子得到有效激活.砷注入条件为10～     

半导体器件高功率微波毁伤阈值实验

本文研究用实验方法测定半导体器件在高功率微波(HPM)照射下的毁伤阈值。介绍了实验系统的结构、原理,分析了如何用数值方法确定半导体器件所吸收的微波功率,对实验数据进行了分析。     

采用等效特征扩散长度计算微波击穿电场

为解决气压较低时,由扩散控制的击穿模型计算出的微波击穿电场误差较大,甚至与实验趋势不符的问题,提出了用等效特征扩散长度计算击穿电场的方法。该方法将实际特征扩散长度与电子平均自由程结合起来,使电子碰撞概率较高,以满足击穿模型在低气压下的使用要求。分析等效特征扩散长度与击穿阈值的关系,得出了等效特征扩散长度的表达式,并依此计算了平板系统中空气的微波击穿电场。用该方法所得的计算结果与实验结果相符,当频率为0.994GHz、电极间隙为1.98cm、气压为6.65Pa时,计算误差仅是采用实际特征扩散长度时误差的11%。计算与实验结果都表明:随着气压的下降,击穿电场将升高并趋于一个固定值。     

Cu纳米线弛豫结构和电子性质

在广义梯度近似下,利用密度泛函理论框架下的第一原理投影缀加波赝势方法,研究了横截面为3×3、5×5、7×7、9×9和11×11原子层Cu纳米线的弛豫结构和电子性质.结果表明,5种尺寸纳米线的弛豫结构仍然有四重对称性.纳米线表面外近邻原子的消失一方面使表面原子间以及表面原子与它们的第一近邻原子间的相互作用增强,另一方面使表面原子的大多数电子位于占据态的高能量区域.     

等效电离参数对110GHz高功率微波放电离子体的影响

用流体模型研究110 GHz高功率微波气体击穿时,电离参数对放电等离子体结构具有重要的影响.将若干等效电离参数表达式引入流体模型,对110 GHz高功率微波诱使的空气击穿进行了数值模拟,发现由Morrow等人提出的表达式更加合理.基于Morrow等人报道的参数,发现在一个大气压下,放电等离子体在空间呈现离散分布,相邻等离子体细丝的间距约等于四分之一波长,等离子体前沿朝向微波源移动,其速度与实验符合得很好.     

有束单间隙微波腔中的非稳态过程

以单间隙微波腔为研究对象,将电子束作为激励源,根据Maxwell方程和电子受到的洛沦兹力,建立微波腔在电子束作用下的激励方程和电子束在微波场作用下的运动方程（即微波谐振腔中电子束同微波场相互作用的自洽方程组）,由此进一步研究一维情况下束波互作用的非稳态作用过程,在理论上给出：当工作电流远大于起振电流时,微波腔在非稳态过程中产生很强的窄脉冲辐射。     

聚合物速冷极化过程中的弛豫机理研究

传统的热刺激电流技术包含速冷极化过程，而基于“温度窗口”的热刺激电流技术因考虑速冷极化过程涉及复杂的温度变化和时间弛豫过程，排除了这一过程，因速冷极化过程可能含有各种材料的结构和温度变化信息，故专门对此过程作了初步的实验和理论研究，实验样品为聚丙烯，从40℃分别速冷至0℃和液氮温度。理论上主要从两个方面进行了分析：其一，分析了温度梯度与电荷运动的关系；其二，分析了温度突变导致的结构弛豫的原理及其非平衡电荷积累产生的衰减过程，提出了用虚温度TS表示结构弛豫的过程。得到了弛豫函数Φ(t)∝[1-exp(-t/τ1)]^al^xexp[-(t/τ2)^b]. 此公式与实验结果符合得较好。     

微波等离子体电子回旋共振放电粒子模拟分析

电子回旋共振放电产生的等离子体在微电子工业中材料加工、空间电推进方面有着广泛的应用。为了研究微波等离子体电子回旋共振的放电特性,使电子回旋共振放电产生的等离子体密度和能量转换效率更高,建立了微波等离子体电子回旋共振放电的1D3V模型,描述了带电粒子在外加静磁场、微波场共同作用下的微观运动。结果表明:微波频率为2.45 GHz时,随着静磁场磁感应强度的增加,平均电子能量先持续增大达到峰值,随后又不断地减小,且在0.087 5 T时电子加速效果最明显,结果符合电子的回旋频率公式,验证了该模型的正确性;共振区域内,发现在0.087 5 T磁感应强度下,微波频率为2.45 GHz下拟合的电子速度分布才与微波电场分布趋势相似,说明微波电场推动了电子运动。这为进一步研究微波等离子体放电的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模拟奠定了基础,也为进一步研究微波等离子体源中粒子产生效率及微波等离子体源的物理性质提供了重要参考。     

基于两相流理论的冰颗粒驰豫过程和升浮初析

液固两相流是液相介质与固相介质的混合物,是固相颗粒悬浮在液相介质中的混合物或混合介质。河流冰塞常导致洪水灾害,河冰运动应属于固液两相流的范畴,依据多相流理论对河冰运动颗粒的驰豫过程和极限浮速等进行了尝试分析,所得结果不仅可作为进一步研究冰塞理论和相关数值模拟的基础,也可供物理模型研究和工程实际参考。     

通过离子间有效交叉驰豫实现掺Tm光纤激光器的高功率和高效率运转

通过对石英玻璃光纤芯径组分及Tm3+掺杂浓度的优化,有效地提高了Tm离子间的交叉驰豫过程,实现了掺铥光纤激光的高功率、高效率运转.当耦合的790 nm泵浦光为137 W时,掺铥光纤激光产生了81.5 W连续2.03μm激光输出,相对于耦合泵浦光的激光斜效率达62.5%,为斯托克斯极限效率的1.7倍.最后讨论了进一步提高激光输出性能的方法和可行性.     

微波诱导氧化法处理有机磷农药废水初探

采用微波诱导氧化法处理有机磷农药废水,研究了铬渣用量、微波辐照时间、添加H2O2等因素对溶液(CODCr)去除率的影响;研究表明:对于1 000 mL CODCr质量浓度为1 600~2 000 mg/L的有机磷农药废水,在铬渣用量为4 g,H2O2(30%)用量为4 mL,微波功率为640 W,微波辐照6 m in的条件下,CODCr的去除率可达到90%;废水处理后残留的Cr(VI)的质量浓度低于0.05 mg/L。     

PLZT薄膜弛豫时间分布与极化特征研究

对溶胶-凝胶法制备的PLZT薄膜进行介电温度谱测试,根据不同温度ε′-ε″曲线的Cole-Cole经验公式进行拟合,并对PLZT薄膜的弛豫铁电体特性进行分析.实验结果表明:样品出现弥散相变,属于弛豫铁电体,且内部存在氧缺陷;样品的介电常数、最可几弛豫时间以及由经验公式拟合得到的温度函数在100～110℃温度范围内出现异常,结合材料介电响应理论说明材料晶体结构类型出现变化.     

Adjustable character of microwave attenuation in BaTiO3 electrorheological fluids

The behavior of microwave attenuation in BaTiO3 electrorheological fluids is studied when considering microwave propagation in the directions perpendicular and parallel to the particle chains, respectively. In the former case, the microwave attenuation increases with field strength when the particle concentration is low, and the increase of the particle concentration can also increase the microwave attenuation. However, when the particle concentration exceeds a critical value, the attenuation will first increase then decrease with field strength. At the same time, the higher the field strength, the greater the change of microwave attenuation. Moreover, there is a saturation field strength. When the field strength is lower than the saturated one, the change of microwave attenuation is fast. On the other hand, in the case of microwave propagation parallel to the particle chains, the microwave attenuation increases with the field strength monotonously. In addition, the variation of microwave attenuation with the field strength shows relaxation effect. The adjustable character of microwave attenuation in BaTiO3 ER fluids can be attributed to the dielectric changes resulting from the field-induced-structural transformation and the polarization of BaTiO3.     

搅拌对微波加热过程中热点形成的影响研究

目前,微波作为一种新型的加热手段已经被广泛应用于化学各个领域中,微波加热过程中由于热点现象存在而造成的危险不容忽视.文中利用有限元方法联合求解了包括电磁场方程、流体力学方程和热传导方程在内的多物理场方程组,研究了搅拌速度的变化对微波加热去离子水过程中热点形成的影响.分析结果显示：搅拌并不能完全消除微波加热过程中的热点.