锑化物超晶格长波红外焦平面探测器研究进展

锑化物的研究开始于20世纪50年代,70年代随着超晶格概念及后来能带工程的出现,锑化物在红外探测领域的潜力逐渐显露.基于现实的需求,锑化物材料的生长外延及工艺处理技术取得了快速进步,这也得益于之前对Ⅲ-Ⅴ族材料的大量研究.Ⅱ类超晶格(T2SL)的发展主要源于两个主要原因:首先相对于HgCdTe材料,Ⅱ类超晶格具有低成本、可重复性、可操作性、高均匀性等优势,尤其在长波红外及以上波段,Ⅱ类超晶格相对于HgCdTe的优势更明显.其次与HgCdTe材料相比,Ⅱ类超晶格具有很低的俄歇复合概率,这意味着Ⅱ类超晶格红外探测器具有比HgCdTe探测器更低的暗电流或更高的工作温度,提高长波焦平面的工作温度对于降低成像系统的功耗、尺寸及重量至关重要.另外,大气窗口在8–14μm有最高的透射率,同时温度为室温(300 K)的物体所发射的红外辐射波长大约为10μm.因此,长波红外探测对于InAs/GaSbⅡ类超晶格极具价值.理论上Ⅱ类超晶格红外探测器在等效截止波长下能提供同等或超越HgCdTe探测器的性能.但由于Ⅱ类超晶格材料在少子寿命上与HgCdTe存在很大差距,导致Ⅱ类超晶格探测器在耗尽区有很高的产生复合电流.为了抑制产生复合电流及其他机制暗电流,提出了各种结构并应用于Ⅱ类超晶红外探测器上,如PπMN结构、CBIRD以及单极势垒型等,极大地降低了长波器件的暗电流,同时增加了器件阻抗及探测率.此外,InAs/InAsSb超晶格的提出,避免了由Ga在禁带引入复合中心,有效地提高了少子寿命.随着Ⅱ类超晶格技术及理论的不断完善,锑化物超晶格长波焦平面在可操作性、均匀性、稳定性、可扩展性上的优势将更为明显.     

侧向YIG/YAG超晶格表面极化子与体连续模式的研究

在Voigt位型下利用等效磁导率张量及Maxwell方程组计算了推迟模式下半无限超晶格自旋波谱的色散方程及体连续方程,并以YIG/YAG超晶格为例进行数值计算,着重分析该超晶格的表面模式和体模式,通过改变构成超晶格的两种层的厚度的比值、外场时,可以调节两支表面模式的频率以及体模式的频带和禁带,这种调节作用是与两种层的饱和磁化值和旋磁比密切相关的。     

一维有限双周期性超晶格的能带及本征态

采用传输矩阵,得到了一维有限超晶格的电子态满足的本征方程.计算了一维有限超晶格的势垒受到余弦调制后,位于下带边的本征态随着调制的加强而移向上带边,位于原来禁带中.     

推迟效应对超晶格中极化激元的影响

本文给出了Si-SiO_2超晶格和GaAs-SiO_2超晶格中极化激元的色散关系,通过与无推迟的极限情况进行比较,着重分析了推迟效应对体模式和表面模式所带来的影响。     

非线性Kronig-Penney超晶格中的波输运

通过二维实映射研究非线性Kronig-Penney(K-P)超晶格中的波输运,数值计算得到不同非线性系数的映射图以及相应的波位移平方在超晶格中的分布.非线性K-P超晶格中的非线性,对超晶格中波函数的Bloch波矢有明显的调节作用.随着非线性系数的增大,映射图由周期函数的有限个分立点变为准周期函数的一条闭合轨道、以及混沌吸引子.     

氟化锂晶体热输运性质的理论研究

基于第一性原理理论求解玻尔兹曼运输方程的迭代解方法准确计算了氟化锂的晶格热导率.采用实空间有限差分超晶胞方法来计算二阶力常数和三阶的力常数.然后通过二阶力常数和三阶原子力常数计算氟化锂晶体的相关物理性质.结果表明,室温下氟化锂的晶格热导率为13.89W/(m·K),与实验结果一致,这表明这种计算方法可以准确得到这种材料的晶格热导率.     

Ge/Si(100)界面研究

半导体超晶格材料的研究对于飞速发展着的微电子技术和光电子技术有着非常广泛的应用前景.从七十年代初期首次在GaAs半导体表面制成超晶格材料至今,对超晶格材料的研究已扩展到了其他半导体,Si_(?)Ge_(1-x)合金就是一种可在Si表面生长的超晶格材料.研究Si_xGe_(1-x)/Si超晶格首先是从Ge/Si界面的研究入手的,无论是从半导体-半导体界面研究的角度出发还是从实际应用的角度来考虑,如寻找一种便宜衬底材料来生长具有高效的GaAs太阳能电池薄膜等光电器件和GaAs电子器件,Ge/Si这种体系的界面研究就成了一个非常有兴趣的课题.本文用XPS、AES、ELS、CEED等表面手段研究在室温条件下Ge/Si(100)的界面形成.     

晶格失配对超晶格法向导热系数影响的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学方法模拟了超晶格的法向导热系数随周期长度的变化关系.模拟结果表明,在晶格匹配的超晶格中,当周期长度同声子平均自由程相当时,超晶格导热系数将出现最小值.而对于具有4%晶格失配的超晶格模拟结果却表明,超晶格导热系数随周期长度的增大而单调上升.这一研究结果表明,材料的晶格失配是大多数实验研究中没有发现超晶格最小导热系数的主要原因.     

表面超晶格在电场下的子带结构和带间光跃迁

本文着重研究了表面超晶格，即二维调制电子气在外加电场下的子能带结构．计算结果表明，对于本文研究的一种特殊构型的表面超晶格，由外加调制结构引起的子能带带隙，态密度和与子能带带间光跃迁相联系的光学吸收峰都会随着电场的变化而发生显著的变化．     

含三元合金缺陷层有限超晶格中的界面声子-极化激元模

采用转移矩阵方法,研究了含三元合金缺陷层(AlxGa1-xAs)有限超晶格(GaAs/AlAs)中的界面声子-极化激元模性质.结果表明,这种有限超晶格中的声子-极化激元模在剩余射线区[ωTO,ωLO ] 的分布依赖于缺陷层含Al的浓度x,部分类 GaAs(AlAs)声子-极化激元模随着浓度x的增加向低(高)频区移动.此外,而且还可以清晰地看到它们在局域模、表面模和扩展模之间的演变.还发现声子-极化激元模的分布随着组份层和缺陷层厚度的改变,其局域位置和特性发生显著变化.     

半导体应变超晶格及其应用

介绍了力学平衡模型和能量平衡模型，分析了半导体应变超晶格的临界厚度，及半导体超昌格在光电学中的应用。     

Epitaxial growth of Fe/Ag single crystal superlattices and their magnetic properties

Single crystal Fe/Ag(001) superlattices with various periodicities were fabricated using ultrahigh vacuum evaporation deposition. It was found that single crystal bcc Fe layers and single crystal fcc Ag layers can epitaxially grow on a single crystal Ag buffer layer alternately, which was deposited on NaCl single crystal chips by ion beam assisted deposition. The magnetic measurements of the superlattices reveal an oscillation coupling between ferromagnetism and antiferromagnetism as a function of the Ag layer thickness. The oscillation period, which is 1 nm (5 Ag layers), is in good agreement with the calculated values when the Ag thickness is greater than 1.5 nm. While the thickness of the Ag spacer layer decreases to 1 nm, the oscillation coupling varies from calculations, which can be attributed to the intermixing of the interlayers according to the annealing results.     

Strong polarization enhancement in asymmetric three-component ferroelectric superlattices

Theoretical predictions--motivated by recent advances in epitaxial engineering--indicate a wealth of complex behaviour arising in superlattices of perovskite-type metal oxides. These include the enhancement of polarization by strain and the possibility of asymmetric properties in three-component superlattices. Here we fabricate superlattices consisting of barium titanate (BaTiO3), strontium titanate (SrTiO3) and calcium titanate (CaTiO3) with atomic-scale control by high-pressure pulsed laser deposition on conducting, atomically flat strontium ruthenate (SrRuO3) layers. The strain in BaTiO3 layers is fully maintained as long as the BaTiO3 thickness does not exceed the combined thicknesses of the CaTiO3 and SrTiO3 layers. By preserving full strain and combining heterointerfacial couplings, we find an overall 50% enhancement of the superlattice global polarization with respect to similarly grown pure BaTiO3, despite the fact that half the layers in the superlattice are nominally non-ferroelectric. We further show that even superlattices containing only single-unit-cell layers of BaTiO3 in a paraelectric matrix remain ferroelectric. Our data reveal that the specific interface structure and local asymmetries play an unexpected role in the polarization enhancement.     

膨胀土路基边坡变厚式封面层稳定性实验研究

通过实验发现,有限长边坡变厚式封面层的实际滑动面位置与无限长平行坡方法假定的滑动面不同,按实验所得滑动面位置,推导出计算膨胀土路基边坡等厚式封面土层稳定性系数的公式,并得出一些结论。     

Plasmonic Bloch oscillations and resonant Zener tunneling in subwavelength metal-dielectric-air waveguide superlattices

In this paper,we study the propagation properties of surface plasmon polaritons in plasmonic single-cavity superlattices and two-cavity superlattices which are composed of two kinds of alternately stacked subwavelength metal-dielectric-air waveguides with large dispersion.Theoretical predictions of plasmonic time-resolved Bloch oscillations existing in single-cavity superlat-tices and resonant Zener tunneling(ZT) occurring in two-cavity superlattices by the transfer matrix method(TMM) are well dem-onstrated by the numerical simulations on the propagation of SPPs pulse in the two kinds of superlattices by the finite-difference time-domain(FDTD) method.The two proposed superlattices can be conveniently fabricated by present nanotechnology,and the study may promote the realization of plasmonic BO and resonant ZT in nanoscale devices experimentally.     

急倾斜矿体充填法回采的FLAC~（3D）模拟

针对四川省宁南县银厂沟矿和骑骡沟矿开采,采用三维有限差分程序FLAC3D法,建立了两种不同水平回采厚度的上向分层充填法开采的数值模拟模型,研究了采场上覆岩层的稳定性.研究表明:矿体厚度对采场的稳定性起着决定性作用;适当地选择采空区的暴露面积是控制采场围岩灾变的有效途径;三维有限差分法能较好地模拟上向分层充填法的开采动态,模拟结果也为类似条件下矿山的开发提供了重要的参考.     

数控转塔冲床床身有限元分析与优化

采用ANSYS软件对数控转塔冲床的床身进行有限元分析与计算,研究其在公称载荷下床身的应力与变形情况,将有限元计算结果与实验测试结果相比较,得到正确的有限元模型。在此基础上,对床身进行优化,分析床身主板厚度对转塔冲头位移与床身应力的影响,根据分析结果确定合适的主板厚度,减小冲头部分弯曲,减轻床身质量。     

变齿厚平面蜗轮传动的弯曲应力分析

变齿厚平面蜗轮传动的全称为"侧隙可调式变齿厚平面蜗轮包络环面蜗杆传动",它是介于传统"运动传动"和"动力传动"之间的一种新型精密动力传动.利用啮合原理的知识,笔者推导出变齿厚平面蜗轮传动副的齿面方程.在此基础上,又用I-DEAS8.0软件建立了具有精确齿廓形状的变齿厚平面蜗轮传动副的实体模型,并对变齿厚平面蜗轮传动副进行了有限元分析,求解出了该传动副的主应力分布、齿间载荷分配等情况,为这种蜗杆传动的强度和性能分析提供了一定的依据.     

INTERFACE SPIN-WAVE OF COUPLED SEMI-INFINITE MAGNETIC SUPERLATTICE

The interface spin-wave (ISW) modes or coupled semi-in-finitemagnetic superlattices separated by a nonmagnetic layer have been studied, by use of the magnetostatic method. A general expression of the ISW dispersion relation is obtained. Detailed calculations are performed in the special case where the ttwo semi-infinite superlattices is considered to be identical and the external magnetic field, is parallel or perpendicular to the surface of the. layers. Some results about ISW modes are discussed.