掺杂armchair石墨烯纳米带电子结构和输运性质的研究

基于第一性原理计算,研究了B/N掺杂对宽度为N(a)=3p+2=11的扶手椅(Armchair)型石墨烯纳米带电子结构和输运性质的影响.杂质的存在使得扶手椅型石墨烯纳米带的能隙增大,并在能隙中出现了一条局域的杂质态能带,杂质的位置也影响其能带结构.另外,杂质的存在还引起输运过程中的电子共振散射,其特点与掺杂种类、掺杂位...     

不同温度下聚酰亚胺真空直流沿面闪络特性

为了提高固体绝缘介质应用于复杂工程环境下的可靠性,以自制备的聚酰亚胺(PI)平板试样为研究对象,实验研究了PI在不同温度(193~373K)范围内的真空直流沿面闪络特性,并分析其闪络机理。结果发现:随着温度的升高,闪络电压呈现先降低、后升高、再降低的变化规律,且分别在273K与313K时达到最小、最大值;高温区域(313~373K)的闪络电压较低温区域(193~273K)的闪络电压有明显提高。对实验结果进行分析,认为高场强下阴极附近电子发射、固体绝缘介质体内的电荷输运以及气体解吸附都是影响固体绝缘介质真空直流沿面闪络特性的重要原因,其中的气体解吸附更是影响真空直流沿面闪络特性的最关键因素。     

4H-SiC肖特基二极管温度传感器模型分析

在4H-SiC肖特基二极管正向电流热电子发射理论基础上,得出了理想因子、势垒高度及串联电阻随温度变化的特性值,并结合考虑三者随温度变化的特性提出了一种计算正向电流密度的理论模型.通过对肖特基二极管的正向特性在300～500 K的温度范围内的电流-电压曲线模拟,表明温度升高对正向特性的影响比较显著,肖特基二极管适合于高温工作,同时表明热电子发射是其主要运输机理.     

黄河下游与河口对2015～2017年调水调沙中断的沉积响应

受流域内降水波动和小浪底库容变化的影响, 2015～2017年期间黄河调水调沙中断.本研究系统收集了2015～2017年黄河主要水文站水沙数据、下游河道高程资料和冲淤数据、河口测深和粒度资料,研究了调水调沙中断导致的黄河入海泥沙来源和通量变化,探讨了下游河道和河口地貌演化对调水调沙中断的快速响应.2015～2017年,上中游来沙完全被小浪底水库拦截,黄河首次出现全年进入下游的泥沙量为0.水库下泄清水,引起下游河道全线冲刷,累积冲刷量达1.8亿m3,高村以上河段是主要冲刷区,高村向下冲刷量逐渐降低,下游河道断面发生展宽和下切,断面形态向宽深方向演化.下游河道起动的泥沙成为黄河入海泥沙的唯一来源,由于缺少中游泥沙供应,黄河入海沙量进一步降低, 2017年,黄河全年入海泥沙仅为770万t,是1950年黄河利津站有连续观测记录以来的最低值.黄河行水河口陆域面积开始萎缩,水下三角洲冲刷强烈,最大冲刷量高达1.8 m/a,导致表层沉积物粗化明显.     

不可逆输运过程的最小作用量原理

最小作用量原理最早应用于光学和力学等可逆的物理过程,其后人们基于熵产发展了不同表述的最小作用量原理来处理不可逆输运过程,昂萨格最小能量耗散原理就是其中的代表.然而,基于熵产的最小作用量原理并不一定对应符合实际情况的本构关系(例如不能导出傅里叶导热定律).本文通过分析表明,导热过程的最小作用量不是熵产率而是(与热质能成正比)耗散率.我们对质量和动量不可逆输运过程的最小作用量原理进行了探讨,发现不可逆定态线性输运过程的作用量应该由真实力与流的点积得到的耗散率与瑞利函数进行构造,它们都可以看作某种能量的耗散率.此外,还发现了符合实际本构关系的不可逆线性输运过程的李雅普诺夫函数并不是熵产率,不可逆输运过程的作用量和李雅普诺夫函数应该是统一的,即都是某种能量的耗散率.分析还表明,对于瞬态不可逆输运过程,定态条件下的作用量与能量守恒方程的结合并不能导出相应的控制方程;需要使用卷积积分构建的准作用量才能导出瞬态控制方程.     

气体原子吸附对铜原子线输运性质的影响

采用广义梯度近似下的密度泛函理论结合非平衡态格林函数方法系统研究了纯铜原子线的输运谱及氢、氧气体原子吸附对铜原子线输运性质的影响.结果表明,氢、氧原子吸附会大幅降低铜原子线的平衡电导,通过电导本征通道分解方法,观察到这主要是由于气体原子吸附对电子波函数产生强烈散射,导致本征通道透射几率减小造成的.     

拓扑半金属表面态的输运特性

拓扑电子体系是近年来凝聚态物理学的研究前沿,它以非平庸的体态拓扑以及奇异的表面态为主要特征.输运测量是研究拓扑电子体系最常用和最有效的手段之一,输运研究与新奇物理效应的探索以及电子器件相关应用都有密切的联系.基于拓扑绝缘体的输运研究已经广泛地开展,其中的输运信号仅由拓扑表面态贡献;而拓扑半金属中体态和表面态共存,这在给输运研究带来复杂性的同时,也预示着更为丰富的物理现象有望被发现.大多数针对拓扑半金属输运性质的研究集中于其体态,而其表面态的贡献通常被认为小到可以忽略.需要指出,通过巧妙构筑输运器件结构,表面态可以贡献很强的输运信号并导致新奇而丰富的输运性质.本文介绍了若干典型拓扑半金属体系中表面态导致的新奇输运性质,包括拓扑节线半金属中鼓面表面态导致的共振自旋翻转反射及其输运信号,外尔半金属中费米弧表面态的奇异安德烈夫反射、法布里-珀罗干涉和门电压调控的栗弗席兹相变,以及这些效应对外场的奇特响应.本文介绍的研究成果为拓扑半金属表面态的探测与调控提供了新的思路.     

锂电池动力船舶电池热失控释放气体电池舱内扩散输运数值模拟

为准确评估锂电池动力船舶电池热失控事故可能产生的爆炸风险，基于欧拉多相流模型耦合标准k-ε湍流模型，建立不同通风条件下电池舱内爆炸性气体云团扩散输运数值模型。以国内某沿海航行锂电池动力船舶为研究对象，开展不同空调送风量下多种规模电池热失控后气体输运过程分析，以释放气体中主要成分H₂燃烧爆炸范围为边界获得可燃爆炸气体云团分布发展情况。计算结果表明，气体释放后在电池舱内迅速扩散并向舱顶聚集，热失控电池数量越大，爆炸性气体云团范围越大且气体浓度越高；通风可以有效降低爆炸性气体云团范围，但仅通过改变风量来降低爆炸性气体云团范围并非有效措施；CFD数值模拟可以辅助评估气体释放事件带来的舱室爆炸风险。     

关于电子在平行板空腔中能量沉积的比较研究

应用EGS4电子输运的蒙特卡罗程序，计算了在平等板空腔中均匀分布电子源的电子在不同壁材料空腔中沉积的能量，并与由电子输运球谐近似计算的结果进行了比较，表明在大部分情况下二者都符合得较好；同时建立了剂量学研究中重要的基础数据库。     

复杂边界和极端条件对单相和多相湍流结构和输运的影响

单相和多相湍流在自然界和工业生产中广泛存在，并且大多受到复杂边界和极端条件的影响，对其物理机制的深入研究，既可以帮助揭示湍流结构生成和输运效率与复杂壁面和极端条件的耦合作用，又与大气、海洋、地核、航空发动机、石油开采、化工生产等众多动力学系统中的流动息息相关，具有重要的理论和应用价值。该文主要从复杂壁面条件对热湍流的调控、极端重力条件和多孔介质条件对湍流结构和输运效率的影响，并对湍流场中的颗粒动力学和液液两相湍流等几个方面，着重评述近年来本研究组在复杂边界和极端条件下的湍流的若干研究进展。最后，简要地总结并展望了未来研究工作的方向。