新型超硬材料理论设计方法简介及展望

对超硬材料的研究,无论从实验上还是从理论上,至今仍是一个热门的课题.最近,基于过渡金属和B,C及N元素来设计超硬材料,引起了人们广泛的研究兴趣.本文在简要介绍超硬材料研究现状和理论研究方法的基础上,以具体实例探讨了运用这个思想设计超硬材料的方法.最后,对这类新型超硬材料设计结果给以评价和总结.     

Effective pair potential and phonon spectra in liquid Se1−x Te x alloys with the nonmetal-metal transition

Using experimental values of the structure factor of liquid Se_1−x Te _x (x=0.0, 0.6, 0.7, 0.8, 1.0.) alloys measured by Takedaet al., the potential functions at different compositions are derived from Rao-Joarder's equation. From the change of the shape of the potential function at different compositions, we can infer that whenx is between 0.7 and 0.8 the nonmetal-metal transition occurs in this system. This is the first time to use the calculation of the potential function to find the NM-M transition Furthermore we give the longitudinal and transverse phonon frequencies by using Bhatia-Singh's model. Then the elastic constants are computed. Using the potential function, the characteristic frequency is obtained and compared with the average frequency, Debye frequency, and the maximum longitudinal frequency computed by other methods. Finally, we compare the sound velocities calculated from the elastic constants in the long-wave limit with corresponding experimental values. Cao Wujun: was born in March, 1972, Master. Current research interest is in condensed state physics Supported by the National Natural Science Foundation of China     

囚禁离子内态的相干导致声子场的压缩

在非Lamb-Dicke近似下,当驱动经典激光场的频率与质心模红边带发生共振时,两个囚禁离子的内态与声子场耦合的动力学可用非线性Jaynes-Cummings模型来描述.当离子的初始内态处于无相干性混合态、振动声子场初始处于真空态时,演化后声子场无压缩性;而当离子的初始内态处于有相干性的迭加纯态、振动声子场初始处于真空态时,演化后声子场将表现出压缩性.在适当的初始条件下,声子场将表现出永久性压缩状态,并且压缩随时间作周期性变化.     

声子晶体中声子频率带隙与散射截面的关系

用平面波方法,研究了Pb圆柱体在环氧树脂基体中按周期性排列构成的声子晶体中弹性波频率带结构,同时计算了弹性波在这种二维周期性复合介质中的散射截面,阐述了声子频率带隙与散射截面的关系.     

光子在密度呈正弦变化的一维“声子晶体”中的传播

强调了用声学方法可以获得密度呈正弦平方规律变化的声子晶体,指出了光子在这种声子晶体中的传播等同于电磁波在光子晶体中的传播．描写电磁波运动的麦克斯韦方程化为了熟知的Mathieu方程．数值分析表明,在参数（δ,ε）平面上出现了一系列稳定和不稳定区（禁带）．当参数｜ε｜→0时,这些不稳定区退化为一点,给出了禁带的中心频率,并用摄动法近似地求出了禁带宽度．结果表明,一阶和二阶不稳定区（禁带）宽度与介质的参数和入射光子频率有关．只需适当选择这些参数,就可以有效地调节光子晶体的带结构,并按需要得到不同性能的光子晶体．     

NiSi薄膜的拉曼研究

在Si(100)衬底上通过电子束蒸发法外延生长晶体取向单一的NiSi薄膜材料. 利用极化拉曼实验分析技术并结合群论以及晶格振动理论对NiSi薄膜拉曼峰的对称性进行指认. 在此基础上计算了各类声子峰对应的晶格振动模式. 我们还讨论了两种不同的激光退火方法对晶体质量的影响.     

非晶态合金紧邻晶化前的电阻极大现象的讨论

对非晶态合金紧邻晶化前出现的电阻率极大现象提出了一种解释，认为该现象的原因是正常的电子－声子散射和晶化前成份再分布而形成的“原子团”对电子散射相叠加的结果这种“原子团”的数目、尺寸和分布与温度有关，这一理论能很好地说明我们在Ｃｕ－Ｔｉ非晶合金中观察到的实验现象     

Ni/Al层合结构热传导性能的非平衡分子动力学研究

采用非平衡分子动力学方法研究了[111]方向的Ni/Al层合结构的热传导性能.首先模拟了温度为300 K下[111]方向Ni/Al层合结构的热传导,通过分析界面处的声子态密度,发现交换热冷浴位置之后,层合结构的热参数基本没有变化,说明热冷浴的位置对结果影响不大.其次讨论了300 K下单层的Ni/Al层合结构的尺寸效应,计算结果表明随着系统尺寸的增大,界面热阻值逐渐减小并趋于平缓,并分别讨论了Ni和Al的热导率的尺寸效应;采用外推法计算了无限大系统下Ni和Al的声子热导率以及声子平均自由程,结合Wiedeman-Franz定律计算了Al和Ni的电子热导率,得到了Al和Ni的总热导率,并与实验值进行比较,结果与实验值在同一量级.然后讨论了传导方向为[001]和[110]时层合结构的界面热传导性,并和[111]方向的结果对比,发现界面热阻具有明显的各向异性.最后讨论了双周期层的Ni/Al层合结构的热传导性能,结果表明最靠近热浴的界面温度跳跃值最大,对应的界面热阻值最大,即对层合结构的热传导性能影响最大;与相同长度的单周期层结构对比,发现双周期层结构的热导率明显要小,因此可以通过增加材料的层数来提高隔热效果.     

抛物量子阱中的极化子能量

研究了抛物量子阱中电子－声子相互作用对极化子能量的影响,用改进的变分法计算系统中极化子基态和激发态能量以及基态到第一激发态的跃迁能量,并给出抛物量子阱ＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ中的数值结果,研究发现,在较宽的量子阱中,电子－声子相互作用对极子能量的影响很明显。因此,讨论了极化子能量时不能忽略电子－声子相互作用。     

二维蜂窝弹性材料拓扑态的研究

将谷拓扑态的概念引入弹性材料，设计了一种二维蜂窝弹性声子晶体，当系统受反演对称性保护时，在K(K′)点处出现3个线性简并的狄拉克点，分布在不同的频段.通过调整其几何结构参数，破坏体系的空间对称性，使得在K(K′)点处的狄拉克点打开，形成能谷.这种多频段的能谷之间存在连接上、下体带的边缘态，在弹性材料中利用边缘态实现拓扑输运，可以设计出有良好性能的声学器件，具有一定的研究价值.