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关键词： 石墨烯纳米带   蒙特卡洛模拟   磁矩   磁化率   阻碍温度  

摘要： 石墨烯具有独特的结构和优异性质,使其在信息、能源、功能材料等各种方面都能起到至关重要的作用。广泛的应用必将对社会生产生活方式产生影响,其中有许多应用都取决于其磁性,因此,从理论方面研究石墨烯纳米带的磁性具有重要的意义。本文主要基于蒙特卡洛模拟,研究了石墨烯纳米带和有缺陷的石墨烯纳米带的磁性和热力学性质。详细讨论了交换耦合作用J和晶场D对磁矩、磁化率、内能、比热、阻碍温度和阶梯效应的影响。这些参数对磁矩、内能、比热有调制作用,对该类材料的实验研究有指导意义。对无缺陷的石墨烯纳米带,发现磁矩曲线出现不同的形状和饱和磁矩,随着|J|或|J1|的增大,曲线的饱和磁矩值有减小的趋势;随着|D1|或|D2|增大,曲线饱和磁矩值有增大的趋势;磁化率曲线和比热曲线会出现峰值,随着|J|或|J1|增大,磁化率和比热的峰值向高温方向移动,阻碍温度增大;随着|D1|或|D2|增大,磁化率和比热峰值向低温方向移动,阻碍温度减小;内能随温度升高而增大,并存在拐点,随着|J|或|J1|的增大,内能减小;随着|D1|或|D2|增大,内能增大;不同参数下阶梯效应曲线的阶梯个数不同,随着|J|、|J1|、|D1|或|D2|的增大,阶梯效应当中的饱和磁场值增大。研究有缺陷的石墨烯纳米带,发现缺陷浓度对系统磁性和热力学性质有重要的影响。同一参数下,有缺陷的石墨烯纳米带的磁矩和阻碍温度比没有缺陷的石墨烯纳米带要低。当增大缺陷浓度时,磁矩和内能会变小,磁化率和比热的峰值都会向低温区移动。

关键词： 稀磁半导体   SiC   磁矩   电子结构   密度泛函理论  

摘要： 稀磁半导体因其在自旋场效应晶体管、磁存储器、磁传感器等自旋电子器件中的广泛应用成为物理和材料科学领域中的研究热点。SiC由于具有宽禁带、高热导率、抗辐照和耐磨性好等优异特性,有望成为高温、高压、高频等极端环境下自旋电子器件的候选材料。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了空位缺陷SiC、3d过渡族金属（TM）掺杂6H-SiC以及Gd掺杂SiC中各种缺陷复合体引起的电子结构和磁矩的变化。具体研究内容如下:（1）计算了空位缺陷3C-SiC、4H-SiC及6H-SiC的形成能、电子结构和磁性质。研究发现Si空位和C空位都可以在禁带中引入缺陷能级,对体系的导电性和磁矩产生影响。C空位的形成能比Si空位的形成能小。Si空位能够引入一定的磁矩,且磁矩随着Si空位浓度的增大而增大,当Si空位浓度为12.5%时,为体系引入约4.2μB的总磁矩。硅碳双空位引入约1μB的磁矩。相比之下,C空位对体系磁矩的影响较弱。（2）计算了3d过渡金属掺杂6H-SiC的电子结构和磁矩。计算结果表明,V、Cr、Mn、Co和Cu杂质能够为半导体贡献不同的原子磁矩,而Fe和Ni的原子磁矩为零。然而,当Fe原子与相邻的Si或C空位形成复合体时,因其周围晶体场的变化能够贡献约2μB的磁矩,这表明Fe注入SiC时引入的本征Si或C空位是引起Fe掺杂SiC体系呈现磁性的原因。（3）计算了Gd掺杂SiC以及与Si空位、C空位形成的缺陷复合体的磁性质。计算结果表明,Gd掺杂SiC后,因Gd的原子半径大于Si的原子半径而导致体系的晶胞体积增大。Gd半填充的4f电子为SiC引入约7.5μB的磁矩,但是Gd周围的Si空位对体系的磁矩几乎没有贡献,这与Gd掺杂Ga N的结果不同。

关键词： 磁矩   磁场强度   磁感应强度   偶极子   电流环  

摘要： 提出由磁矩计算磁场强度的公式。从磁矩的偶极子模型和电流环模型分别进行推导,得到相同的磁场强度计算公式,讨论了公式应用条件和方法。由于公式简单,有利于对磁矩周围磁场的理解分析和计算。同时也提供了一个由磁场强度求磁矩的途径。

关键词： Ising纳米岛   相关有效场理论   磁矩   磁化率  

摘要： Ising模型在近代统计物理中被用来研究有序—无序转变的可解模型,一维、二维情形能够得出精确的解析解,但对于三维精确解和Ising模型扩展形式的解的研究,经常是大家重点探究的对象,因此运用Ising模型研究材料的磁性质,无论从基础磁性物理还是材料科学的领域,都具有着重要的学术价值及意义。在本文中,我们的主要研究工作包括三个方面的内容:附加纵向磁场和横向磁场自旋为1/2的六角晶格Ising纳米岛的磁性质,附加纵向磁场和横向磁场自旋为1/2的正方晶格Ising纳米岛的磁性质,以及附加纵向磁场和横向磁场自旋为1/2的四方晶格Ising纳米岛的磁性质。在本篇论文中,在Ising模型的基础上,运用相关有效场理论,详细地探究了纵场磁场、横向磁场、表面交换相互作用和层间交换相互作用等物理参量对在横向磁场和纵向磁场共同作用下的Ising纳米岛的磁矩以及磁化率的影响。研究结果表明:纵向磁场h、表面交换相互作用Js/J、横向磁场Ω/J和Ωs/Ω以及层间交换相互作用J1/J对系统的磁矩以及磁化率都会有不同程度的影响。对于自旋为1/2的六角晶格Ising纳米岛,在不同的物理参量下,总纵向磁矩曲线有两种表现形式,一种是总纵向磁矩随温度的提高而逐渐减小到一个小的磁矩值;另一种形式是,总纵向磁矩曲线随温度的提高而减小到一个小的常量的过程中出现了凸起现象。系统的总横向磁矩会随着温度的升高而减小。相变温度会随着表面交换相互作用、Ωs/Ω、Ω/的增加而减小,随着层间交换相互作用的增加而增大。对于自旋为1/2的正方晶格Ising纳米岛,在不同的物理参量下,总纵向磁矩曲线与六角晶格相似。系统的总横向磁矩随着表面交换相互作用、Ωs/Ω和纵向磁场h的增大而减小,系统的总横向磁矩随着层间交换相互作用、Ω/J的增大而增强。相变温度会随着层间交换相互作用的增加而变小,随着表面交换相互作用、Ωs/Ω以及纵向磁场h增加而增大。对于自旋为1/2的四方晶格Ising纳米岛,在不同的物理参量下,总纵向磁矩曲线与六角晶格和立方晶格相似。系统的总横向磁矩随着层间交换相互作用以及纵向磁场h的增大而减小,系统的总横向磁矩随着表面交换相互作用、Ωs/Ω、Ω/J的增大而增强。相变温度随着Ωs/Ω、Ω/J的增大而减小,随着表面交换相互作用、层间交换相互作用以及纵向磁场h的增大而增大。

关键词： 硅基光电子   微环调制器   调制效率   调制速度   应变SiGe   PN结  

摘要： 云计算和大数据崛起的大背景下,芯片传输的数据量呈现爆发式增长,光传输相对于电传输带宽更大、损耗更小、功耗更低,所以片上数据传输逐渐呈现“铜退光进”的趋势。由于硅在红外通信波段透明并且能够与目前CMOS工艺兼容,硅基光电子逐渐成为新的研究方向。电光调制器作为硅基光电子最重要器件之一,研究高调制效率的高速硅基微环调制器具有重要现实意义。本文提出一种基于压应变Si Ge及异型PN结结构的新型电光微环谐振调制器,通过优化设计、工艺实验及验证优化,在传统耗尽型微环调制器的基础上,采用硅波导上的外延压应变p-Si Ge层,有效地降低空穴有效质量,增加垂直P-Si Ge/n-Si结结面积,提高器件调制速率和低功耗;并在微环波导层采用波浪形异型PN结结构,扩大轴向PN结结面积,进一步提高器件调制效率,最终实现高调制效率的高速电光调制。实际工艺中使用一次光刻金属沉积同时制备Ti/Ti N/Al电极与50Ω电阻。单晶外延质量、接触电阻、掺杂方块电阻、50Ω匹配电阻、调制器光学特性、调制器直流电学特性经测试分析数据后都符合预期。最终测得传统微环调制器调制效率2.24V·cm,而波浪型PN结微环调制器和外延p-Si Ge微环调制器调制效率分别为1.88V·cm和0.74V·cm,调制效率有明显提升并且最高调制速率可以达到30Gbps。综上所述,本论文研究提出的基于应变p-Si Ge及波浪型PN结微环谐振调制器是实现一种高速调制速率和高调制效率的有效方法。

关键词： 质子中子相互作用玻色子模型(IBM-Ⅱ)   E2跃迁约化几率   M1跃迁约化几率   电四极矩   磁矩  

摘要： 相互作用玻色子模型是描述原子核低激发能谱的成功理论模型之一.本文以区分质子中子的相互作用玻色子模型为基础,特别针对不区分质子和中子的相互作用玻色子模型所不能描述的偶偶核中的1态,研究双转子模型在区分质子和中子的相互作用玻色子模型中的实现,并用该模型来描述稀土区和超铀区偶偶核的低激发能谱和电磁跃迁性质.本文在质子中子相互作用玻色子模型(IBM-II)的SU(3)耦合基下,利用转子在相互作用玻色子模型的SU(3)实现,构建了IBM-II中的双转子模型,并在SU(3)耦合基下编制了计算程序.以稀土区156Gd为例,利用所编制的程序对该核素的低激发能级,E2跃迁约化几率,低激发态电四极矩,M1跃迁约化几率,以及低激发态磁矩进行了初步计算,并与实验结果进行了比较.结果表明,本模型对156Gd的低激发能级,E2跃迁约化几率,低激发态电四极矩,M1跃迁约化几率,以及低激发态磁矩的计算结果与实验基本符合.虽然本理论模型所得到1态的能量位置并不与实验一一对应,但在2–4 MeV能区给出了与实验有对应的众多1激发态,并在靠近3 MeV处得到两个较强的M1跃迁.该结果至少与实验上在该能区所观测到的最强M1跃迁的实验结果符合,且基态到各1态的M1约化跃迁几率之和与实验结果基本一致,从而说明本模型能较好描述大形变核素的低激发谱及电磁性质.以后还可进一步考虑本文暂忽略的描述转子的四阶项来定量改进2–4 MeV能区1激发态的拟合结果.

关键词： 半导体   PN结   单向导电性  

摘要： 电子技术已广泛应用于国民生产的各个部门,国防和科学技术各个领域及人类社会生活的各个方面,半导体三极管是模拟电路的核心元件,应用十分广泛。文章研究了万用表测定三极管3个电极的方法。

关键词： 学科核心素养   电子云   氢原子   碳原子   正四面体   能量最低原理   成键电子对   共价键   甲烷分子  

摘要： 化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分,是高中生通过化学课程学习所获得的在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的综合品质与关键能力[1]。学习《物质结构与性质》时,学生对物质的微观结构理解得较为模糊,例如,学生会经常问'为什么冰的密度比液态水的密度小?'我回答因为冰中水分子之间存在很大的空腔。'

关键词： 光伏效应   太阳能电池   PN结   Cu2O  

摘要： 随着我国生态环保理念的不断强化,风能、太阳能、核能等清洁能源发展迅速,光伏产业因此也迅猛发展。但制备太阳能电池板的材料以高纯Si为主,制备成本较高,制备过程对环境污染太大。Cu2O作为一种优良的半导体光电材料,制备过程简单,污染小,在太阳能电池以及光催化中的应用前景十分广阔,但由于受到各种条件的限制,目前尚不能进行大规模的应用。本文利用热氧化法制备Cu2O,分析Cu2O的光电转化性能,提出把Cu2O作为PN结材料整合进太阳能电池的思路。

关键词： 光谱学   羟基丙酮   光电离质谱   光电离解离   电离能   出现势  

摘要： 利用真空紫外同步辐射、反射式飞行时间质谱(PI-TOF-MS)和量子化学计算方法研究了气相羟基丙酮(HA)的光电离解离通道.通过测定9.5～15.5 eV光子能量下的光电离效率(PIE)曲线获得了HA的电离能(IE)(9.78±0.06 eV)以及主要碎片离子(C_3H_5O_2^+,C_3H_5O^+,C_2H_5O^+,C_2H_4O^+,CH_3CO^+,CH_2OH^+,COH^+,C2H3^+和CH3^+)的出现势(AEs).使用G3B3//B3LYP/6-311++G(d,p)组合方法进行量化计算,得到了与该分子解离过程中相关的反应物、过渡态、中间体及产物的最优结构和单点能.根据实验测得的离子出现势并结合量化计算,分析了羟基丙酮的光电离解离通道及机理.研究结果表明结构重排及分子离子内部氢原子转移在羟基丙酮的光电离解离的过程中起到非常重要的作用.