Holstein 分子晶体模型能带结构的温度依赖性

研究了温度对Holstein分子晶体模型能带结构的影响,结果表明固体的能带宽度和禁带宽度都与电子和热声子相互作用以及热膨胀密切相关.对一维Li原子品格链,在所选定的参数下,1s和2s的能带宽度随着温度的增加而变窄,两带之间的禁带宽度变宽,这些结果与实验结果在定性上是一致的.显然,研究能带结构的温度依赖性对于理解固体的光学和输运性质都是十分重要的.     

磁性材料、超导材料和器件

O481.12005060028用紧束缚理论研究压力对固体能带结构的影响/李德俊,叶伏秋,赵鹤平,周秀文,唐翌(吉首大学物理与电子工程系)//发光学报.―2005,26(2).―153～158.应用紧束缚理论,计算了体心立方结构1s能带和2s能带,讨论了外界压力对能带结构的影响。研究结果表明,压力使固体的晶格常数发生变化,导致体心立方晶格的1s和2s能带的宽度以及两带之间的禁带宽度发生变化。利用所得结果,具体计算了外界压力对锂金属能带结构的影响,在晶格常数附近,随着压力的增大,锂金属的1s和2s能带将变宽,两带之间禁带宽度将变小,理论计算结果与实验观察结果在…     

正负折射率交替结构光子晶体能带的色散研究

为了研究正负折射率交替结构光子晶体的能带,利用光子晶体的色散关系,计算了正负折射率交替结构光子晶体的能带随入射角、随折射率、随光学厚度的变化特征。得出:其禁带非常宽,允许带非常窄,禁带的中心频率和宽度对入射角的变化不敏感。正折射率材料的折射率变化对禁带的中心频率和宽度影响也很小,正折射率材料选用不同折射率的介质都能得到频率宽度很大的禁带。能带的这些特征对设计宽频率的全方位反射器很有价值。     

面心立方3维光子晶体带隙数值研究

为了数值研究面心立方晶格球形散射体3维光子晶体能带结构,采用平面波展开方法分别计算了空气中的介质球与介质中的空气球在不同参量下的能带.结果表明,空气中的介质球不论选任何参量都不出现完全禁带,介质中的空气球在选取适当参量时能出现禁带,禁带宽度与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相似,禁带位置中心坐标与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相反.此结论推广和补充了相关文献的研究.     

1维光子晶体的能带结构分析

为了分析研究1维光子晶体的结构参量对其能带结构的影响,并把这种影响作用应用到滤波器的设计中,采用传输矩阵法、利用MATLAB仿真软件,对不同结构参量的1维光子晶体的能带结构进行了计算仿真,分别得到了不同周期数、不同介质层厚度、不同介质折射率的1维光子晶体的能带分布图,进一步分析比较,得出了1维光子晶体的结构参量对其能带结构的影响。结果表明,较大的周期数可以使1维光子晶体的禁带边缘更加陡峭,通带透射性增强,能带分布更加分明;介质层厚度可以调节光子晶体的能带分布情况及能带宽度;介质折射率比值可以改变禁带宽度,禁带宽度随介质折射率比值的增大而增大。这些结果对宽带带阻滤波器的设计是有帮助的。     

基于厚度精确法用遗传算法搜索一维宽带隙光子晶体

本文用遗传算法设计了大禁带的一维光子晶体.用传输矩阵法计算光子晶体能带.光子晶体的初始结构由计算机随机产生,通过遗传算法对光子晶体结构进行了优化,得到最大全方位相对禁带宽度(定义为禁带宽度与禁带中心之比)的一维光子晶体.发现由多种介质材料构建多层的一维光子晶体原胞时,折射率最大和最小的两种材料构成的两层结构的光子晶体相对禁带宽度最大,而且一维两层结构光子晶体的全方位禁带宽度随着两种介质折射率差的增大而增大,最后会达到一个饱和值200%.并研究了TM、TE模式的相对禁带宽度与光入射角的关系.     

一种研究一维光子晶体能带的新方法

为了精确地研究一维光子晶体的能带结构,利用一维光子晶体的色散关系,推导出一维光子晶体禁带和通带的频率宽度和频率中心的解析公式.利用它对一维光子晶体的能带结构进行了解析研究,得出了能带结构的精确值.这一方法克服了特征矩阵法等其他方法不能对能带结构进行解析研究和不能得到能带精确值的不足,因此它是一种研究一维光子晶体能带结构的更精确、更有效的方法.     

折射率正弦离散变化声子晶体中电磁波的能带

利用特征矩阵法,研究了折射率正弦离散变化的一维声子晶体中电磁波的能带结构.得出:主禁带宽度随折射率峰值的增加而增大,主禁带中心波长的位置随折射率峰值的增加而增大,折射率的峰值越大主禁带的品质越好.周期数越大主禁带的品质越好,但周期数对主禁带中心和宽度没有影响.     

面心立方3维光子晶体带隙数值研究

为了数值研究面心立方晶格球形散射体3维光子晶体能带结构,采用平面波展开方法分别计算了空气中的介质球与介质中的空气球在不同参量下的能带。结果表明,空气中的介质球不论选任何参量都不出现完全禁带,介质中的空气球在选取适当参量时能出现禁带,禁带宽度与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相似,禁带位置中心坐标与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相反。此结论推广和补充了相关文献的研究。     

碳纳米管的电子能带结构和态密度研究

为了研究单壁碳纳米管的电子能带特性及其态密度,本文采用紧束缚法和态密度函数,对无限长碳纳米管进行了理论计算和模拟。结果表明:碳纳米管的电子能带结构与其几何结构密切相关,一般认为扶手型管呈现出金属性;而锯齿管则不同,当n=3k(k为整数)时,其能级存在一个较小的禁带宽度,具有半金属性质;而其它锯齿型管均存在较大的禁带宽度,且禁带宽度随管径的增大而减小,具有半导体性质,这为碳纳米管的电子结构的研究提供了必要且有价值的理论依据。     

Energy-band distortion in highly doped silicon

A plausible model for the doping dependences of the conduction-and valence-band shifts, and of the concomitant narrowings of the optical and electrical energy gaps, caused by high doping concentrations in silicon is developed by refining, extending, and combining previously described theories. A meaningful link is thereby established between the fundamental solid-state physics that underlies the energy-band distortion and the silicon device physics that describes the pragmatic ramifications of it. The important many-body effects, which produce actual rigid shifts in the conduction and valance bands, are identified and characterized, and are shown to exclusively narrow the optical energy gap. The electrical energy-gap narrowing comprises additional effective shifts defined by the band tails due to the randomness of the dopant distribution, which are described. Predictions of the optical and electrical energy-gap narrowings, the difference between which is explained physically for the first time, are shown to agree well with measurements from several independent experiments.     

版图设计对多指AlGaN/GaN HEMTs 栅指温度影响的研究

本文利用三维热仿真方法研究了不同版图设计对多指AlGaN/GaN 高电子迁移率器件工作温度的影响。我们使用拉曼微区测温技术测量了样品的沟道温度,并用于确定材料的热导率,验证器件热模型的准确性。建立模型时特别考虑了界面热阻的作用,确保器件温度分布的仿真结果与实验测量结果一致。文中采用包含界面热阻效应的三维热模型,系统的分析了栅指数目,器件栅宽和栅栅间距等因素对AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管热特性的影响。最后,提出了一种优化器件栅指间距的热设计方法,能够有效降低器件工作时的最高温度。     

微测辐射热计的红外热响应模拟

利用有限元法对微桥结构的测辐射热计进行了二维热模拟.定量地分析了探测单元的大小尺寸、支撑层的厚度,支撑臂的长度和宽度、引线材料的选取等对微测辐射热计探测单元在红外辐射下温度的变化和热响应的快慢情况.评估了真空封装对微测辐射热计红外响应的影响.同时作为比较对平板空腔结构的红外探测器也进行了分析.     

关于半导体器件热特性表征和控制技术的研究

根据对器件散热特性的分析,提出用特定脉宽的瞬态热阻抗表征器件的稳态散热特性.测量了特定器件热阻与温度的依赖关系,建议在实际工作中注意器件热阻并不为常数的客观事实.提出应力试验前后测量器件热阻可有效控制器件的某些制造缺陷.     

基于激光光热法的固体热扩散率数值分析

固体材料的热扩散率对于研究低温非稳态导热过程极为重要,为了研究固体材料在低温下的热扩散率,本文根据热扩散理论模型计算样品材料在不同温度时的热扩散率,在此基础上基于激光光热法对热扩散率与激光频率和相位之间的函数关系进行了数值模拟,数值计算结果与实验数据对比表明两者基本相符,研究表明激光光热法可对固体材料的热扩散率进行有效测量,样品材料在低温下热扩散率的数值模拟表明20～80 K温区样品材料热扩散率随温度变化而显著变化,80～300 K温区材料热扩散率变化较小。     

长脉冲激光辐照单晶硅的热损伤

为探究毫秒脉冲激光辐照单晶硅的热损伤规律和机理,利用高精度点温仪和光谱反演系统对毫秒脉冲激光辐照单晶硅的温度进行测量。分析温度演化过程,研究毫秒脉冲激光对单晶硅热损伤全过程的温度状态和对应的损伤结构形态。研究表明:脉冲宽度固定时,激光诱导的单晶硅的峰值温度随能量密度的增加而增加;当脉冲宽度在1.5~3.0 ms之间时,温度随脉冲宽度的增加而降减小。温度上升曲线在熔点(1 687 K)附近时出现拐点,反射系数由0.33增加为0.72。在气化和凝固阶段,出现气化和固化平台期。单晶硅热致解理损伤先于热致熔蚀损伤,在低能量密度激光作用条件下,应力损伤占主导地位,而在大能量密度条件下,热损伤效应占主导地位。损伤深度与能量密度成正比,随脉冲个数增加迅速增加。     

An Electrically Tuned Solid‐State Thermal Memory Based on Metal–Insulator Transition of Single‐Crystalline VO2 Nanobeams

A solid‐state thermal memory that can store and retain thermal information with temperature states as input and output is demonstrated experimentally. A single‐crystal VO₂ nanobeam is used, undergoing a metal–insulator transition at ～340 K, to obtain a nonlinear and hysteresis response in temperature. It is shown that the application of a voltage bias can substantially tune the characteristics of the thermal memory, to an extent that the heat conduction can be increased ～60%, and the output HIGH/LOW temperature difference can be amplified over two orders of magnitude compared to an unbiased device. The realization of a solid‐state thermal memory combined with an effective electrical control thus allows the development of practical thermal devices for nano‐ to macroscale thermal management.     

星载差分吸收光谱仪热设计与试验研究

星载差分吸收光谱仪是一种高精度的空间光学遥感器,基于被动DOAS技术,利用成像光谱仪获取高光谱、高空间分辨率的光谱信息。载荷的温度水平、温度波动范围对仪器的正常工作与测量精度有较大影响,温控指标要求较高。由于光机结构紧凑复杂,且需兼顾光路系统的温度要求,导致局部散热成为整个系统中的难点。为满足探测器对温度环境的要求,本文针对仪器的结构布局特点及热耗分布情况,提出了被动热控为主,主动热控为辅的设计方案;利用I-DEAS/TMG热分析软件对光谱仪的在轨温度水平进行了仿真计算,得到典型工况下各散热环节的温度分布及温度波动情况。仪器进行了整机热平衡试验,验证了热设计的合理性,并将试验结果与热分析结果进行了对比。试验结果表明：光谱仪各部件温度均能够满足指标要求,热设计合理可行。     

具有绝热结构的高性能锰钴镍氧热敏探测器的制备及特性研究

通过湿法腐蚀工艺成功制备了具有绝热结构的锰钴镍氧(MCNO)热敏电阻探测器.测试表明,绝热结构使得热敏探测器的热导大幅降低,在真空环境下仅为没有绝热结构器件的1/20,典型热导率值为1.37 mW/K.通过V-I测试并结合理论曲线拟合发现,MCNO薄膜材料的热导率随温度增高而减小.绝热结构使得MCNO热敏探测器的响应率大幅提高,在30 Hz调制频率、36V偏置电压下,响应率典型值为50.5 V/W,是没有绝热结构器件的10倍.实验验证了在MCNO薄膜材料上制作绝热结构热敏探测器的可能性,为制作新型室温全波段高性能红外探测器奠定了基础.