热流对超晶格结构热传导影响的分子动力学研究

超晶格材料的传热性能对其在热电设备、微电子以及光电子等领域的应用起决定性作用。本文采用非平衡态分子动力学方法研究了热流对超晶格结构热导率的影响。利用Tersoff势函数描述超晶格结构中Si粒子与Ge粒子的相互作用,建立了Si/Ge超晶格结构的稳态导热模型。通过分析热流方向上系统内部的温度分布,得出超晶格结构所施加热流的大小和方向都对热导率产生重大影响。研究结果表明:超晶格结构热导率随热流的增大而增大,并且当热流及温度升高到一定程度,超晶格结构可能会发生非傅里叶热传导现象;热流由Si薄膜流向Ge薄膜时超晶格结构热导率大于由Ge薄膜流向Si薄膜时的热导率。     

超晶格中的电子谱

对多年来超晶格多量子阱中的电子谱滤波及相关研究成果进行了总结、归纳，并研究了纳米面材料的电子滤波，超晶格多量子阱中的电子谱．叙述了周期超晶格和非周期超晶格中的电子透射和反射系数，介绍了外场下超晶格中的电子谱．外界条件可引起超晶格中内建电场的变化，进而引起隧穿电流的变化．     

应力对LaAlO3/BaTiO3超晶格结构及性能的影响

采用激光脉冲分子束外延技术,在(100)取向SrTiO3或Nb:SrTiO3单晶基片上成功外延生长不同结构的LaAlO3/BaTiO3超晶格。利用高能电子衍射技术和X射线衍射技术对LaAlO3/BaTiO3超晶格的生长过程和微结构进行了表征。发现由于LaAlO3和BaTiO3晶格常数的不匹配,在LaAlO3/BaTiO3超晶格中存在应变,该应变又对超晶格的铁电性能具有很大的影响。而不同的结构存在的应变不同,非对称结构的LaAlO3/BaTiO3超晶格的应变随每个周期中LaAlO3层厚度的增加、BaTiO3层厚度的减少而增大,其剩余极化强度不仅未减少,反而增加。     

碳纳米管超晶格结构的第一性原理

针对掺杂N、B、Si的碳纳米管超晶格的电子结构及拉伸性能,运用第一性原理进行了相关研究.结果表明,碳纳米管超晶格会形成类似管状结构.不同掺杂元素导致碳纳米管超晶格的结构稳定性有所不同.碳纳米管经掺杂后,能带中的能隙由半导体性转变为金属性,且费米能级处的态密度值增大,表明碳纳米管超晶格的物理化学活性增强,而结构稳定性降低.对于碳纳米管超晶格而言,结构稳定性从高至低依次为3×1碳氮、1×1碳硼和3×1碳硼纳米管超晶格.     

硅锗超晶格结构热导率的分子动力学模拟

采用Stillinger-Webber势能函数描述硅锗超晶格结构原子间的相互作用,建立硅锗超晶格结构的热传导系统,利用非平衡分子动力学模拟方法计算了不同周期数、不同厚度、不同温度下的Si/Ge超晶格结构热导率.模拟结果表明：超晶格结构热导率随着周期长度和周期数的增加而逐渐增大.受界面热阻效应的影响,靠近高温热墙处导热层...     

多波长消色差全介质超透镜设计

介质超透镜因为其超薄、紧凑、且在波长尺度以下的单层平面结构特性引发了很多团队进行研究。然而,由于天然材料的原因,其色散问题非常明显,相比于传统透镜消色差的方法,超透镜的消色差避免了其他像差的干扰,同时结构也不会那么笨重。通过精心设计多个纳米柱结构,可以在不同波长下独立工作,从而实现良好的色散控制。设计了一个全介质超透镜,其NA为0.562 3,FWHM分别为464.2 nm,485.5 nm,583.1 nm。利用几何相位调控实现了对三个波长(473 nm,532 nm以及632.8 nm)的消色差设计。此超透镜的设计为不断发展的平面光学在消色差问题上提供了一种解决方法,同时也一定程度上引导了连续宽光谱消色差元件的设计,具有重要意义。     

采用有效质量法对Al_yGa_（1－y）As／Al_xGa_（1－x）As单量

介绍了研制的单量子阱半导体激光器（ＳＱＷＨＬ）的基本结构及能带图．为了理论分析的方便，采用有效质量方法进行了理论分析和计算．其中，将超晶格的一些基本观点进行了约化，以期望更方便地应用于单量子阱结构的研究．结果表明，理论值（波长７７５ｎｍ）和实验值相吻合．说明将超晶格基本观点进行了约化后，有效质量方法对单量子阱结构的理论分析和计算是十分有效的方法．     

双波长偏振控制超表面透镜的设计

随着现代光学的快速发展，光学元件在光学系统中成为了不可或缺的部分，因此超表面逐渐成为研究热点。超表面是由亚波长散射体阵列组成的纳米结构，由于其结构简单、厚度薄、易于集成、利用率高等优点被广泛应用。在可见光690 nm和近红外光880 nm处采用传播相位设计了偏振复用的透射型超表面透镜。该超表面透镜将x线偏振光的透镜设计与y线偏振光的透镜设计进行组合，实现了在同一超表面下2种波长不同偏振状态的3种超表面透镜，分别是f₁=f₂=7 000 nm的共轴共焦超表面透镜和f₁=f₂=7 000 nm,x_d=±4 000 nm的离轴超表面透镜以及f₁=7 000 nm,f₂=10 000 nm的共轴不同焦超表面透镜。这3种超表面透镜不仅具有高的数值孔径(0.8),而且半峰全宽接近衍射极限，具有良好的聚焦能力，并且其在空间利用率上也得到了提高。这种紧凑、高数值孔径以及空间利用率高的双波长偏振复用的超表面设计为聚焦透镜的发展提供了有效的解决方法，并且...     

超晶格

人工超晶格的概念是1970年美国IBM的科学家Leo Esaki和Ray Tsu根据量子理论首先提出的。超晶格是一代新型的微电子学材料,具有广泛的应用前景。本文阐述了两种基本的半导体超晶格(组份超晶格和掺杂超晶格)的制备、能带结构以及可调制的特性,并对近年来作者应用离子束分析技术于     

锗／硅短周期超晶格的X射线双晶衍射研究

用X射线双晶衍射对气源分子束外延(GS-MBE)制备的锗／硅短周期超晶格(SPS)样品进行了分析．所有样品的锗层厚度固定为1．5单原子层,而硅层厚度为1．4～3．8nm．对于硅层厚度小于2．4nm的样品来说,双晶衍射摇摆曲线中由超晶格引起的衍射峰较宽,而且看不到干涉引起的精细结构,这表明超晶格中可能存在位错及界面不平整．对硅层较厚(＞2．9nm)的样品,摇摆曲线中超晶格引起的衍射峰很窄,而且有明显的由干涉产生的精细结构,表明此时超晶格的质量较高,界面平整．对硅层厚度为2．1～2．9nm的样品,超晶格对应的衍射峰可以分解为两个宽度不等的子峰,但没有精细结构出现．这个区间与文献[1]报道的在荧光光谱发现的一个异常带出现区间完全相同．本实验的X射线双晶衍射测试与分析结果支持文献[1]提出的此异常带与局部应力场引起的外延层呈波浪状扭曲有关的结论。     

二维复合三角格子光子晶体FDTD带隙结构分析

设计一种二维复合三角晶格结构光子晶体,采用时域有限差分法数值计算了这种光子晶体的带隙结构。计算结果表明,介质圆柱在空气中按复合三角形排列存在E偏振和M偏振模完全重叠的光子带隙区,即具有绝对光子带隙。绝对光子带隙的宽度与介质柱的介电常数有关,介电常数差越显著越有     

一维光子晶体基本周期结构对光子禁带的影响

利用由特征矩阵方法得到的一维光子晶体的反射率计算公式,对具体的一维光子晶体周期结构,计算了在不同的入射角下,P偏振光和S偏振光的反射率随光子晶体基本周期结构光学厚度的变化。计算结果表明,光子禁带是与光子晶体的基本周期结构的光学厚度有关的,对不同的偏振光,光子禁带随光子晶体基本周期结构的光学厚度的变化有所不同。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过改变光子晶体基本周期结构的光学厚度来实现对光子带隙的控制。     

正方形介质柱光子晶体波导中的慢光研究

研究了二维正方形介质柱光子晶体线缺陷波导中慢光的传输特性.采用平面波展开法探讨了缺陷波导中缺陷处介质柱尺寸和波导宽度的变化对群速度所产生的影响.数值分析表明,增大缺陷处介质柱边长或减小波导宽度都会使群速度有效降低.结合两种方法对缺陷波导进行优化后得到了群速度最大值低于0.071c、色散大小位于10^5量级、对光局域性更好的慢光波导结构.     

基于有限元方法的光子晶体光纤特性分析

光子晶体光纤具有传统光纤所无法比拟的特性,是近几年光纤领域研究的一个新热点,分析它的传输特性越来越重要。从麦克斯韦方程出发,运用有限元方法研究全内反射光子晶体光纤的一些特性,在考虑纯石英材料自身色散的前提下计算光子晶体光纤模场分布,基模有效折射率,归一化频率等参数。结果表明,随着空气孔占空比的增加,模式折射率逐渐减小;合理设计光纤结构参数可以实现全波段内单模传输。在此基础上,设计了锥体光子晶体光纤,并给出其模场分布,为光子晶体光纤器件的设计提供了参考依据。     

利用复式原胞实现二维光子晶体中的完全带隙

为了实现二维光子晶体的完全带隙，采用不同结构的复式原胞，构成了一种复式光子晶体．用多重散射的方法，分别计算了不同占空比和内部参数，以及当光沿不同方向入射时s偏振波和p偏振波的透过谱．从理论上论证了在这种复式原胞的光子晶体中，只要选择合适的内部参数和占空比，就可以在二维复式光子晶体中达到三维光子晶体效果，即获得到完全带隙．     

准周期结构一维光子晶体的透射谱

提出了折射率和层厚分别递增或递减的准周期一维光子晶体结构,并用传输矩阵计算了此类准周期光子晶体的透射谱,其光子带隙均相对于周期性光子晶体带隙产生了移动。当折射率递变时,移动方向与递变符号有关。当层厚递变时,光子带隙均向长波方向移动。光子带隙移动量的大小随周期数的增加而增加。     

基于二维光子晶体薄膜板的天线补偿材料及结构设计

根据二维光子晶体的周期性结构对于移动通信中的天线信号进行补偿,对电磁波而言,在介电质中传播,所遇介电常数反差如同电子在晶体中的周期性位势.基于电子柬微影法通过光阻进行基板刻蚀技术经曝光显影后所制成的金属氧化物补偿材料压制成薄膜结构,利用二维光子晶体所形成的周期性排列结构,制作薄膜材料.对射频电渡进行滤波.在介质层表面的电场分布可以通过边界条件求得,对材料表面的TE波及TM渡分别进行分析.通过常用材料及成熟的制造技术实现传统的光学晶体补偿结构,减少天线在不同方向上所形成的偏差,并增强相应的极化透射强度.     

带隙型光子晶体光纤及其分析方法

光子晶体光纤是近年来出现的一种新型光纤,其特点是包层排列有规则或随机分布的波长量级的空气孔。包层中的微结构使得光子晶体光纤能够呈现出许多传统光纤不具备的特性,其在光通信领域具有极大的应用前景。文章从光子晶体的概念出发,概述了光子晶体的特征,通过引入光子晶体光纤的概念,介绍了光子带隙型与全内反射型光子晶体光纤的基本结构及导光原理。同时文章简要分析了带隙型光子晶体光纤的各种主要理论研究方法,并对其做出了相应的评价。     

一维掺杂光子晶体的带隙结构及特征的研究

基于传输矩阵法,数值模研究了光子晶体带隙特征与光子晶体结构参量的关系。研究表明：一维光子晶体的带隙是由光子晶体结构决定的,单个基本周期结构的光子晶体不具有带隙结构,随着周期数的增加,光子带隙结构逐渐形成,禁带中心无导带;当掺杂时,禁带中心位置出现一个极窄的导带,并且导带深度随着杂质层折射率的增大而逐渐变浅,一维光子晶体的这种特性可应用于滤波器件和光学谐振腔的设计。     

光子晶体光纤光栅谐振波长的特性研究

应用多极法理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的布喇格光栅特性进行了计算和仿真。对比研究了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布喇格光栅反射谱之间的差异,重点研究了光子晶体光纤的结构参数变化（间隙孔半径、层数）与光子晶体光纤光栅的谐振峰变化规律。当光子晶体光纤的间隙孔半径增大时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现蓝移;当光子晶体光纤的间隙孔径不变而层数增加时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现红移。