2011年高考江苏卷第18题的推广与探源

真题再现 如图1,在平面直角坐标系xOy中,M、N分别是椭圆x2/4+y2/2=1的顶点,过坐标原点的直线交椭圆于P、A两点,其中点P在第一象限.过P作x轴的垂线,垂足为C,连接AC,并延长交椭圆于点B.设直线PA的斜率为k.     

石墨烯的量子电容

量子电容在半导体纳米材料和器件中是一个日趋重要的参数,测量和提取石墨烯的量子电容,不仅可以得到石墨烯的重要物理性质,而且对石墨烯晶体管的尺寸缩减行为具有重要指导意义.文章中采用简单工艺在石墨烯上制备出均匀超薄的高质量Y2O3栅介质,其等效栅氧厚度(EOT)可缩减至1.5nm,通过控制栅介质厚度的变化,精确测量并提取了石墨烯量子电容,其电容值在远离狄拉克点时与理论计算相符合;在此基础上,文章作者提出了基于电势涨落的量子电容微观模型,通过采用单一参数——电势涨落δV,可以定量地描述Dirac点附近的量子电容行为,从而在全能量范围内实现对石墨烯量子电容测量值的完美拟合,并得到了石墨烯的相关重要参数.进而,作者从量子电容的角度,探索了石墨烯晶体管的性能极限,并比较其相对于Ⅲ-Ⅴ族场效应晶体管的潜在优势.     

GaSb衬底上外延InAsxSb1-x材料的LP-MOCVD研究

采用自制的低压金属有机化学汽相淀积LP-MOCVD设备, 在(100)面GaSb单晶衬底上外延生长了InAsSb材料.用X射线双晶衍射、光学显微镜和扫描电镜、电子探针能谱仪等对材料特性进行了表征，分析研究了生长温度、Ⅴ/Ⅲ比、过渡层等对外延层的影响.并且获得了与GaSb衬底晶格失配度较低的表面光亮的晶体质量较好的InAsSb外延层.     

钛基底的纳米金刚石掺混纳米碳管的场发射特性

在纳米金刚石场发射的基础上, 研究了纳米金刚石掺混纳米碳管的场发射特性。采用电泳沉积法形成了纳米金刚石与纳米碳管的复合涂层, 经热处理后制备出阴极样品, 然后进行微观表征, 再进行场发射特性测试与发光测试。结果表明, 与未掺混的纳米金刚石阴极样品相比, 复合涂层阴极样品的场发射开启电场明显减小, 场发射电流提高, 在较低的电场下阳极表面荧光粉就可以发光, 但发光不均匀, 出现了"边沿发光"的现象。分析了纳米金刚石掺混纳米碳管场发射性能提高的机理, 是由于纳米碳管掺入之后, 涂层的电子输运能力得到增强, 涂层中有效发射体的数目增加。最后, 解释了"边沿发光"现象的成因。     

核磁共振、X射线小角散射以及计算机模拟相结合构建生物大分子复合物的结构模型

近年来,结构生物学研究越来越注重生物大分子复合物的解析,因为许多重要生物学过程都离不开复合物的参与．溶液核磁共振是目前重要的结构解析方法之一．X射线小角散射(SAXS)作为一种新的结构生物学实验手段,近年来发展迅速．SAXS 能提供生物大分子复合物的较低分辨率结构信息,而核磁共振能解析复合物中各个亚基的原子分辨率结构．此外,通过核磁共振还能得到亚基之间的界面、取向以及距离信息．因此近年来通过计算机模拟,整合核磁共振和 SAXS 不同分辨率的结构信息,可以用来搭建生物大分子复合物的结构模型．该综述重点介绍这方面的研究进展．     

Brewster-oriented passive Q-switch intracavity optical parametric oscillator

The behaviour of passively Q-switched solid-state lasers containing intracavity optical parametric oscillators (OPOs) is described, and a model to optimize this system‘s performance is developed. Meanwhile, an Nd:YAG laserpumped KTiOPO4 (KTP) intracavity OPO for eye safe laser output is studied experimentally. A Brewster-oriented bis-(4-dimethylaminodithiobenzil)-nickel (BDN) dye film is employed in laser cavity, which plays the double role of a passive Q-switch and a Brewster plate, to Q-switch the light to increase its intensity and polarize the light so that the polarization plane of fundamental irradiation is perpendicular to the Z-axis of KTP serving as the OPO nonlinear crystal, thereby providing type Ⅱ phase matching conditions to generate 1.572μm eye-safe signal laser. Eye-safe signal radiations of 6.6mJ per pulse at 1.572μm wavelength and pulse width as narrow as 6.0ns (FWHM) were obtained. Peak power was up to 1.1MW.     

面阵傅里叶变换太阳光谱仪高速采集系统设计与实现

同时或准同时多谱线太阳成像观测可以获得太阳大气三维磁场和热力学参数,是未来太阳观测焦面终端设备的重点发展方向。傅里叶光谱仪具有宽波段、高灵敏度、高光谱分辨率的优势,但因受限于高帧频、大面阵探测器制约,尚未用于太阳光谱成像常规观测。随着CMOS图像传感器技术迅猛发展,在可见光和近红外波段,探测器面阵大小和帧频相比传统CCD探测器有了质的提升,使得面阵傅里叶太阳光谱仪研制成为可能。通过引入高帧频面阵CMOS图像传感器,针对面阵傅里叶变换太阳光谱仪科学需求,设计了一套高速数据采集软硬件系统,实现了面阵傅里叶太阳光谱仪10 kHz高速触发,万帧/秒快速采集,0.5 GB·s-1大数据量连续、实时存储等功能。在此基础上,依托国家天文台怀柔太阳观测基地现有的IFS-125HR傅里叶变换光谱仪, 搭建可见光实验系统,以可见光色球谱线（Hα 656.3 nm）及其附近光球谱线为目标波长,开展面源太阳光谱探测。分别以实验室钨灯和太阳为光源,进行等光程差间隔采样,成功获得了面阵干涉图,首次反演得到面源窄带连续谱以及656.3 nm附近太阳色球和光球线。采用交叉定标方式,将得到的太阳光谱与美国国立太阳天文台NSO傅里叶变换光谱仪获得的标准光谱在同等分辨率下进行比较,结果基本一致,验证了新研制的面阵傅里叶太阳光谱仪高速数据采集系统性能及面阵傅里叶变换太阳光谱仪在太阳观测中的可行性。该研究为后续可见光宽波段面阵傅里叶太阳光谱仪的研制奠定了技术基础,同时为“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”（AIMS）后续从线源扩展到面源观测积累了宝贵经验。     

铝氮共掺杂氧化锌纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算, 对(6,0)单壁氧化锌纳米管、铝掺杂、氮掺杂和铝氮共掺杂纳米管的能带结构、态密度和差分电荷密度进行了研究. 结果表明, 氮掺杂可以在纳米管禁带中引入受主能级, 实现纳米管的p型掺杂, 但是受主能级局域性较强, 导致氮溶解度低. 引入铝元素可以有效降低氮形成受主能级局域性, 激活氮元素, 铝氮共掺杂有望成为氧化锌纳米管一种更为有效的p型掺杂方法. 关键词： 氧化锌纳米管 电子结构 共掺杂 第一性原理计算     

La,Ce,Nd掺杂对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究稀土掺杂对单层MoS2电子结构的影响,文章基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了本征及La,Ce,Nd掺杂单层MoS2的晶格参数、能带结构、态密度和差分电荷密度.计算发现,稀土掺杂所引起的晶格畸变与杂质原子的共价半径大小有关,La杂质附近的键长变化最大,Nd杂质附近的键长变化最小.能带结构分析表明,La掺杂可以在MoS2的禁带中引入3个能级,Ce掺杂可以形成6个新能级,Nd掺杂可以形成4个能级,并对杂质能级属性进行了初步分析.差分电荷密度分布显示,稀土掺杂可以使单层MoS2中的电子分布发生改变,尤其是f电子的存在会使差分电荷密度呈现出反差极大的物理图象.     

A quantum explanation of the magnetic properties of Mn-doped graphene

Mn-doped graphene is investigated using first-principles calculations based on the density functional theory(DFT).The magnetic moment is calculated for systems of various sizes,and the atomic populations and the density of states(DOS)are analyzed in detail.It is found that Mn doped graphene-based diluted magnetic semiconductors(DMS)have strong ferromagnetic properties,the impurity concentration influences the value of the magnetic moment,and the magnetic moment of the 8×8 supercell is greatest for a single impurity.The graphene containing two Mn atoms together is more stable in the 7×7 supercell.The analysis of the total DOS and partial density of states(PDOS)indicates that the magnetic properties of doped graphene originate from the p–d exchange,and the magnetism is given a simple quantum explanation using the Ruderman–Kittel–Kasuya–Yosida(RKKY)exchange theory.