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二维InGaN半导体合金的电子结构性质第一性原理研究

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二维InGaN半导体合金的电子结构性质第一性原理研究

作者：吴正强西安理工大学

学位级别：硕士

伴随着石墨烯的发现,一个新的材料领—二维纳米材料引起了人们广泛关注。量子限域效应和量子尺寸效应的存在使得二维材料在力热光电磁学等方面与其它传统材料有着明显的差异,显示出独特的物理性质:包括量子霍尔效应、拓扑绝缘体、常温... 详细信息

伴随着石墨烯的发现,一个新的材料领—二维纳米材料引起了人们广泛关注。量子限域效应和量子尺寸效应的存在使得二维材料在力热光电磁学等方面与其它传统材料有着明显的差异,显示出独特的物理性质:包括量子霍尔效应、拓扑绝缘体、常温超导、自发磁化和各向异性的传输等特性。二维层状材料在新型电子器件、电池、电致变色显示、化妆品、催化剂和固体润滑剂等许多方面有着一系列应用潜力。石墨烯由于其独特的性能引起了科学家极大地研究兴趣,它是目前为止被最广泛研究的一种二维材料,具有极高的电导率、热传导性和高机械强度等。尽管如此,本征石墨烯不存在带隙,这严重限制了该材料在电子及光电子器件方面的应用,即使经过化学改性仍然只能获得较小的带隙值,且必须以牺牲其它性能为代价,这促使人们去寻找新型的二维材料。最近,Balushi等人通过迁移增强封装生长:技术合成了二维氮化镓,当其表面悬挂键被氢钝化时,二维GaN可维持褶皱状结构,且其带隙值可从体相的3.4 eV增加至单层的5.0 eV。众所周知,在半导体的应用领域,对本征半导体材料进行掺杂是改变半导体特性的重要手段。例如IuxGa1-xN块体半导体合金的带隙可从0.7 eV(InN)连续可调至3.4 eV(GaN)并且始终保持直接带隙特性。然而由于存在比较大的晶格失配(10%),在块体合金中很容易出现相分离。那当从块体变化到二维多层时,三元InGaN合金的性质会有什么不同?为了回答上述问题,本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算结合半经验范德华色散校正的计算方法,系统研究了二维多层及单层GaN、InN及InxGa1-xN合金的结构和电学性质:首先我们计算了本征二维GaN、InN的晶格常数、形成能及带隙随层数的变化趋势。计算结果表明相比GaN,二维InN晶格常数更敏感依赖于层的厚度;在没有H原子钝化的情况下,二维GaN和InN呈平面状构型,其能带拥有间接带隙特性;表面经过H原子钝化后,稳定结构呈褶皱状且转变为直接带隙半导体;此外,我们注意到二维氮化物本征半导体的稳定性随着薄膜厚度的减小而降低。在此基础上我们研究了层的厚度对InxGa1-xN合金中褶皱和平面状两种构型的晶格常数、混合焓和带隙的影响。我们预测被H钝化的褶皱状IuxGa1-xN合金的带隙可从5.6 eV变化0.7 eV,同时保留了直接带隙和较好的布洛赫特性,使其成为未来发光应用的候选材料。此外,由于减少了几何约束,相偏析也被有效抑制。相反,合金元素无序分布导致平面状构型产生严重的晶格畸变,从而失去了价带的布洛赫特性,而合金元素有序的平面合金构型尽管保持了布洛赫特性,但混合焓最高因此难以合成。

关键词：第一性原理 InGaN合金电子结构混合焓

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负载型过渡金属催化含环化合物脱氢反应研究

负载型过渡金属催化含环化合物脱氢反应研究

作者：吴正强南京理工大学

学位级别：硕士

本论文主要研究了负载型过渡金属催化环己酮三聚物、环己醇和1,2,3,4-四氢喹啉的脱氢反应。相应的脱氢产物2,6-二苯基苯酚、苯酚和喹啉用途广泛,需求量大,可以作为制备高附加值精细化学品的原料,同时脱氢过程对于研究储存在液相有机氢... 详细信息

本论文主要研究了负载型过渡金属催化环己酮三聚物、环己醇和1,2,3,4-四氢喹啉的脱氢反应。相应的脱氢产物2,6-二苯基苯酚、苯酚和喹啉用途广泛,需求量大,可以作为制备高附加值精细化学品的原料,同时脱氢过程对于研究储存在液相有机氢载体中氢的释放有一定的帮助。主要研究内容如下:首先研究了铂催化环己酮三聚物的脱氢反应,得到了较优的反应条件为:反应温度330℃,反应时间1 h,空气气氛,催化剂Pt/Mg O-γ-AlO-F用量为0.2mol%。在该条件下,2,6-二苯基苯酚的产率可达55%。Pt/Mg O-γ-AlO-F的高催化活性主要源自于其对载体酸性中心的有效覆盖和高的比表面积。此外,根据对原料液和反应液的GC-MS分析,提出了环己酮三聚物液相脱氢反应网络。接着研究了钯催化环己醇类化合物的脱氢反应,获得了较优的反应条件为:反应温度150℃,反应时间8 h,氧气气氛,以N,N-二甲基乙酰胺（DMA）作为溶剂,常压,催化剂Pd/γ-AlO用量为9.4 mol%。以环己醇作为底物,苯酚的产率高达84%。该催化剂适用的底物范围广,易于回收,连续使用6次后,催化效果无明显下降。最后对实验结果进行分析,推测出了环己醇脱氢反应的机理。最后研究了钼催化1,2,3,4-四氢喹啉的脱氢反应,并对CN-20@Mo催化剂进行了一系列表征。该催化剂呈现纳米球形,拥有较高的比表面积和较大的孔容。钼在催化剂中有+4和+6两种价态,主要以单原子和亚纳米团簇的形式存在。得到了较优的反应条件为:反应温度80℃,反应时间24 h,空气气氛,以水作为溶剂,催化剂CN-20@Mo用量为5.2 mol%。喹啉产率大于99%,催化剂能够至少使用8次。

关键词：环己酮三聚物环己醇 1,2,3,4-四氢喹啉脱氢反应非均相催化

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上位阔叶林对毛竹林水分影响的研究

上位阔叶林对毛竹林水分影响的研究

作者：吴正强南京林业大学

学位级别：硕士

本文共选取了A、B、C三种山顶存在阔叶林的毛竹林,另选取类型D(毛竹纯林)作为对照。主要研究了包括毛竹林土壤田间持水量在内的四项水分指标与一些自变量之间的函数关系,另对各类型毛竹林生产力等作了简要的调查,结果表明:1.类型A、B、... 详细信息

本文共选取了A、B、C三种山顶存在阔叶林的毛竹林,另选取类型D(毛竹纯林)作为对照。主要研究了包括毛竹林土壤田间持水量在内的四项水分指标与一些自变量之间的函数关系,另对各类型毛竹林生产力等作了简要的调查,结果表明:1.类型A、B、C的毛竹林平均田间持水量均高于类型D;2.类型A、B、C毛竹林分别在距离山顶阔叶林为0～70m、0～50m、0～50m范围内,土壤质量含水率高于毛竹纯林:3.类型A、B、C三种类型毛竹林竹鞭含水率在任何位置均大于毛竹纯林;4.A、B、C三种类型毛竹林在距离阔叶林垂直距离分别为0-70m、0-70m、0-25m范围内竹根含水率大于类型D;5.在毛竹林的各个坡位,土壤田间持水量、土壤质量含水率、竹根含水率均随着混交比例的增加而增加,而竹鞭含水率除了在上坡位置随混交比例增加而增加外,在中坡和下坡位置则出现随混交比例增加先减小而后增加的现象:6.类型A阔叶林和毛竹林的水源涵养能力均优于其他三种类型,其次是类型B、C,类型D最差;7.类型A、B、C的毛竹平均胸径从上坡到中坡再到下坡有明显的高、低、高的趋势,而类型D则不断增加;8.各类型毛竹林平均土壤有机质含量以类型A最高,类型B次之,类型C再次,类型D最差;9.各类型毛竹地下茎平均节间长和平均直径均以类型A最大,类型B次之,类型C再次,类型D最差。

关键词：上位阔叶林毛竹林水分垂直距离混交比例多项式回归

多维传输函数技术研究及医学图像体视化系统设计与实现

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多维传输函数技术研究及医学图像体视化系统设计与实现

作者：吴正强浙江工业大学

学位级别：硕士

医学图像可视化是当前一个研究热点问题,它将计算机图形学和图像处理技术运用在生物医学工程中,在医学诊断、手术规划及模拟仿真等都方面都有着广泛的应用。体绘制技术已经成为医学图像可视化的重要方法。传输函数设计是体绘制算法中的... 详细信息

医学图像可视化是当前一个研究热点问题,它将计算机图形学和图像处理技术运用在生物医学工程中,在医学诊断、手术规划及模拟仿真等都方面都有着广泛的应用。体绘制技术已经成为医学图像可视化的重要方法。传输函数设计是体绘制算法中的关键步骤,它能突出显示体数据中人们感兴趣的特征。本文分析了传统一维传输函数难以提取复杂的特征,实现了基于灰度—梯度模直方图传输函数。针对灰度—梯度模直方图传输函数受噪声影响大和固定大小梯度计算的问题,设计将局部体素三维矩的特征值作为定义域的传输函数,该方法将体数据的局部形状特征引入传输函数设计。本文运用LH(Lower and High Intensity)来表示形成边界体素的两种物质,设计了将体素的LH值投射到直方图传输函数,LH直方图传输函数解决了灰度一梯度直方图传输函数当弧线相交时边界选取问题,实验表明使用LH直方图比现有得方法更有利于物质边界得选择。镜像LH直方图将边界分为两部分,而镜像LH直方图解决了物质边界归属问题,能够形成更清晰和准确的物质边界。本文提出了基于三切面和绘制空间的局部传输函数的设计,该方法有效的利用空间有效的解决了感兴趣区域和周围不感兴趣区域体数据值重叠的问题。本文还讨论和实现了基于硬件加速的二维和三维纹理体绘制算法,大大的提高体绘制的速度。三维纹理硬件技术算法有较好的绘制效果和达到实时交互的绘制能力。最后,本文实现了一个基于上述原理和方法的医学体视化系统,获得了良好的体绘制效果。

关键词：体绘制多维传输函数 LH值局部传输函数纹理硬件加速

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促进我省交通系统下岗职工再就业问题的思考

理论月刊 1998年第8期 86-87页

作者：白顺喜吴正强湖北省交通厅

基于Canny算子的水平集数字虚拟人图像分割算法

维普期刊数据库

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系统仿真学报 2010年第7期22卷 1674-1677,1682页

作者：秦绪佳陈新鸿吴正强王卫红浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310032

组织器官的分割与提取是医学图像三维重建及可视化能准确表达其相应组织器官的前提。考虑数字虚拟人图像数据的特点,将边缘检测canny算子引入到水平集方法中,提出了一种基于Canny算子的Level Set图像分割算法,推导出了基于Canny算子的Le... 详细信息

组织器官的分割与提取是医学图像三维重建及可视化能准确表达其相应组织器官的前提。考虑数字虚拟人图像数据的特点,将边缘检测canny算子引入到水平集方法中,提出了一种基于Canny算子的Level Set图像分割算法,推导出了基于Canny算子的Level Set方程的解析表达式,并采用窄带法对该算法进行了数值实现。该算法结合了Canny算子精确定位边界的优点和Level Set图像空间连续演化的思想。实验结果表明,该算法可得到很好的目标分割结果。

关键词： Canny算子 Level Set 窄带法图像分割