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空间各向异性势向列液晶盒的Fréedericksz转变

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空间各向异性势向列液晶盒的Fréedericksz转变

作者：常春蕊河北工业大学

学位级别：硕士

从分子间相互作用出发研究液晶的宏观性质是液晶统计物理学的重要任务。由于液晶分子为有机大分子,通常只能通过模型两体势描写其相互作用,如: Lebwohl-Lasher模型(L-L模型),但是该两体势模型仅限于空间各向同性相互作用。最近,Gruhn和... 详细信息

从分子间相互作用出发研究液晶的宏观性质是液晶统计物理学的重要任务。由于液晶分子为有机大分子,通常只能通过模型两体势描写其相互作用,如: Lebwohl-Lasher模型(L-L模型),但是该两体势模型仅限于空间各向同性相互作用。最近,Gruhn和Hess基于向列相的宏观弹性自由能密度公式提出了一种空间各向异性两体势形式。在此基础上,Romano和Luckhurst提出了两种两体势模型,模型I和模型II。本文基于分子两体势研究向列液晶盒的Fréedericksz转变。该两体势是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能。采用对描述指向矢取向的变量进行傅里叶级数展开的方法,研究了三种基本的Fréedericksz转变,并在此基础上重点讨论了TN液晶盒的阈值磁场。即分别对指向矢的倾角和方位角进行傅里叶级数展开,通过二阶导矩阵方法确定TN盒的阈值磁场。该磁场依赖于总扭曲角和液晶的弹性常数,并与连续体理论结果进行了比较。通过平衡态下系统自由能取最小,得到指向矢满足的平衡态方程。基于平衡态方程,对TN液晶盒中指向矢在磁场作用下的分布进行了数值计算。数值结果验证了液晶指向矢所满足的平衡态方程的正确性。进一步证实了文献中最近提出的两种从弹性能到两体作用势的映射方案之一(即模型I)可以给出与连续体理论相一致的结果。

关键词：空间各向异性两体作用势傅里叶级数展开弗雷德里克兹转变阈值磁场

基于碳纳米管薄膜构建场发射平面显示器的阴极结构

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材料导报 2017年第1期31卷 56-63,76页

作者：常春蕊赵宏微刁加加安立宝华北理工大学理学院唐山063009 华北理工大学机械工程学院唐山063009

碳纳米管场发射平面显示器具有工作电压低、功耗低和制造成本低等优势,近年来基于碳纳米管场发射平面显示器的研究与应用研发已成为显示技术领域研究的热点之一,并已取得丰富成果。简要回顾了碳纳米管用于场发射的机理以及用于场发射平... 详细信息

碳纳米管场发射平面显示器具有工作电压低、功耗低和制造成本低等优势,近年来基于碳纳米管场发射平面显示器的研究与应用研发已成为显示技术领域研究的热点之一,并已取得丰富成果。简要回顾了碳纳米管用于场发射的机理以及用于场发射平面显示器的优势,主要介绍了碳纳米管用于场发射平面显示器研究的一些进展和一些亟待解决的问题,包括碳纳米管阴极薄膜的制备、碳纳米管阴极工作稳定性与寿命的改进以及阴极结构的设计等,并展望了碳纳米管用于场发射平面显示器的发展前景。

关键词：碳纳米管场发射平面显示器阴极

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碳纳米管/液晶复合材料的研究进展

液晶与显示 2022年第11期37卷 1375-1394页

作者：郭晓征安立宝常春蕊华北理工大学机械工程学院河北唐山063210 华北理工大学理学院河北唐山063210

当今各种纳米材料在液晶显示和非显示应用方面已显示出非凡潜力。其中,碳纳米管与液晶分子同具各向异性几何外形,更容易分散到液晶中,稳定性更强。本文简要综述了近年来碳纳米管/液晶复合材料的研究进展,首先介绍了碳纳米管与液晶材料... 详细信息

当今各种纳米材料在液晶显示和非显示应用方面已显示出非凡潜力。其中,碳纳米管与液晶分子同具各向异性几何外形,更容易分散到液晶中,稳定性更强。本文简要综述了近年来碳纳米管/液晶复合材料的研究进展,首先介绍了碳纳米管与液晶材料的基础概念与分类,讲述了将碳纳米管分散到液晶中常用的3种方法,讨论了碳纳米管对液晶材料相变温度、光学性能、电导率、介电性质与力学性能等物理性质的影响,最后介绍了碳纳米管/液晶复合材料在致动器、传感器、手写板、高强度材料等领域的应用。对碳纳米管/液晶复合材料制备、性能与应用研究的认识,将有助于探讨碳纳米管与液晶分子间相互作用导致改善液晶热、介电、电光、力学等物理性质的确切机制,为未来相关应用的实现奠定了基础。

关键词：碳纳米管液晶复合材料电光性能复合应用

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碳纳米管在典型微纳电子器件中的应用进展

液晶与显示 2016年第2期31卷 149-156页

作者：刁加加安立宝常春蕊华北理工大学机械工程学院河北唐山063009 华北理工大学理学院河北唐山063009

优异的电学、热学、机械特性和化学稳定性以及独特的一维纳米结构,使碳纳米管(CNT)成为应用在微纳电子器件中的理想功能材料。与传统电子器件相比,CNT微纳电子器件性能更为优异。本文综述了近年来制备和改进基于CNT的场发射器、晶体管... 详细信息

优异的电学、热学、机械特性和化学稳定性以及独特的一维纳米结构,使碳纳米管(CNT)成为应用在微纳电子器件中的理想功能材料。与传统电子器件相比,CNT微纳电子器件性能更为优异。本文综述了近年来制备和改进基于CNT的场发射器、晶体管和传感器的研究进展。经过特定方法的组装和处理,可使CNT场发射器获得低阀值电压、高发射电流和发射电流稳定等优异性能,使CNT晶体管具有高迁移率、大跨导和大电流开闭比,可提高各种CNT传感器的灵敏度。

关键词：碳纳米管应用场发射器晶体管传感器

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金掺杂降低碳纳米管接触电阻的实验研究

材料研究学报 2017年第7期31卷 511-516页

作者：刁加加常春蕊张志明张好强孙红婵安立宝华北理工大学机械工程学院唐山063009 华北理工大学理学院唐山063009 华北理工大学材料科学与工程学院唐山063009

降低与金属之间的接触电阻是碳纳米管在微纳电子领域获得应用的前提,掺杂金纳米粒子可有效降低碳纳米管的接触电阻。本文采用高温焙烧在碳纳米管表面构造缺陷和亲水基团,然后将碳纳米管在氯金酸水溶液中超声浸泡以吸附氯金酸,再在氢气... 详细信息

降低与金属之间的接触电阻是碳纳米管在微纳电子领域获得应用的前提,掺杂金纳米粒子可有效降低碳纳米管的接触电阻。本文采用高温焙烧在碳纳米管表面构造缺陷和亲水基团,然后将碳纳米管在氯金酸水溶液中超声浸泡以吸附氯金酸,再在氢气气氛下加热还原氯金酸为金。扫描电子显微(SEM)图片表明碳纳米管被成功地掺杂了金纳米粒子,X射线能量散射谱(EDS)和X射线光电子谱(XPS)表明金是唯一掺杂在碳纳米管上的粒子。掺杂后碳纳米管的拉曼光谱中G带波数降低说明对碳纳米管掺杂金为N型掺杂。N型掺杂剂将电子转移给邻近的碳原子,使碳纳米管中的电子数量增加,进而增强了碳纳米管的导电性。利用介电电泳法将碳纳米管组装到一对金电极之间,并使用精密电感电容电阻(LCR)测试仪实时测量。结果表明碳纳米管与金电极之间的接触电阻较掺杂前得到了有效改善,电阻值最大可降低近50%。

关键词：复合材料碳纳米管金纳米粒子掺杂接触电阻

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碳纳米管的液晶性取向研究

材料科学 2011年第3期1卷 77-84页

作者：常春蕊陈韦中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州中国科学院半导体研究所北京中国科学院研究生院北京

碳纳米管的液晶性研究是当今碳纳米管研究领域的全新、前沿课题,其液晶性即有序取向性。这种取向有序来自模型化碳纳米管的排斥体积效应,并外现于典型的光学双折射现象。碳纳米管的棒状各向异性深入人心,它是纳米碳管经自组织形成取向... 详细信息

碳纳米管的液晶性研究是当今碳纳米管研究领域的全新、前沿课题,其液晶性即有序取向性。这种取向有序来自模型化碳纳米管的排斥体积效应,并外现于典型的光学双折射现象。碳纳米管的棒状各向异性深入人心,它是纳米碳管经自组织形成取向液晶性缺陷的诱因,是高度一致纳米管取向形成的源泉,若经掺杂、剪切、外场等的作用,将实现由缺陷液晶性向高度有序液晶性的期待转变。本文着重从取向形貌对液晶性碳纳米管的取向特征进行了简要综述性介绍,强调碳纳米管的本征特性。碳纳米管的大尺寸使之取向液晶性清晰可见,而其自身的高杨氏模量特性及其间强的吸引相互作用亦使之液晶性取向易于呈现展曲性、有规可循。

关键词：碳纳米管液晶性自组织取向性

Monte Carlo simulations of biaxial structure in thin hybrid nematic film based upon spatially anisotropic pair potential

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Chinese Physics B 2009年第4期18卷 1560-1563页

作者：张志东常春蕊马东来 Department of Physics Hebei University of Technology

Hybrid nematic films have been studied by Monte Carlo simulations using a lattice spin model, in which the pair potential is spatially anisotropic and dependent on elastic constants of liquid crystals. We confirm in the thin hybrid nematic film the existence of a biaxially nonbent structure and the structure transition from the biaxial to the bent-director structure, which is similar to the result obtained using the Lebwoh-Lasher model. However, the step-like director＇s profile, characteristic for the biaxial structure, is spatially asymmetric in the film because the pair potential leads to K1 ≠ K3. We estimate the upper cell thickness to be 69 spin layers, in which the biaxial structure can be found.

关键词： hybrid nematic film biaxial structure spatially anisotropic pair potential Monte Carlo simulation

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磁场下椭圆形量子线中电子与空穴的基态能量

河北大学学报（自然科学版） 2015年第5期35卷 463-467页

作者：段秀芝王广新常春蕊华北理工大学轻工学院河北唐山063000 华北理工大学理学院河北唐山063000

采用单电子近似方法求解薛定谔方程,研究了椭圆形量子线中电子和空穴的基态能量及其受磁场的影响.详细描述了能量哈密顿算符在原子单位与国际单位之间的换算及处理粒子有效质量失配及空穴有效质量各向异性的一种方法,数值结果表明,磁场... 详细信息

采用单电子近似方法求解薛定谔方程,研究了椭圆形量子线中电子和空穴的基态能量及其受磁场的影响.详细描述了能量哈密顿算符在原子单位与国际单位之间的换算及处理粒子有效质量失配及空穴有效质量各向异性的一种方法,数值结果表明,磁场的约束使得粒子的基态能量增加,粒子的基态能量随着椭圆坐标中的参数的增大而减小.本文所用的方法可推广到其他类似物理模型的薛定谔方程的求解中.

关键词：磁场椭圆形量子线电子空穴

空间各向异性势扭曲向列液晶盒的Fredericksz转变

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液晶与显示 2007年第5期22卷 591-597页

作者：常春蕊张志东张艳君河北工业大学理学院天津300401

基于格点模型空间各向异性两体势研究扭曲向列(TN)液晶盒的Fredericksz转变。该作用势不仅是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于... 详细信息

基于格点模型空间各向异性两体势研究扭曲向列(TN)液晶盒的Fredericksz转变。该作用势不仅是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能。分别对指向矢的倾角和方位角进行傅里叶展开,通过二阶导矩阵方法确定TN盒的阈值磁场。该磁场依赖于总扭曲角和液晶的弹性常数,并与连续体理论结果进行了比较。通过平衡态下系统自由能取最小,得到指向矢满足的平衡态方程。基于平衡态方程,对TN液晶盒中指向矢在磁场作用下的分布进行了数值计算。数值结果验证了液晶指向矢所满足的平衡态方程的正确性。进一步证实了文献中最近提出的两种从弹性能到两体作用势的映射方案之一(即模型Ⅰ)可以给出与连续体理论相一致的结果。

关键词：液晶盒空间各向异性两体作用势傅里叶级数展开 Fréedericksz转变阈值磁场