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界面工程与等离激元效应协同作用增强的ZnO微米线同质结自驱动紫外探测器（英文）

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Science China Materials 2024年

作者：唐楷沙树林万鹏翟亚林阚彩侠施大宁姜明明 College of Physics MIIT Key Laboratory of Aerospace Information Materials and Physics Key Laboratory for Intelligent Nano Materials and Devices Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

高灵敏度的自驱动紫外探测器在许多应用中都大有可为.本研究提出了一种一维ZnO基同结光电探测器,它包括表面覆盖着Ag纳米线的锑掺杂ZnO微米线(AgNWs@ZnO:Sb MW)、MgO缓冲纳米层和ZnO薄膜.该探测器在0 V偏压下对紫外光非常敏感,其性能参...

高灵敏度的自驱动紫外探测器在许多应用中都大有可为.本研究提出了一种一维ZnO基同结光电探测器,它包括表面覆盖着Ag纳米线的锑掺杂ZnO微米线(AgNWs@ZnO:Sb MW)、MgO缓冲纳米层和ZnO薄膜.该探测器在0 V偏压下对紫外光非常敏感,其性能参数包括约7个量级的开关比、292.2 mA W-1的响应度、6.9×1013Jones的比探测率,以及微秒量级的快速响应速度(上升时间16.4μs,下降时间465.1μs).特别是10μW cm-2的微弱紫外光时接近99.3%的外量子效率.此外,本文系统研究了MgO纳米薄膜和表面修饰AgNWs对探测器件性能增强的机理.作为自驱动光接收器,该光电二极管被进一步集成到能够实时传输信息的紫外通信系统中.此外,基于AgNWs@p-ZnO:Sb MW/i-MgO/n-ZnO的同质结9×9阵列显示出均匀的光响应分布,可用作具有良好空间分辨率的成像传感器.这项研究有望为设计高性能紫外光检测器提供一条具有低功耗和可大规模建造的途径.

关键词：

不同价态Mo掺杂和点缺陷对ZnO磁光性能影响的第一性原理研究

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不同价态Mo掺杂和点缺陷对ZnO磁光性能影响的第一性原理研究

作者：沙树林内蒙古工业大学

学位级别：硕士

ZnO作为带隙宽度为3.37 eV(温度300 K时)的Ⅱ-Ⅵ族n型半导体,在诸多金属氧化物半导体中,由于具有高化学稳定性、高透明度、高激子结合能(60 me V)以及成本低、无毒等优点。在太阳能电池、光催化剂以及稀磁半导体等领域具有广泛的应用价... 详细信息

ZnO作为带隙宽度为3.37 eV(温度300 K时)的Ⅱ-Ⅵ族n型半导体,在诸多金属氧化物半导体中,由于具有高化学稳定性、高透明度、高激子结合能(60 me V)以及成本低、无毒等优点。在太阳能电池、光催化剂以及稀磁半导体等领域具有广泛的应用价值。在前人的工作中,虽然有关过渡金属掺杂ZnO调节其磁光电性质的系列研究已取得一定的进展。但是,过渡金属Mo掺杂和点缺陷共存对ZnO磁光性能和机理的影响一直存在争议。特别是,不同价态Mo掺杂和点缺陷共存对ZnO磁光性能的影响一直被人们疏忽。此外,实验上对于精确控制点空位非常具有挑战性,而通过第一性原理计算在这方面具有绝对优势。因此,为了解决上述问题,本文通过Materials Studio 8.0软件中的CASTEP模块,在密度泛函理论的框架下,采用第一性原理平面波超软赝势GGA+U方法研究了不同配比量Mo掺杂和Zn空位,以及不同价态Mo掺杂和点缺陷对ZnO磁光性能和机理的影响。为了解决Mo掺杂和Zn空位对ZnO体系磁性来源和机理的争议,构建了纯ZnO超胞模型,以及Mo掺杂和Zn空位不同配比量的ZnMoO,ZnMoO和ZnMoO超胞模型,分别对掺杂体系进行几何结构优化和电子结构计算。此外,为了判断磁性掺杂体系是否具有室温铁磁性,计算了ZnMoO体系的居里温度。磁性研究发现,当Mo掺杂和Zn空位配比量不同时,计算得出的掺杂体系总磁性也不同,当Mo和Zn空位的配比量为2:2时,ZnMoO体系的总磁矩相对最大、磁性最强、电子自旋极化率达到100%,且居里温度达到了室温以上。ZnMoO体系的磁性主要来源于以Zn空位产生的空穴为媒介,Zn空位附近未配对的O-2p轨道的巡游电子(O)和Mo-4d轨道电子自旋极化发生的双交换作用。计算结果表明,ZnMoO体系磁性相对最好,对稀磁半导体的磁性调控最为有利。光学性质研究发现,与纯ZnO体系相比,所有掺杂体系的带隙宽度均变窄,且吸收光谱均发生红移。其中,ZnMoO体系的红移相对最明显,电子-空穴对容易分离、不易复合,光催化性能相对最好。计算结果表明,ZnMoO体系对新型的ZnO基光催化剂的设计和制备最为有利。为了探究不同价态Mo掺杂和点缺陷对ZnO磁光性能和机理的影响,构建了72原子纯ZnO超胞模型,以及Mo/Mo分别单掺和Zn/O空位分别共存的ZnMoO、ZnMoO、ZnMoO和ZnMoO超胞模型。磁性研究发现,含O空位的掺杂体系均无磁性,含Zn空位的掺杂体系均表现出铁磁性,其中ZnMoO体系的总磁矩相对最大,磁性最强,居里温度也达到室温以上。ZnMoO体系的磁性主要来源于Mo、Mo周围的O原子,以及Zn空位近邻的O原子,即,Mo的4d态与O-2p态之间发生的杂化耦合双交换效应。有趣的是,光学性质研究发现,虽然ZnMoO和ZnMoO体系的带隙宽度都变宽,但是,在光激发条件下,光生电子先由价带顶跃迁到施主杂质能级,再由施主杂质能级跃迁到导带底,分级进行仍然使光吸收边发生红移现象,且光子能量的响应范围也均增大。特别是,ZnMoO体系的光生电场和电荷束缚能力最强,吸收光谱红移最显著,光子能量的响应范围最大,所以ZnMoO体系作为光催化剂最有利。

关键词： Mo掺杂ZnO Mo5+/6+ 点缺陷磁和光性能第一性原理

基于复合相位超构表面的多功能电磁波调控(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 139-150页

作者：王卓何琼孙树林周磊复旦大学物理学系应用表面物理国家重点实验室上海市超构表面光场调控重点实验室上海200433 复旦大学光科学与工程系上海超精密光学制造工程技术研究中心上海200433

从超构表面调控电磁波研究的发展历史出发,详细介绍了基于复合相位超构表面实现高效多功能调控圆偏振电磁波的原理、设计思路和实验模拟表征,对近期国内外在这一领域的研究进展进行简要的论述,着力以此引导相关研究性实验教学,并为相关... 详细信息

从超构表面调控电磁波研究的发展历史出发,详细介绍了基于复合相位超构表面实现高效多功能调控圆偏振电磁波的原理、设计思路和实验模拟表征,对近期国内外在这一领域的研究进展进行简要的论述,着力以此引导相关研究性实验教学,并为相关领域研究人员提供指引。

关键词：超构表面共振相位传输相位几何相位复合相位圆偏振光多功能

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半封闭狭窄通道稀疏孔壁面对流换热特性

航空动力学报 2024年第3期39卷 1-9页

作者：李洋李维陈竞炜薛树林杨卫华中国航发湖南动力机械研究所中小型航空发动机叶轮机械湖南省重点实验室湖南株洲412002 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了研究双层壁复合冷却涡轮叶片内部对流换热特性,设计了带侧向稀疏孔出流的窄通半封闭道,采用试验方法针对不同通道进口雷诺数和不同出流孔几何参数对出流壁面对流换热特性的影响开展了研究,结果表明:冷气的沿程出流导致在出流孔下游... 详细信息

为了研究双层壁复合冷却涡轮叶片内部对流换热特性,设计了带侧向稀疏孔出流的窄通半封闭道,采用试验方法针对不同通道进口雷诺数和不同出流孔几何参数对出流壁面对流换热特性的影响开展了研究,结果表明:冷气的沿程出流导致在出流孔下游区域产生溢流效应与冲击效应的叠加,在出流孔下游出现典型的水滴状低温区,其覆盖面积随着出流孔径和进口雷诺数的增加而增大;出流壁面的平均努塞尔数沿流动方向呈现四种变化特征,通道进口段的平均换热努塞尔数相比通道下游区高出80%;存在一个最佳出流孔展向间距比,使得壁面的平均表面传热系数达到最大值,大展向孔间距的壁面平均努塞尔数相比中间孔间距情况低20%。

关键词：涡轮叶片对流换热双层壁侧向出流狭窄通道

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基于多源信息的农业干旱监测研究进展

灾害学 2024年第2期39卷 125-135页

作者：杨妮邓树林广西财经学院管理科学与工程学院广西南宁530003 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院湖北武汉430074 南宁师范大学地理科学与规划学院广西南宁530001

当前农业干旱监测已从基于站点或遥感监测向基于多源信息综合监测转变,为了更好地促进农业干旱监测模型和技术的发展,该文从单一变量到多变量角度梳理了干旱指数的发展历程;分析了水平衡模型、潜在变量、线性组合、联合分布函数、主成... 详细信息

当前农业干旱监测已从基于站点或遥感监测向基于多源信息综合监测转变,为了更好地促进农业干旱监测模型和技术的发展,该文从单一变量到多变量角度梳理了干旱指数的发展历程;分析了水平衡模型、潜在变量、线性组合、联合分布函数、主成分分析和数据挖掘等干旱监测模型构建方法,对比了不同干旱指数的适用性。针对农业干旱监测的局限性,探究了农业干旱监测未来的发展方向,即理论层面,需明晰农业干旱发生内在机理,进一步识别农业干旱影响因素及其反馈机制;集成遥感、气象站点、野外实测等多源信息,构建多时空尺度作物关键生育期旱灾定量监测预警模型;同时构建统一的农业干旱监测与预警模型评价指标体系。技术层面,需加强多源信息集成与融合,为农业干旱监测提供有力的数据支撑;进一步加强基于大数据的监测模型构建方法研究,为农业干旱监测提供技术保障。

关键词：农业干旱监测干旱指数多源信息进展与展望

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基于手机App使用大数据的居民线上生活空间结构初探——以武汉市都市发展区为例

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地理研究 2024年第4期43卷 966-984页

作者：牛强陈树林伍磊武汉大学城市设计学院武汉430072 湖北省人居环境工程技术研究中心武汉430072

信息时代,居民生活逐渐向线上转移,已有研究表明线上生活推动了相应生活空间的重构,但其空间结构及成因仍待系统研究。本文选取与居民日常生活紧密相关的八类线上生活,利用武汉市联通用户手机App使用数据,以规则网格为单位,基于这些App... 详细信息

信息时代,居民生活逐渐向线上转移,已有研究表明线上生活推动了相应生活空间的重构,但其空间结构及成因仍待系统研究。本文选取与居民日常生活紧密相关的八类线上生活,利用武汉市联通用户手机App使用数据,以规则网格为单位,基于这些App的使用人数占比和人均使用时长构建八类线上生活的综合使用指数,而后利用冷热点分析和层次聚类,初步探究了武汉市居民线上生活的空间结构。发现其与传统生活存在很大差异:(1)就普及程度和使用强度而言,除外卖生鲜外,其他七类均遵循高值指标和热点多分布于郊区的反中心化规律,部分活动还呈现泛中心化的特征。(2)从热门活动的数量和内容来看,中心城区外围热门活动数量多于核心区,线上线下融合型活动居多;近郊区核心区热门活动数量多,各类线上活动发展得较为均衡;近郊区外围热门活动数量少,热门活动多为完全线上型。(3)总结上述特征,居民线上生活空间呈现“环形山”形态的圈层式扇形镶嵌结构。线上生活因弥补了郊区传统生活设施的不足而呈现与之互补的反中心圈层递增规律,同时,地理区位、建设条件、人口构成等因素影响下的线上生活差异使得不同人群集聚片区以扇形板块镶嵌其中。本文从线上生活的角度补充了传统居民生活空间理论,系统地总结了居民线上生活的空间结构,为信息时代城市生活空间的建设提供了参考。

关键词：生活空间结构线上生活手机App使用数据信息时代环形山结构

少支链平面并联分拣机器人性能分析与优化设计

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少支链平面并联分拣机器人性能分析与优化设计

作者：武树林重庆理工大学

学位级别：硕士

并联机器人拥有的结构紧凑、累积误差小、响应速度快等优势,使其在工业自动化生产中扮演着重要的角色,尤其是在快速分拣行业。但是传统并联机器人由于多运动支链的封闭结构,导致其工作空间受限、奇异性复杂。针对上述问题,本文提出了一... 详细信息

并联机器人拥有的结构紧凑、累积误差小、响应速度快等优势,使其在工业自动化生产中扮演着重要的角色,尤其是在快速分拣行业。但是传统并联机器人由于多运动支链的封闭结构,导致其工作空间受限、奇异性复杂。针对上述问题,本文提出了一种少支链多自由度平面并联机构,该机构能够通过两条运动支链完成平面内的三自由度运动(2个平移运动和1个转动运动)。并对该机构的工作空间、奇异性、灵巧度、静刚度等方面进行研究,具体内容如下:(1)提出了一种平面2-RRR并联机构,构建了该机构的运动学模型。利用封闭矢量法并结合几何约束条件,建立该机构的位置逆解模型、位置正解模型以及速度雅可比矩阵模型。结合Adams虚拟仿真软件和Matlab数值计算软件,对机构的运动学模型进行验证。(2)基于机构的位置逆解模型,利用数值离散法对机构的定姿态工作空间、可达工作空间和转动工作空间进行求解,并与两类传统平面并联机构的定姿态空间和可达工作展开对比分析。根据速度雅可比矩阵的行列式,分析该机构的三类奇异位形。将速度雅可比矩阵进行去量纲化处理,以此为基础定义机构的灵巧度指标和刚度性能指标并进行实例分析。(3)引入机构的工作空间性能指标、全局灵巧度性能指标和全局刚度性能指标作为机构的目标函数,以杆件之间的干涉和转角限制为约束条件,采用NSGA-II算法对机构的几何尺寸参数开展多目标优化设计,得到机构优化后的Pareto最前沿,并对优化前后的性能指标进行对比分析。(4)在上述工作的基础上,以所提出的并联机构为主体,完成了一种3T1R(3个平移运动和1个转动运动)分拣机器人实验样机的机械结构和电气系统的设计与搭建。并对样机的工作空间、平移能力、转动能力、分拣能力以及静刚度性能进行验证实验。

关键词：分拣机器人工作空间分析奇异性分析性能分析优化设计

薄壳山核桃-茶间作对‘安吉白茶’速生期光合特性的影响

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 86-96页

作者：田梦阳朱树林窦全琴季艳红江苏省林业科学研究院江苏南京210014 句容市磨盘山林场江苏句容212445 南京林业大学生命科学学院江苏南京210037

【目的】探讨薄壳山核桃(Carya illinoinensis)-‘安吉白茶’(Camellia sinensis‘Anjibaicha’)(安吉白茶)间作下安吉白茶速生期光合和荧光特性差异,为构建薄壳山核桃-安吉白茶高效复合栽培体系提供理论依据。【方法】在薄壳山核桃与... 详细信息

【目的】探讨薄壳山核桃(Carya illinoinensis)-‘安吉白茶’(Camellia sinensis‘Anjibaicha’)(安吉白茶)间作下安吉白茶速生期光合和荧光特性差异,为构建薄壳山核桃-安吉白茶高效复合栽培体系提供理论依据。【方法】在薄壳山核桃与安吉白茶复合栽培下分别以冠下(T1)、冠缘(T2)、冠外(T3)和单作安吉白茶(T0)为对照等4个测定点,测定10年生安吉白茶速生期(7—9月)光合日变化、光响应曲线、荧光参数和叶绿素含量等光合生理指标变化情况。【结果】T2处理可显著提高安吉白茶的净光合速率(P_(n)),7月高温下T1、T2、T3测定点P_(n)均显著高于T0,8月T0处理存在光合午休现象,T2处理的Pn显著高于T0的,9月3个处理的Pn值均显著高于对照单作的;T2具有较高的表观量子效率(η_(AQY))、最大净光合速率(P_(n,max))、光饱和点(P_(LSP))以及较低水平的光补偿点(P_(LCP));暗呼吸速率(Rd)随着光照强度的降低呈逐渐下降的趋势;7—9月茶树叶绿素含量以间作显著高于单作,随着光照强度的降低,叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)含量和叶绿素总含量(ChlT)逐渐增加,叶绿素a与叶绿素b质量比(Chla/b)值呈下降趋势。遮阴产生较多叶绿素利于茶树捕获更多的光能进行光合作用;7、8月间作下茶树PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))与PSⅡ潜在的光化学活性(F_(v)/F_(0))均显著高于单作,高温与高光强对单作安吉白茶产生了明显的光抑制,光能转换效率与电子传递能力下降;9月间作下冠缘茶树F_(v)/F_(m)、F_(v)/F_(0)显著高于冠下和单作,遮阴过度抑制茶树PSⅡ的光化学活性,影响其光合作用中的能量传递与转化。【结论】薄壳山核桃林下安吉白茶的多项光合生理指标得以提高,其中冠缘下有利于安吉白茶叶片光合同化作用,冠外次之,冠下和单作较差;高温与高强光对单作安吉白茶产生了明显的光抑制,降低了茶树光合效率。

关键词：薄壳山核桃 ‘安吉白茶’ 间作光合特征参数叶绿素荧光

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基于复合相位超构表面的多功能电磁波调控（特邀）

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光学学报 2024年第10期 147-158页

作者：王卓何琼孙树林周磊复旦大学物理学系应用表面物理国家重点实验室上海市超构表面光场调控重点实验室复旦大学光科学与工程系上海超精密光学制造工程技术研究中心

从超构表面调控电磁波研究的发展历史出发，详细介绍了基于复合相位超构表面实现高效多功能调控圆偏振电磁波的原理、设计思路和实验模拟表征，对近期国内外在这一领域的研究进展进行简要的论述，着力以此引导相关研究性实验教学，并为... 详细信息

从超构表面调控电磁波研究的发展历史出发，详细介绍了基于复合相位超构表面实现高效多功能调控圆偏振电磁波的原理、设计思路和实验模拟表征，对近期国内外在这一领域的研究进展进行简要的论述，着力以此引导相关研究性实验教学，并为相关领域研究人员提供指引。

关键词：超构表面共振相位传输相位几何相位复合相位圆偏振光多功能