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太赫兹波在飞行器等离子体鞘套中的传输特性

强激光与粒子束 2020年第3期32卷 74-79页

作者：耿兴宁徐德刚李吉宁陈锴钟凯姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072

针对临近空间飞行器的黑障问题,根据模拟的RAM C-Ⅲ飞行器周围的流场分布结果,计算了等离子体电子密度和碰撞频率,并根据其分布建立了非均匀的等离子体模型。在此基础上,利用散射矩阵方法分析了太赫兹波在等离子体中的传输特性随着等离... 详细信息

针对临近空间飞行器的黑障问题,根据模拟的RAM C-Ⅲ飞行器周围的流场分布结果,计算了等离子体电子密度和碰撞频率,并根据其分布建立了非均匀的等离子体模型。在此基础上,利用散射矩阵方法分析了太赫兹波在等离子体中的传输特性随着等离子体密度、等离子体厚度、等离子体碰撞频率的变化以及外加磁场对传输特性的影响。结果表明,太赫兹波的传输损耗随着等离子体电子密度和等离子体厚度的增加而增加,而碰撞频率的增加会使得透射率先减小后增加。在外加磁场的作用下,左旋太赫兹波的传输特性会得到改善;而对于右旋太赫兹波,磁场的施加会引入吸收峰,并且随着磁感应强度的增加向高频方向移动。

关键词：太赫兹波等离子体鞘套散射矩阵方法传输特性外加磁场

异侧非重叠三封闭端量子波导中的声子输运与热导

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原子与分子物理学报 2011年第4期28卷 703-709页

作者：张剑华湘南学院物理与电子信息工程系郴州423000

研究了异侧非重叠三封闭端量子波导中的声学声子传输和热导率性质.结果表明:由于激发模的产生,总传输系数在整数约化频率的时发生跳跃;各个激发模所产生的温度条件不一样,温度越高,被激发的模越多,并且高阶模对热导的影响较小;声子传输... 详细信息

研究了异侧非重叠三封闭端量子波导中的声学声子传输和热导率性质.结果表明:由于激发模的产生,总传输系数在整数约化频率的时发生跳跃;各个激发模所产生的温度条件不一样,温度越高,被激发的模越多,并且高阶模对热导的影响较小;声子传输和热导性质与不连续结构的形状和位置有直接的关系,声子传输和热导性质对量子线的温度环境相当敏感.

关键词：低维纳米结构散射矩阵方法声学声子输运热导

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基于散射矩阵的低维材料输运性质研究

基于散射矩阵的低维材料输运性质研究

作者：郑文琦杭州电子科技大学

学位级别：硕士

本文主要采用散射矩阵法,分析了二维半导体材料的输运性质,探究了石墨烯、硅烯、黑磷的电子输运性质及应用场景,通过对黑磷烯异质结输运性质的详细分析,掌握量子调控的基本方法。第一章绪论部分,我们对几种前沿二维半导体材料:石墨烯、... 详细信息

本文主要采用散射矩阵法,分析了二维半导体材料的输运性质,探究了石墨烯、硅烯、黑磷的电子输运性质及应用场景,通过对黑磷烯异质结输运性质的详细分析,掌握量子调控的基本方法。第一章绪论部分,我们对几种前沿二维半导体材料:石墨烯、硅烯、黑磷材料的结构、制备方法及研究现状展开描述。了解到这几种材料具有独特的量子输运特性,促使我们开展电子输运性质的相关研究。第二章理论研究部分,为了更好地探讨二维材料的输运性质,我们比较了经典输运及介观物理输运方法的使用场景及优劣势,明确了最适当的量子输运研究方案,并对散射矩阵方法、密度泛函理论的计算原理做了详细介绍。第三章综述性总结部分,我们对本研究小组有关石墨烯、硅烯的研究工作做了综述性总结。通过搭建石墨烯异质结模型,分析了外加磁场/电场下异质结的透射率曲线,发现在无磁场作用下,垂直入射电子的透射率会达到最大值,发生Klein隧穿。随后我们搭建了机械应力及外电场作用下的硅烯纳米薄膜模型,发现机械应力和外电场可以有效调控硅烯的输运性质,包括狄拉克费米子的自旋输运性质和谷极化输运性质,实现谷极化和自旋极化效应。第四章黑磷输运性质研究部分,我们通过搭建黑磷模型,我们得到对应的哈密顿方程,然后根据解析方程计算出黑磷的透射系数。为了探究不同因素对黑磷输运性质的影响,我们利用matalb软件绘制出黑磷的透射系数与波矢量、外加电压、外加磁矩、各向异性参量间的关系曲线图,到了黑磷透射率曲线与外加变量之间的关系。不仅如此,我们采用散射矩阵方法还能通过对黑磷影响因素的不同配比调节黑磷透射率,从而提升对应器件的性能。第五章,我们对石墨烯异质结的巨磁阻效应调控、硅烯纳米带的输运、黑磷的输运等研究内容进行了归纳总结,并在此基础上对二维材料的后续研究及展望做了分析阐述。

关键词：石墨烯硅烯黑磷散射矩阵方法输运性质

接头形状对半导体纳米线中弹道声子输运影响的研究

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接头形状对半导体纳米线中弹道声子输运影响的研究

作者：姚晶晶湖南大学

学位级别：硕士

Feynman关于纳米技术的预言、超晶格的发展以及纳米微粒的成功制备,使纳米技术成为当前物理学科和材料科学的研究热点之一。同时,纳米科学和技术的飞速发展,将光电器件的特征尺寸带入到纳米量级,尺寸效应和爆炸式增长的高密度热量输运,... 详细信息

Feynman关于纳米技术的预言、超晶格的发展以及纳米微粒的成功制备,使纳米技术成为当前物理学科和材料科学的研究热点之一。同时,纳米科学和技术的飞速发展,将光电器件的特征尺寸带入到纳米量级,尺寸效应和爆炸式增长的高密度热量输运,是影响和制约这些器件性能和稳定性的关键问题。因此,纳米尺度热输运性质的研究受到了极大的关注。本文运用散射矩阵方法,对半导体纳米线中弹道声子的输运和热导性质进行了讨论,发现了一些有趣的现象。采用弹性标量模型和散射矩阵方法,研究了低温下通过两种非连续接头连接的半导体纳米线中声学声子的输运和热导性质。研究发现,用突变型接头连接的半导体纳米线中透射系数不规则,出现了尖锐的下降谷;而通过台阶状接头连接的半导体纳米线中声学声子的透射系数曲线则表现为较为规则的量子化平台,并且在某些约化频率处出现了透射系数的垂直上升。当温度趋向于零,且结构为直通道时,总的热导值接近于基本的量子化单元。而在较高温度下,约化热导则随温度线性增加。此外,台阶状接头的存在使得结构中声学声子的热导有了比较大的升高。运用散射矩阵方法,研究了低温下三种连续接头对半导体纳米线中声学声子输运性质的影响。结果表明,接头的形状在左右纳米线宽度都取固定值时对透射系数有着显著的影响。当约化频率趋向于零时,喇叭形接头半导体纳米线中声子的透射系数最大;在低约化频率下,透射系数随着约化频率的增加而增大,且悬链曲线型接头的透射系数最小;三种接头的透射系数在约化频率较大时没有明显的变化规律。声子透射系数与接头形状之间的这种依赖关系主要是由于接头中不同的声子耦合所引起的。低温下,梯形状接头的热导最大,悬链曲线型接头的热导最小;较高温度下则是喇叭形接头的热导最小;随着温度的进一步升高,最大的热导出现在通过梯形状接头连接的半导体纳米线中。与两种非连续接头进行对比得知,高温下,连续接头半导体纳米线中声学声子的热导要大于非连续接头。这些结果表明,选择合适形状的接头在一定程度上可以提高声学声子在半导体纳米线中的热导率。

关键词：半导体纳米线散射矩阵方法接头形状声子输运

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低维纳米结构中声子输运性质的研究

低维纳米结构中声子输运性质的研究

作者：闫书焕中南大学

学位级别：硕士

近年来,半导体纳米器件进入了人们的视线,热导在控制这些器件的性能和稳定性等方面起着很重要的作用,因此纳米结构中的热输运性质的研究受到了极大关注,本文利用散射矩阵方法研究了量子线波导中声学声子输运和热导的性质。研究了部分重... 详细信息

近年来,半导体纳米器件进入了人们的视线,热导在控制这些器件的性能和稳定性等方面起着很重要的作用,因此纳米结构中的热输运性质的研究受到了极大关注,本文利用散射矩阵方法研究了量子线波导中声学声子输运和热导的性质。研究了部分重叠双封闭端量子波导在自由边界条件下声学声子的输运和热导性质。结果表明：由于结构的不连续,总的声学声子透射系数随着约化频率的变化关系表现为强烈的共振现象;当两端线高度同时变化时,禁止频率的数目等于两端线高度相对于主量子波导横向宽度的倍数;热导对端线高度的变化和重叠区域宽度变化都非常的敏感,并且随着温度的升高先减小后增加。研究了三端线的声学声子传输和热导率性质。我们发现：1)在上下端线重叠的三端子结构中,总的声学声子透射系数随着端线宽度的增加量子化台阶被破坏;温度较低时热导系数随结构参数的变化相对简单等;2)在上下端线不重叠的三端子结构中,由于激发模的产生,总传输系数在整数约化频率的时候发生跳跃;各个激发模所产生的温度条件不一样,温度越高,被激发的模越多,并且高阶模对热导的影响较小。研究表明：从研究的结构来看,声子传输和热导性质与不连续结构的形状和位置都有直接的关系;从研究的环境来看,声子传输和热导性质对量子线的温度环境相当敏感。

关键词：低维纳米结构散射矩阵方法声学声子输运热导

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Y型量子开关的电子输运性质

Y型量子开关的电子输运性质

作者：江兆潭山东师范大学

学位级别：硕士

从二十世纪八十年代末开始，在短短的二十年内，凝聚态物理的一门新兴学科——介观物理迅速形成并发展成为凝聚态物理研究的一个新的热点。由于介观器件在微电子技术和集成电路等方面具有重要的应用，因此对介观器件的研究越来越受... 详细信息

从二十世纪八十年代末开始，在短短的二十年内，凝聚态物理的一门新兴学科——介观物理迅速形成并发展成为凝聚态物理研究的一个新的热点。由于介观器件在微电子技术和集成电路等方面具有重要的应用，因此对介观器件的研究越来越受到世界各国的重视。本文运用传输矩阵方法和散射矩阵方法系统研究了异质结上形成的Y型量子开关中的电子输运性质，及其结构内存在的量子束缚态。第一章简单介绍了介观物理中的几个典型效应，包括弱局域化效应、普适电导涨落、库仑阻塞效应、Aharonov-Bolm效应、整数及分数量子霍尔效应等。第二章给出了在异质结中二维电子气的形成过程，以及低维电子气的态密度。介绍了几个常见的特征长度（费米波长、平均自由程、相位相干长度等），说明了电子做弹道输运的条件，以及介观物理研究中最基本的 Landauer-Buttiker电导公式，最后还阐明了弯曲结构中存在的量子束缚态。第三章给出了本文工作所利用的理论方法，包括模式匹配方法、传输矩阵方法和散射矩阵方法。第四章集中对Y型量子结构进行了数值模拟工作，研究内容包括Y型量子开关的电子输运性质和Y型量子开关的形成条件。结果表明，当电场加到一定程度之后，在Y型量子开关的两个通道中，就会出现一个通道开通，另一个截止的情形，而当电场反向时，就会出现相反的情况。第五章研究了Y型量子结构中的量子束缚态。我们分别研究了T-S 型结构、对称Y型量子结构和非对称Y型量子结构。研究结果表明，1）、 — — T—S型结构中存在两个耦合量子束缚态，电导共振峰的出现是电子共振隧穿结构中的量子束缚态的结果，量子束缚态的能级可以利用微扰理论求得;2）、在对称Y型结构中，在第一个模式下只有两个电导共振峰，第一个峰对应的量子束缚态主要局域于中间弯曲处，而第二峰对应的量子束缚态主要局域于上下两个弯曲处，且对于X轴是对称的，此时该束缚态能级是简并的;3）、在非对称厂型结构中，在第一个模式下，可以观察到三个电导共振峰，即该结构存在三个束缚能级，对称情况下的简并能级出现分裂。

关键词：传输矩阵方法散射矩阵方法异质结 Y型量子开关电子输运性质量子束缚态

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低温下三种凸型量子波导中的热输运

井冈山大学学报（自然科学版） 2010年第6期31卷 29-34页

作者：李科敏苏卡林罗文华徐旭玲廖高华湖南理工学院物理与电子学院湖南岳阳414006

利用弹性近似模型和散射矩阵方法,对比研究了低温下的声学声子在等宽波导、变窄波导、变宽波导中的输运性质。计算结果表明,不同类型的凸型量子波导既有相似的性质也有各自的特点。这些性质有助于人们实现人工控制纳米结构中的热输运,... 详细信息

利用弹性近似模型和散射矩阵方法,对比研究了低温下的声学声子在等宽波导、变窄波导、变宽波导中的输运性质。计算结果表明,不同类型的凸型量子波导既有相似的性质也有各自的特点。这些性质有助于人们实现人工控制纳米结构中的热输运,同时为设计实用的声子滤波器提供理论参考。

关键词：热输运凸型量子波导散射矩阵方法透射系数凸型区域

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近红外亚波长硅光栅偏振器的设计

光学与光电技术 2010年第4期8卷 87-90页

作者：郭楚才叶卫民袁晓东季家镕国防科技大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

利用泄漏模共振效应以及等效介质理论设计出工作在近红外波段的一维亚波长硅光栅偏振器。采用散射矩阵方法和时域有限差分方法对结构进行设计和优化,模拟结果显示在正入射条件下,该偏振器在1 284～1 575 nm波长范围内的消光比大于100(20... 详细信息

利用泄漏模共振效应以及等效介质理论设计出工作在近红外波段的一维亚波长硅光栅偏振器。采用散射矩阵方法和时域有限差分方法对结构进行设计和优化,模拟结果显示在正入射条件下,该偏振器在1 284～1 575 nm波长范围内的消光比大于100(20 dB),而TM模的透射率高于98%。同时对该偏振器的角度特性以及制备容差进行了讨论,计算结果表明该偏振器具有较大的角度与制备容差。

关键词：亚波长光栅偏振器散射矩阵方法泄漏模共振等效介质理论