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CrO_(2)单层:一种兼具高居里温度和半金属特性的二维铁磁体

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物理学报 2024年第10期73卷 278-286页

作者：刘冰心李宗良山东师范大学物理与电子科学学院济南250358

半金属铁磁体在费米能级附近具有特殊的能带结构,电子极化率可高达100%,在自旋电子学领域备受关注.但是大部分铁磁半金属材料的居里温度远低于室温,这大大限制了二维铁磁半金属材料的实际应用.因此寻找具有高居里温度的半金属铁磁体是... 详细信息

半金属铁磁体在费米能级附近具有特殊的能带结构,电子极化率可高达100%,在自旋电子学领域备受关注.但是大部分铁磁半金属材料的居里温度远低于室温,这大大限制了二维铁磁半金属材料的实际应用.因此寻找具有高居里温度的半金属铁磁体是一项具有挑战性的工作.本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,研究了过渡金属氧化物CrO_(2)单层的晶体结构、电子特性、基态磁性和铁磁相变.形成能计算、声子谱计算和分子动力学模拟表明CrO_(2)具有动力学稳定性和热稳定性,弹性常数计算表明CrO_(2)具有力学稳定性.基于GGA+U和SCAN方法的自旋极化计算表明CrO_(2)单层的磁基态是铁磁态.采用GGA+U方法计算了CrO_(2)的电子态密度和能带结构,CrO_(2)被确认为一种宽带隙的二维铁磁半金属.运用蒙特卡罗模拟方法求解Heisenberg模型,得到CrO_(2)单层是一种居里温度超过400 K的二维本征半金属铁磁体.CrO_(2)单层的高居里温度在二维铁磁材料中并不多见,在半金属材料中更为稀少,这将使它成为制备自旋电子器件和研究自旋量子效应的理想材料.

关键词：过渡金属氧化物二维铁磁半金属居里温度第一性原理

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微腔辅助的自旋动力学特性和超辐射相变

光学学报 2024年第5期44卷 245-252页

作者：崔超冯彦林山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东济南250358

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型... 详细信息

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型具有重要的研究意义,且为深入研究腔量子调控提供了可行方案。

关键词：量子光学光学微腔超辐射自旋动力学玻色爱因斯坦凝聚

部分相干矢量光场研究进展:从二维光束到三维光场(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 114-138页

作者：陈亚红董震刘永雷刘琳王飞蔡阳健苏州大学物理科学与技术学院江苏苏州215006 山东师范大学物理与电子科学学院山东济南250358

回顾了光场相干与偏振联合调控的研究进展,重点介绍了具有特殊空间相干结构的二维部分相干矢量光束的表征、合成及在复杂环境中的鲁棒传输特性;结合纳米光子学的发展,将二维部分相干矢量光束推广到了三维部分相干矢量光场,给出了三维部... 详细信息

回顾了光场相干与偏振联合调控的研究进展,重点介绍了具有特殊空间相干结构的二维部分相干矢量光束的表征、合成及在复杂环境中的鲁棒传输特性;结合纳米光子学的发展,将二维部分相干矢量光束推广到了三维部分相干矢量光场,给出了三维部分相干矢量光场的相干与偏振表征,分析了部分相干紧聚焦矢量光场中的三维偏振结构,包括偏振维度、三维非寻常偏振态、自旋角动量结构等。研究表明相干性在赋予了矢量结构光场新颖自由度的同时,导致了二维矢量光束的鲁棒传输特性以及紧聚焦矢量光场新型三维偏振结构。

关键词：部分相干光场矢量光场光场调控相干与偏振光场相干结构调控

ZnO/ZnSe复合材料的制备、表征及催化特性

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1005-1010页

作者：张晓凯蒋瑞枫付晓雪刘忠民山东师范大学物理与电子科学学院山东济南250014 山东师范大学化学化工与材料科学学院山东济南250014 山东师范大学资产与实验室管理处山东济南250014

对传统的两步水合热法进行改进,采用更加经济、安全、简便的方法在室温下合成ZnO/ZnSe核壳结构。调节原料比例,实验温度,优化了制备ZnO/ZnSe核壳结构的最佳生长与修饰条件,使其具有良好的分散性,时间稳定性,良好的发光特性。研究采用醋... 详细信息

对传统的两步水合热法进行改进,采用更加经济、安全、简便的方法在室温下合成ZnO/ZnSe核壳结构。调节原料比例,实验温度,优化了制备ZnO/ZnSe核壳结构的最佳生长与修饰条件,使其具有良好的分散性,时间稳定性,良好的发光特性。研究采用醋酸锌作为锌源,硒粉作为硒源,通过调整原料比例以及实验温度制备出球形核壳结构的ZnO/ZnSe复合材料,用透射电子显微镜(TEM),X射线粉末衍射仪(XRD),紫外可见分光光度计(UV-Vis),光致发光光谱(PL),X射线光电子能谱(XPS)对晶体结构进行了表征,同时对光催化性能进行了研究。结果表明,改变实验条件,原料比例为Zn∶Se=1.6∶1,温度为80℃时生成的ZnO/ZnSe核壳结构对甲基橙溶液有较好的吸光效果。ZnSe过厚的壳层生长会阻碍复合材料对甲基橙的降解效率。实验数据结合理论分析得到了实验最佳条件。

关键词： ZnO/ZnSe核壳结构光催化透射电镜 X射线光电子能谱

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薄膜微盘激射性质

物理学报 2024年第8期73卷 105-114页

作者：徐宇轩姚泰宇邓莉陈诗枚徐辰尧唐文轩华东师范大学物理与电子科学学院上海200241

基于半导体变形微腔的定向激射效应,在各向同性薄膜中制备变形微腔,将为多功能、高集成光子有源芯片提供新的解决方案.利用二维波动光学理论,以Z切向掺饵铌酸锂薄膜蚶线形微盘中的TE20,1模式为例,分析了不同变形因子ε微盘的模式分布、... 详细信息

基于半导体变形微腔的定向激射效应,在各向同性薄膜中制备变形微腔,将为多功能、高集成光子有源芯片提供新的解决方案.利用二维波动光学理论,以Z切向掺饵铌酸锂薄膜蚶线形微盘中的TE20,1模式为例,分析了不同变形因子ε微盘的模式分布、品质因子Q、定向激射效果D以及庞加莱截面图.理论模拟结果显示,微盘变形过程中微盘周长与谐振波长的比值近似为一定值.当ε大于0.24时,微盘具有较好的单向激射性,Q值大于10^(5);当ε变形因子大于0.4时,庞加莱截面图几乎被混沌海区域占据,Q值低于10^(3).因此,薄膜蚶线形微盘变形因子ε在0.24—0.4之间时,微盘不仅具有高的品质因子(Q值为10^(3)—10^(5)),激射方向性也较高(D值为6.45—8.32).

关键词：蚶线形微盘模式分布品质因子定向激射

基于相位同步动力学重构网络单纯复形的相互作用

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物理学报 2024年第12期73卷 78-88页

作者：罗恺明管曙光邹勇华东师范大学物理与电子科学学院上海200241

复杂网络的高阶相互作用,如单纯复形和超边等,已经成为了研究的热点.本文提出一种基于节点同步动力学的特性来重构网络的单纯复形结构的新方法.通过分析Kuramoto-Sakaguchi模型中节点相位的时间序列同步性,建立了网络拓扑结构的解析描述... 详细信息

复杂网络的高阶相互作用,如单纯复形和超边等,已经成为了研究的热点.本文提出一种基于节点同步动力学的特性来重构网络的单纯复形结构的新方法.通过分析Kuramoto-Sakaguchi模型中节点相位的时间序列同步性,建立了网络拓扑结构的解析描述,实现了对网络结构的精确辨识.该方法的核心在于,运用理论手段推导得到了拉普拉斯矩阵与线性化Kuramoto-Sakaguchi系统相位之间的解析联系.这一联系不仅具有强大的普适性,而且能够有效地应用于识别包含任意阶单纯复形相互作用的网络结构.本文的研究进一步表明,这种解析关系能够用于鉴别网络中的对称节点,并且通过数值模拟证实了间接相互作用节点之间发生遥同步的现象与网络结构的对称性有着密切的联系.这些发现为深入理解网络的结构特性和动力学行为提供了新的理论工具和视角.

关键词：复杂网络单纯复形相位同步高阶相互作用

CrO单层：一种兼具高居里温度和半金属特性的二维铁磁体

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物理学报 2024年

作者：刘冰心李宗良山东师范大学物理与电子科学学院

半金属铁磁体在费米能级附近具有特殊的能带结构，电子极化率可高达100%，在自旋电子学领域备受关注。但是大部分铁磁半金属材料的居里温度远低于室温，这大大限制了二维铁磁半金属材料的实际应用。因此寻找具有高居里温度的半金属铁磁... 详细信息

半金属铁磁体在费米能级附近具有特殊的能带结构，电子极化率可高达100%，在自旋电子学领域备受关注。但是大部分铁磁半金属材料的居里温度远低于室温，这大大限制了二维铁磁半金属材料的实际应用。因此寻找具有高居里温度的半金属铁磁体是一项具有挑战性的工作。本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法，研究了过渡金属氧化物CrO2单层的晶体结构、电子特性、基态磁性和铁磁相变。形成能计算、声子谱计算和分子动力学模拟表明CrO2具有动力学稳定性和热稳定性，弹性常数计算表明CrO2具有力学稳定性。基于GGA + U和SCAN方法的自旋极化计算表明CrO2单层的磁基态是铁磁态。采用GGA + U方法计算了CrO2的电子态密度和能带结构，CrO2被确认为一种宽带隙的二维铁磁半金属。运用蒙特卡罗模拟方法求解Heisenberg模型，得到CrO2单层是一种居里温度超过400 K的二维本征半金属铁磁体。CrO2单层的高居里温度在二维铁磁材料中并不多见，在半金属材料中更为稀少，这将使它成为制备自旋电子器件和研究自旋量子效应的理想材料。

关键词：过渡金属氧化物二维铁磁半金属居里温度第一性原理

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基于硫铟锌纳米花的被动调Q激光

光学学报 2024年第4期44卷 247-253页

作者：朱宜璇仝鲁阳蔡阳健赵丽娜郑立仁山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东省光学与光子器件技术重点实验室山东济南250358 华东师范大学与山东师范大学光调控科学与光子集成芯片联合研究中心上海200241

采用溶液法合成了二维硫铟锌纳米花,并测量了其可饱和吸收参数,其中,饱和强度为675 MW/cm^(2),调制深度为7.8%。通过搭建1μm全固态激光器,获得最大输出功率为240 mW、最大重复频率为629.08 kHz、最小脉冲宽度为388 ns、相应的单脉冲能... 详细信息

采用溶液法合成了二维硫铟锌纳米花,并测量了其可饱和吸收参数,其中,饱和强度为675 MW/cm^(2),调制深度为7.8%。通过搭建1μm全固态激光器,获得最大输出功率为240 mW、最大重复频率为629.08 kHz、最小脉冲宽度为388 ns、相应的单脉冲能量为0.38μJ、峰值功率为0.98 W的脉冲激光。结果表明,由于硫空位的存在,硫铟锌纳米花能够吸收能量低于其带宽的光子,在近红外区域,表现出良好的可饱和吸收特性,且在激光器中,能够获得高重复频率和短脉冲宽度的激光输出。因此,基于硫铟锌纳米材料的可饱和吸收体在调Q脉冲激光器中具有广阔的应用前景。

关键词：非线性光学脉冲激光可饱和吸收体二维材料硫空位硫铟锌

基于简单无参注意力卷积神经网络的涡旋光束模态识别

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 111-120页

作者：魏冬梅刘芳宁杜乾王珂赵曰峰山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东济南250358

由于大气湍流的影响,涡旋光在大气中传播时会产生相位畸变,造成接收端模态检测困难,导致通信系统的可靠性降低。为提高涡旋光束模态检测准确率,提出了利用简单无参注意力卷积神经网络(S-ConvNeXt)检测拉盖尔-高斯光束模态的算法。结果发... 详细信息

由于大气湍流的影响,涡旋光在大气中传播时会产生相位畸变,造成接收端模态检测困难,导致通信系统的可靠性降低。为提高涡旋光束模态检测准确率,提出了利用简单无参注意力卷积神经网络(S-ConvNeXt)检测拉盖尔-高斯光束模态的算法。结果发现:该网络可有效聚焦于关键亮斑特征。当光束分别经过较弱湍流、中等湍流、较强湍流和强湍流传输2 km后,本征态检测准确率分别为100%、98.8%、96.4%和89.7%,叠加态检测准确率分别为100%、99.8%、98.8%和96.5%。在强湍流下,S-ConvNeXt网络本征态检测准确率比ResNet50、ShuffleNetV2、ConvNeXt网络分别提高5.7%、3%、1.2%,叠加态检测准确率分别提高5.7%、4%、0.9%。S-ConvNeXt网络能够有效提高模态检测准确率,尤其在强湍流条件下表现更好。

关键词：涡旋光束 ConvNeXt网络大气湍流模态识别注意力机制