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不同制备条件下ZnO:X%Eu的光电特性研究

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材料导报 2024年

作者：梁平夏梓文冯扬杨伟业彭鸿雁赵世华海南师范大学物理与电子工程学院海南省院士创新平台商丘师范学院物理系

采用水热法在不同制备条件下合成了稀土铕（Eu）掺杂的氧化锌（ZnO）样品，并利用 XRD、SEM、EDS、Raman、XPS、PL和I-V对样品的结构、形貌和性能进行了表征和分析。结果表明：掺杂5%铕样品结晶度良好，不同退火温度（600℃、800℃、100... 详细信息

采用水热法在不同制备条件下合成了稀土铕（Eu）掺杂的氧化锌（ZnO）样品，并利用 XRD、SEM、EDS、Raman、XPS、PL和I-V对样品的结构、形貌和性能进行了表征和分析。结果表明：掺杂5%铕样品结晶度良好，不同退火温度（600℃、800℃、1000℃）下粉末晶粒形状均成松子状，铕离子与锌离子实际比值与理论值接近一致。Raman、XPS谱显示稀土Eu离子以三价态掺入ZnO晶格，并致使 ZnO 内部原子光学声子振动模的变化；PL谱显示样品在618 nm处荧光发射最强，最佳掺杂摩尔浓度为5%；I-V曲线显示未掺杂的氧化锌粉末的电阻率约为3.8×1010Ω·cm，ZnO:1%Eu和ZnO:5%Eu粉末的电阻率则随着电压区间发生变化：在-5～0 V的范围内，电导呈现近似线性关系，电阻率值分别约为1.41×108和1.21×108Ω·cm，在0～5 V范围内，电导则为零，ZnO:9%Eu粉末的电阻率约为1.11×109Ω·cm。以上实验结果反映了样品在掺杂不同浓度的铕时电导机制的变化规律，为材料在光电器件中的应用提供了参考价值。

关键词：水热法 ZnO:Eu 荧光发光 I-V特性

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非球面数控磨床热误差建模分析与补偿研究

机械设计与制造 2024年第10期 183-186,197页

作者：胡月李欣刘树伟河北民族师范学院物理与电子工程学院河北承德067000

文献调研了占比(40~70)%的热误差是影响数控机床加工精度的最主要因素,探讨了研究对象非球面数控磨床的结构特征,分析了非球面数控磨床热误差存在的基本形式,提出了基于统计学理论的多元线性回归模型算法进行热误差建模的具体方案,针对... 详细信息

文献调研了占比(40~70)%的热误差是影响数控机床加工精度的最主要因素,探讨了研究对象非球面数控磨床的结构特征,分析了非球面数控磨床热误差存在的基本形式,提出了基于统计学理论的多元线性回归模型算法进行热误差建模的具体方案,针对非球面数控磨床磨轮轴轴向热误差进行了多元线性回归建模,并构建了热误差补偿系统,实验表明,研究的基于多元线性回归模型算法和热误差补偿系统可以有效的实施非球面数控磨床磨轮轴轴向热误差补偿,补偿后残差方差降至4.216e-002,可以满足非球面数控磨床精密磨削需求。

关键词：热误差非球面数控磨床磨轮轴多元线性回归建模误差补偿

Seya-Namioka类型真空紫外光谱系统的研制和性能测试

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2158-2165页

作者：沈永才钮雨凡孔德峰叶扬张寿彪李大创谭名昇黄艳清赵志豪訾鹏飞张小辉文斐合肥师范学院物理与材料工程学院安徽合肥230601 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所安徽合肥230031 衡阳师范学院物理与电子工程学院湖南衡阳421008 合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009

为了满足磁约束核聚变领域的杂质测量要求,研制了一套Seya Namioka真空紫外光谱仪。该光谱仪的主要部件是可调宽度的入射狭缝、凹面光栅和探测器。光谱仪的光通量通过可调节宽度的入射狭缝来调节,入射狭缝宽度可以在10~1000μm范围内调... 详细信息

为了满足磁约束核聚变领域的杂质测量要求,研制了一套Seya Namioka真空紫外光谱仪。该光谱仪的主要部件是可调宽度的入射狭缝、凹面光栅和探测器。光谱仪的光通量通过可调节宽度的入射狭缝来调节,入射狭缝宽度可以在10~1000μm范围内调节。分光元件选用线密度为1200 lines·mm^(-1)的凹面全息光栅。光栅表面涂有铝(Al)和氟化镁(MgF2),以提高衍射效率。光栅的可使用波段为50~460 nm,针对其中的50~250 nm波段进行光路优化设计。选用深度制冷背照式电荷耦合器件(CCD)作为光谱仪的探测器。通过转动光栅转台旋转光栅来改变衍射角,实现50~250 nm范围内的光谱观测。基于凹面光栅的参数,确定了具体光路,并分析了波长随光栅旋转角度的变化关系及不同波长处的线色散率。基于凹面光栅成像理论,对系统的光谱分辨率进行了计算分析。通过分析不同出射臂下的光谱分辨率,确定最优出射臂为205 mm。在出射臂为205 mm、入射狭缝为20μm的情况下,分析了入射狭缝宽度、像素大小、像差和衍射极限对光谱分辨率影响。结果表明:衍射极限对光谱分辨率的影响最小,基本上可以忽略不计,出射狭缝的宽度对光谱分辨率有较大贡献,大约为0.09~0.10 nm,且在50~250 nm波长范围内缓慢增加。分析了不同入射狭缝宽度(10~80μm)下光谱分辨率,光谱分辨率随狭缝宽度呈递增趋势,变化范围为0.10~0.32 nm,当狭缝宽度达到80μm时,光谱分辨率已经变的较差,不利于高分辨线辐射光谱测量。在实际测量中,应该综合考虑光通量和光谱分辨率需求。采用低压汞灯和微波等离子体光源进行波长校准和性能测试。基于零阶光谱和汞灯的特征光谱HgⅠ(185 nm)对光谱仪进行了波长标定。通过HgⅠ(185 nm)谱线的高斯拟合分析,得到仪器在185 nm处的光谱分辨率为0.1243 nm,与理论计算值接近。通过实验与理论计算对比不同出射臂下的HgⅠ(185 nm)光谱分辨率,验证了仪器在出射臂为205 mm处获得最佳光谱分辨能力。利用微波等离子体放电光源装置对光谱仪进行了进一步的性能测试,基于光源发射的氮、氧和氦线的测量,验证了光谱仪在50~250 nm波长范围内具有良好的探测能力。

关键词：真空紫外光谱仪凹面全息光栅光谱分辨率波长标定

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刚体定轴转动理论教学中的类比法应用研究

忻州师范学院学报 2024年第2期40卷 14-18,24页

作者：杨慧高雁陈浩飞于波忻州师范学院物理系山西忻州034000 中北大学机械工程学院山西太原030051

基于刚体定轴转动和质点直线运动具有较为类似的特点,文章主要研究类比法在刚体定轴转动理论教学过程的应用。对于经典运动的两大领域——运动学和动力学,在教学实施的过程中,利用二运动数学形式上的相似性和物理量之间内在的联系,将较... 详细信息

基于刚体定轴转动和质点直线运动具有较为类似的特点,文章主要研究类比法在刚体定轴转动理论教学过程的应用。对于经典运动的两大领域——运动学和动力学,在教学实施的过程中,利用二运动数学形式上的相似性和物理量之间内在的联系,将较为难懂的转动理论中的角量与学生所熟悉的质点直线运动中的线量进行类比,借助理解质点直线运动的思维模式,深入理解刚体定轴转动的各物理量以及相应的物理规律,从而为此部分内容的教学提供一套较为可行的简易化范式。

关键词：理论力学刚体定轴转动质点直线运动

W-CoCrNi合金的烧结致密化及其组织与性能

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 812-822页

作者：陈慧姜雪韩勇湖南第一师范学院物理与化学学院长沙410205 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

本文采用粉末冶金技术制备以CoCrNi中熵合金为黏结相的W-CoCrNi高密度钨合金,研究黏结相含量和烧结温度(1300~1500℃)对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:烧结态合金组织由W相、CoCrNi相、Co_(7)W_(6)相和亚微米富Cr颗粒组成。... 详细信息

本文采用粉末冶金技术制备以CoCrNi中熵合金为黏结相的W-CoCrNi高密度钨合金,研究黏结相含量和烧结温度(1300~1500℃)对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:烧结态合金组织由W相、CoCrNi相、Co_(7)W_(6)相和亚微米富Cr颗粒组成。随着烧结温度的升高,合金致密度随之升高。合金在1500℃以下烧结时,致密化机制主要为固相烧结机制,固相烧结驱动力主要来自于表面能的降低和Co_(7)W_(6)新相的形成。当烧结温度达1500℃时,合金致密化机制主要为液相烧结机制,致密化过程包含W向CoCrNi熔体中的溶解和扩散、Co_(7)W_(6)相析出和钨颗粒球化三个阶段。1500℃烧结温度下制备的75W-CoCrNi和95W-CoCrNi合金的压缩屈服强度分别为1060 MPa和1602 MPa,75W-CoCrNi合金在压缩应变超过50%时仍未断裂。随着CoCrNi黏结相含量的增加,合金致密度随之升高,压缩变形能力增加,但压缩屈服强度降低。

关键词： CoCrNi中熵合金高密度钨合金显微组织力学性能致密化

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人工磁场下各向异性偶极玻色气体的量子相变

物理学报 2024年第13期73卷 73-84页

作者：高吉明狄国文鱼自发唐荣安徐红萍薛具奎西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070

光晶格中的冷原子系统是实现量子模拟和量子计算的有效平台之一,其相变特性的研究有助于系统中新奇量子态物理机制的探索和实验观测.本文利用朗道相变理论和非均匀平均场方法,研究了人工磁场下光晶格中各向异性偶极玻色气体的相变,得到... 详细信息

光晶格中的冷原子系统是实现量子模拟和量子计算的有效平台之一,其相变特性的研究有助于系统中新奇量子态物理机制的探索和实验观测.本文利用朗道相变理论和非均匀平均场方法,研究了人工磁场下光晶格中各向异性偶极玻色气体的相变,得到了系统不可压缩相(Mott绝缘相、棋盘或条纹密度波相)-可压缩相(超流、棋盘或条纹超固相)的解析相变条件,给出了系统的完整相图.有趣的是,各向异性偶极相互作用会使得系统中的棋盘密度波相和棋盘超固相变为条纹密度波相和条纹超固相,人工磁场会稳定绝缘相和超固相,使得绝缘相和超固相在相图中的存在区域变大.此外,引入外加谐振势后发现系统中的不同量子相可以共存.

关键词：光晶格各向异性偶极相互作用人工磁场超固相

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含有非热电子和陷俘离子的复杂等离子体中非线性尘埃声波的传播特征

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物理学报 2024年第7期73卷 252-261页

作者：林麦麦宋晨光王明月陈富艳西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070

本文研究了同时含有非热(nonthermal)电子和陷俘(trapped)离子分布的复杂等离子体系统中非线性尘埃声波的传播特征.首先,利用线性化方法推导得到非线性尘埃声波的色散关系.接着,借助Sagdeev势方法推导得到表征非线性尘埃声波运动的二维... 详细信息

本文研究了同时含有非热(nonthermal)电子和陷俘(trapped)离子分布的复杂等离子体系统中非线性尘埃声波的传播特征.首先,利用线性化方法推导得到非线性尘埃声波的色散关系.接着,借助Sagdeev势方法推导得到表征非线性尘埃声波运动的二维自治系统、Sagdeev势方程和Sagdeev势函数的具体表达式.然后,依据数值模拟的方法分析了多种系统因素对二维自治系统相图的重要影响.结果表明:含有nonthermal电子和trapped离子的复杂等离子体系统中同时存在线性周期波、非线性周期波和孤立波.接下来,通过讨论Sagdeev势函数随系统参数的变化规律发现:该复杂等离子体系统中仅存在振幅大于零的压缩型孤立波.最后,探讨多种系统因素对非线性尘埃声孤波的振幅、宽度和波形等传播特征的重要影响.结果显示:马赫数、nonthermal电子和trapped离子以及尘埃颗粒未扰动的数密度、温度及荷电量等参数对该复杂等离子体系统中非线性尘埃声孤波的振幅、宽度和波形等传播特性均具有显著影响,且该结果与Sagdeev势函数的分析结果保持一致.

关键词：非线性尘埃声孤波 Sagdeev势方法非热电子分布陷俘离子分布

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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

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闭合回路相干增益原子系统中完美非互易反射光放大

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物理学报 2024年第12期73卷 322-329页

作者：李观荣郑怡婷徐琼怡裴笑山耿玥严冬杨红海南师范大学物理与电子工程学院海口571158

高性能非互易光子器件能够有效地提升光量子操控、信息处理以及量子模拟的效率.放大的光信号可以增强并隔离量子系统输出的微弱信号,避免敏感量子系统受反向散射噪声等影响,是高性能光子器件的核心技术.在我们先前的工作(2023 *** 31382... 详细信息

高性能非互易光子器件能够有效地提升光量子操控、信息处理以及量子模拟的效率.放大的光信号可以增强并隔离量子系统输出的微弱信号,避免敏感量子系统受反向散射噪声等影响,是高性能光子器件的核心技术.在我们先前的工作(2023 *** 3138228)中,基于四波混频增益并利用耦合场强度随位置线性变化实现了单向反射光放大的动力学调控.本文巧妙地设计了简单的三能级闭合回路相干增益原子系统,创新性地设置耦合场强度随位置阶梯型变化来破坏极化率空间对称性实现了完美非互易反射光放大.相比之下,耦合场强度阶梯型变化在实验上更容易调节,大大地降低了实验难度.特别地,该系统引入了相位调制.通过改变相位能够切换探测光增益和吸收的频率域,对反射光放大的调节更具灵活性.

关键词：完美非互易反射光放大相对相位