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金刚石/碳纳米管异质界面热导及声子热输运特性

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物理学报 2024年第13期73卷 346-355页

作者：刘子怡褚福强魏俊俊冯妍卉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力... 详细信息

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力学方法从微观层面探究了金刚石/碳纳米管异质结构界面热特性及影响因素.研究发现碳纳米管层数增加使声子态密度峰值增大并向低频波段移动,低频声子增多更有利于界面传热,同时声子重叠能提高,声子耦合振动增强提升了界面传热效率;同时,一定范围内体系温度的升高及碳纳米管长径比的增大可以提高近界面处金刚石和碳纳米管的态密度截止频率,提升低频波段的峰值,进一步增强两侧声子的耦合振动,提高了界面热导.最后,采用正交试验模拟获得了金刚石/碳纳米管界面热导的最优值,结果远优于目前一般半导体/金属的界面热导.该工作为优化金刚石/碳纳米管异质界面的热输运提供了思路,并将有利于器件热管理和芯片材料设计.

关键词：碳纳米管金刚石界面热导分子动力学

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黄土高原典型小流域土壤侵蚀时空演变

地理学报 2024年第7期79卷 1787-1803页

作者：石学瑾张彪郭家龙冯浩吴淑芳西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学中国旱区节水研究院杨凌712100

土壤侵蚀受土地利用、气候变化等多种因素的综合影响。王茂沟流域作为黄土高原丘陵沟壑区的典型治理小区,从20世纪开始实行了退耕还林等一系列水土保持措施。本文基于CSLE模型评估流域内2010年、2015年和2020年土壤侵蚀强度及时空演变特... 详细信息

土壤侵蚀受土地利用、气候变化等多种因素的综合影响。王茂沟流域作为黄土高原丘陵沟壑区的典型治理小区,从20世纪开始实行了退耕还林等一系列水土保持措施。本文基于CSLE模型评估流域内2010年、2015年和2020年土壤侵蚀强度及时空演变特征,并结合土地利用/覆被变化(LUCC)探究不同时段其土地利用空间分布格局与土壤侵蚀的响应规律,以此验证水土保持成效。结果表明:2010—2020年王茂沟流域年均土壤侵蚀模数下降0.11 t hm^(-2)a^(-1),整体土壤侵蚀状况略有改善,但微度侵蚀占比减少5.56%,极强烈侵蚀增加4.02%,侵蚀严重区域主要分布在流域北部、中部及西北部;由于降雨减少以及植被恢复,2015年流域土壤侵蚀状况较2010年得到极大缓解,而极端降雨的发生和植被覆盖质量下降又使得2020年土壤侵蚀模数出现回弹;2010—2020年间流域北部及东北部草地与耕地间转化极为明显,草地质量下降致使其土壤侵蚀模数均值较耕地更大,分别为13.69 t hm^(-2)a^(-1)与12.99 t hm^(-2)a^(-1)。研究成果有助于厘清黄土高原典型小流域土壤侵蚀与极端气候和土地利用变化间的响应关系,为未来提高水土保持效益与降低水土流失风险提供科学的数据支持。

关键词：土壤侵蚀 CSLE模型 LUCC 黄土高原

太赫兹光谱学研究CL-20/MTNP共晶振动特性

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物理学报 2024年第19期73卷 212-218页

作者：刘泉澄杨富张祺段勇威邓琥尚丽平西南科技大学信息工程学院绵阳621000 中国工程物理研究院化工材料研究所绵阳621050 西南科技大学四川天府新区创新研究院成都610299

共晶是一种分子层次调控材料物化性质的高效方法,然而目前共晶复杂体系结构与宏观性质间关系一直难以得到深入理解.本文依据太赫兹光谱可激发晶体内弱作用的优势,以CL-20/MTNP共晶为对象开展了太赫兹振动光谱研究.首先,测量CL-20、MTNP... 详细信息

共晶是一种分子层次调控材料物化性质的高效方法,然而目前共晶复杂体系结构与宏观性质间关系一直难以得到深入理解.本文依据太赫兹光谱可激发晶体内弱作用的优势,以CL-20/MTNP共晶为对象开展了太赫兹振动光谱研究.首先,测量CL-20、MTNP和共晶CL-20/MTNP的太赫兹吸收光谱.其次,分析了基于密度泛函理论的振动计算方法,获得了3种物质太赫兹频段振动特性,对吸收光谱进行振动匹配.最后,采用振动分解方法将晶体分子的整体振动分解为分子间和分子内振动.在此基础上,分析了共晶前后振动变化规律.结果表明:共晶后新形成的弱相互作用由CL-20分子主导,同时MTNP分子主要通过3个硝基与CL-20分子交互作用.本文的研究结论为共晶热性质提供了微观解析.

关键词：太赫兹光谱密度泛函理论振动分解 CL-20共晶

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可信执行环境:现状与展望

计算机研究与发展 2024年第1期61卷 243-260页

作者：张锋巍周雷张一鸣任明德邓韵杰南方科技大学斯发基斯可信自主系统研究院广东深圳518055 南方科技大学计算机科学与工程系广东深圳518055

当前在云服务、移动社交网络下用户普遍追求隐私保护、安全计算,从而推动了隐私计算、机密计算等领域的快速发展.可信执行环境(trusted execution environment,TEE)作为机密计算服务中重要的技术基础已经广泛部署到各类计算平台中.目前,... 详细信息

当前在云服务、移动社交网络下用户普遍追求隐私保护、安全计算,从而推动了隐私计算、机密计算等领域的快速发展.可信执行环境(trusted execution environment,TEE)作为机密计算服务中重要的技术基础已经广泛部署到各类计算平台中.目前,以Intel,Arm等为代表的设备制造商采用软硬件隔离机制,推出了多类实用TEE技术并不断迭代更新,从功能上更加方便设备管理者、普通用户使用安全服务.研究人员则根据不同的系统架构和应用需求,优化TEE模型,扩大可信应用领域并提升其工作效率.全面分析主流系统架构(包括x86、Arm、RISC-V、异构计算单元)中TEE技术发展路线、技术特点包括基础硬件设施设计、软件接口定义、安全边界等,挖掘TEE技术可行的应用场景.同时,分析各类TEE技术面临的挑战,探讨TEE技术局限性以及自身面临的安全风险如侧信道攻击等.在此基础上,从安全性、功能性等方面总结各类TEE技术优缺点,并提出TEE技术未来的发展思路.

关键词：可信执行环境操作系统架构内存隔离处理器模式安全性验证

弱光触发下GaAs光电导开关的载流子输运和热失效机制

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电工技术学报 2024年第7期39卷 2153-2160页

作者：司鑫阳徐鸣王文豪常家豪王铖杰西安理工大学应用物理系西安710048

弱光触发下高倍增砷化镓光电导开关(GaAs PCSS)内以丝状电流为表现形式的载流子输运机制对其瞬态工作特性和寿命研究有重要意义。该文基于有限元方法构建了GaAs PCSS的物理模型,结合丝状电流的生热机制对1.5μJ弱光触发下开关的瞬态输... 详细信息

弱光触发下高倍增砷化镓光电导开关(GaAs PCSS)内以丝状电流为表现形式的载流子输运机制对其瞬态工作特性和寿命研究有重要意义。该文基于有限元方法构建了GaAs PCSS的物理模型,结合丝状电流的生热机制对1.5μJ弱光触发下开关的瞬态输出电流和晶格温度进行了仿真分析,考察了偏置电场对GaAs PCSS输出特性的影响。通过不同时刻开关内部的瞬态电场、电子浓度和晶格温度等方面研究了高倍增模式下GaAs PCSS的光生载流子输运过程和损伤机理。结果表明,高密度丝状电流的存在伴随于高场畴的产生和发展。开关内部电场越高,负微分效应引起的载流子聚束现象越明显,相应的电子浓度和晶格温度值也越高;在浓度达1017 cm^(-3)数量级的等离子体通道中,阳极附近电场强度和晶格温度最大值分别为220 kV/cm和821.92 K。

关键词： GaAs 光电导开关高倍增模式丝状电流输运机制

C_(6)H自由基B^(2)Π-X^(2)Π的O_(0)^(0)带光谱的Λ型双重分裂和寿命展宽

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期37卷 19-23,I0117页

作者：肖增军顾洁琼李振振储旺友张强陈旸赵东锋中国科学技术大学化学物理系合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026

本文利用狭缝超声射流等离子体结合高灵敏腔衰荡光谱在18990 cm^(-1)附近研究了C6H碳链自由基B^(2)Π-X^(2)Π电子跃迀000带谱带的高分辨光谱.通过采用一套自研的窄线宽纳秒脉冲激光光源,首次在实验上观测到了该电子跃迁谱带的A型转动... 详细信息

本文利用狭缝超声射流等离子体结合高灵敏腔衰荡光谱在18990 cm^(-1)附近研究了C6H碳链自由基B^(2)Π-X^(2)Π电子跃迀000带谱带的高分辨光谱.通过采用一套自研的窄线宽纳秒脉冲激光光源,首次在实验上观测到了该电子跃迁谱带的A型转动线分裂,获得了B^(2)Π态精确的A型双重分裂光谱常数p’=-1.16(9)×10^(-3)cm^(-1)和q’=-1.22(7)×10^(-4)cm^(-1),并更精确地确定了考虑A型分裂后修正的B、D、γ等光谱常数.基于谱线线形展宽,获得了B^(2)Π的能级寿命~100±20 ps,并分析了其可能的来源机理.

关键词：碳链自由基腔衰荡光谱 A型双重分裂寿命展宽

基于空间分辨中子衍射方法的锂离子电池电化学反应均匀性研究

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储能科学与技术 2024年第1期13卷 72-81页

作者：童文欣黄中垣王睿邓司浩何伦华肖荫果北京大学深圳研究生院广东深圳518055 散裂中子源科学中心广东东莞523803 中国科学院物理研究所北京100190

锂离子电池作为一种具有复杂组成的电化学器件,其电化学反应的均匀性受多种因素影响,包括正负极材料成分、电池结构和制备工艺等。电池的局部电化学反应不均匀性将导致局部失效加剧,进而影响其电化学性能、循环稳定性和安全性。鉴于电... 详细信息

锂离子电池作为一种具有复杂组成的电化学器件,其电化学反应的均匀性受多种因素影响,包括正负极材料成分、电池结构和制备工艺等。电池的局部电化学反应不均匀性将导致局部失效加剧,进而影响其电化学性能、循环稳定性和安全性。鉴于电池拆解分析不但会破坏其电芯结构,改变电极材料的化学性质,进而影响分析结果的准确性,本工作介绍并应用无损的空间分辨飞行时间中子衍射方法,对大尺寸软包锂离子电池电化学反应分布的均匀性展开研究。通过采集和分析毫米尺度测试区域的中子衍射数据,获得了全电池在初始状态和失效状态下锂离子嵌入石墨负极过程中的相变信息,并构建了全电池不同位置处的石墨负极多相含量分布和归一化后负极中的锂浓度分布图。此外,结合高精度三维X射线断层扫描方法,从电池厚度、电流密度和电解质浓度等多个角度,分析和探讨了这些因素对锂离子电池电化学反应均匀性的影响。空间分辨中子粉末衍射方法可以对不同类型和不同形状的金属离子电池中的电化学反应均匀性进行快速直接的检测,为电池结构性能优化和技术改进提供强有力的技术支持。

关键词：空间分辨中子衍射方法锂离子电池材料锂浓度分布电化学反应均匀性

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激光粉末床熔融的熔道宽度与熔池温度的预测:一种新型数值模拟模型的提出与验证

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 997-1009页

作者：陈汉聪汪润泽司婧雯房淑晗姚锡禹严明南方科技大学材料科学与工程系深圳518055 南方科技大学电子与电气工程系深圳518055

为了减少预测激光粉末床熔融熔道宽度与熔池峰值温度所需的计算资源,本研究提出了一种精度高、计算资源消耗少、对常见合金材料适用的数值模拟模型。在保证模拟精度的情况下,采用此模型可以使计算成本降低2个数量级,对于Ti6Al4V合金、Al... 详细信息

为了减少预测激光粉末床熔融熔道宽度与熔池峰值温度所需的计算资源,本研究提出了一种精度高、计算资源消耗少、对常见合金材料适用的数值模拟模型。在保证模拟精度的情况下,采用此模型可以使计算成本降低2个数量级,对于Ti6Al4V合金、AlSi10Mg合金、316L合金和In 718合金,本模型对熔道宽度、熔池峰值温度的预测值的平均相对误差值±标准差值分别为4.8%±3.1%和7.9%±3.6%,说明模型预测值与实验值较为吻合。本研究提出的模型在保证较高模拟精度的情况下,可以大大降低激光粉末床熔融数值模拟的计算成本,具有很强的实用价值。

关键词：激光粉末床熔融合金数值模拟计算成本

Bumblebee引力下的中子星质量半径关系和I-Q关系

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第9期54卷 125-132页

作者：刘仰桑澳菲杨微胡亚鹏南京航空航天大学物理学院南京211106 南方科技大学物理系深圳518055

近年来,Bumblebee引力理论因能导致洛伦兹对称性破缺而广受关注.本文基于这种修改引力,在静态球对称理想流体情况下计算得到了中子星内部Tolman-Oppenheimer-Volkoff (简称TOV)方程.以该方程为基础,为了得到解析的定量计算结果,我们采... 详细信息

近年来,Bumblebee引力理论因能导致洛伦兹对称性破缺而广受关注.本文基于这种修改引力,在静态球对称理想流体情况下计算得到了中子星内部Tolman-Oppenheimer-Volkoff (简称TOV)方程.以该方程为基础,为了得到解析的定量计算结果,我们采用了简单的n=0的多方模型.在该模型下,我们解析得到了Bumblebee引力下中子星的质量-半径关系,发现洛伦兹破缺参数可以提升中子星的质量上限.另外,我们也计算得到了中子星在牛顿极限及慢速旋转近似下转动惯量I与四极矩Q的具体关系式,得出洛伦兹破缺参数不会改变无量纲化的I和Q的平方正比关系,但会改变其比例系数这一重要结论.我们的解析计算结果为检验洛伦兹对称性破缺提供了可能的理论支持.

关键词：中子星修改引力质量-半径关系 I-Q关系牛顿极限