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金属Sc修饰Ti_(2)CO_(2)吸附气体分子的第一性原理研究

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物理学报 2024年第7期73卷 134-143页

作者：吴宇阳李卫任青颖李金泽许巍许杰南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023 南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023

基于第一性原理计算研究了Ti_(2)CO_(2)和金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)的几何结构和电子性质,分析了不同有害气体(CO,NH_(3),NO,SO_(2),CH_(4),H_(2)S)在这两种材料表面的吸附过程,讨论了金属修饰对Ti_(2)CO_(2)二维过渡金属碳化物(MXene)... 详细信息

基于第一性原理计算研究了Ti_(2)CO_(2)和金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)的几何结构和电子性质,分析了不同有害气体(CO,NH_(3),NO,SO_(2),CH_(4),H_(2)S)在这两种材料表面的吸附过程,讨论了金属修饰对Ti_(2)CO_(2)二维过渡金属碳化物(MXene)电子性能和气体吸附性能的影响.计算结果表明,Sc原子位于空心位C原子上方的结构具有较大的结合能,但小于固体Sc的内聚能实验值(3.90 e V),Sc原子可以有效避免成簇.表面Sc金属为气体吸附提供了活性位点.通过分析不同气体的最佳吸附点位、吸附能等参数,分析金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)对这些气体的吸附效果.其中对SO_(2)的吸附效果更好,吸附能从–0.314 eV提升到–2.043 eV,其他气体的吸附效果均有改善.通过电荷转移、态密度和功函数等参数解释了其吸附能增加的原因.由于在表面引入了新的原子,增大了材料的载流子密度和载流子迁移率,从而提高了材料表面的电荷转移,为金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)材料的气敏性能提供理论参考.

关键词： MXene 第一性原理金属修饰气体传感器

金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜结构的透射增强效应

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物理学报 2024年第11期73卷 288-296页

作者：关建飞俞潇丁冠天陈陶陆云清南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023

为了采用易于直接激发的塔姆等离激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)实现透射增强现象,本文提出了一种由一维金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)构成的层状结构.采用有限元法分析了入射光波在DBR-金属... 详细信息

为了采用易于直接激发的塔姆等离激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)实现透射增强现象,本文提出了一种由一维金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)构成的层状结构.采用有限元法分析了入射光波在DBR-金属交界面上激发TPPs并产生能量高度局域的物理过程.研究表明入射TM光波在金属-DBR交界面上激发的TPPs可以有效地激发金属狭缝内的SPPs模式,当SPPs模式在狭缝内满足类FP谐振的条件就可以使入射光波在该结构中的产生透射增强.在此基础上,分析了狭缝宽度及其占空比对透射谱峰的定量影响.结果显示:周期确定时随着狭缝宽度的增大,峰值透射率则呈现先增大后减小的变化趋势;宽度确定时随着占空比的增大,峰值透射率会呈现单调降低的变化趋势,而透射峰中心波长呈现近似线性蓝移趋势,这为灵活调节异常透射的中心波长提供了一种有效手段.

关键词：光学异常透射金属光栅塔姆等离激元类法布里-珀罗共振

基于双柔性电极模拟叉指图案电极的液体介电泳研究

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物理学报 2024年第3期73卷 161-167页

作者：尚修霆陈陶谌静徐荣青南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023

介电泳通过非均匀电场作用于介电液体内偶极子影响表面润湿性,实现液滴接触角可调,克服了电润湿效应的接触角饱和限制,但其驱动电极需图案化处理,难以实现实用的三维可调光学器件.本文采用外裹绝缘介电层且互不导通的双柔性电极缠绕于... 详细信息

介电泳通过非均匀电场作用于介电液体内偶极子影响表面润湿性,实现液滴接触角可调,克服了电润湿效应的接触角饱和限制,但其驱动电极需图案化处理,难以实现实用的三维可调光学器件.本文采用外裹绝缘介电层且互不导通的双柔性电极缠绕于平板基底形成二维平面线墙,模拟叉指图案电极以驱动液体介电泳,给出了“液滴-叉指平面线墙”模型的接触角与电压理论关系.在0—250 V_(rms)电压范围内实验测量的接触角变化可达32°,符合上述理论关系,为构造液体介电泳三维可调光学器件提供了理论和实验基础.

关键词：液体介电泳效应模拟叉指图案电极柔性电极接触角

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二维BeB_(2)作为镁离子电池阳极材料的理论研究

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物理学报 2024年第11期73卷 336-345页

作者：李欣悦高国翔高强刘春生叶小娟南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023 南京邮电大学电子与光学工程学院南京210023

为了加快镁离子电池的开发与应用,寻找合适的镁离子电池阳极材料势在必行.此外,具有较低摩尔质量的阳极材料有利于获得较高的理论存储容量.因此,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算系统地研究了BeB_(2)单层材料作为镁离子电池阳... 详细信息

为了加快镁离子电池的开发与应用,寻找合适的镁离子电池阳极材料势在必行.此外,具有较低摩尔质量的阳极材料有利于获得较高的理论存储容量.因此,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算系统地研究了BeB_(2)单层材料作为镁离子电池阳极的潜力.计算结果表明,基于声子谱检测,BeB_(2)结构展现了优异的动力学稳定性.此外,从BeB_(2)的能带结构可以看到清晰的狄拉克锥,表明其具有良好的导电性能.BeB_(2)可以稳定吸附镁离子,并且镁离子在该材料上表现了较低的扩散势垒(0.04 eV),这意味着更快的充放电速率.重要的是,BeB_(2)展现了超高的理论容量(5250 mA·h·g^(–1))、较低平均开路电压(0.33 V)以及较小的体积膨胀(2%).此外,Mg离子在双层BeB_(2)结构中的吸附能为–1.38—–2.24 eV,扩散势垒为0.134—0.84 eV.综合以上性能,我们相信BeB_(2)可以作为一种优秀的镁离子电池阳极材料.

关键词：镁离子电池二维材料第一性原理计算

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基于多光子纠缠的具有身份认证功能的多方量子安全直接通信

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科学通报 2024年第11期69卷 1491-1500页

作者：刘成杜明明钟伟盛宇波周澜南京邮电大学理学院南京210023 南京邮电大学电子与光学工程学院柔性电子(未来技术)学院南京210023 南京邮电大学量子信息与技术研究所南京210003

多方量子安全直接通信(multi-party quantum secure direct communication,MQSDC)可使多个信息发送方通过量子信道同时向一个信息接收方传递秘密信息,并从理论上保证传递信息的绝对安全性.已有的MQSDC方案均默认所有通信方为合法通信方... 详细信息

多方量子安全直接通信(multi-party quantum secure direct communication,MQSDC)可使多个信息发送方通过量子信道同时向一个信息接收方传递秘密信息,并从理论上保证传递信息的绝对安全性.已有的MQSDC方案均默认所有通信方为合法通信方,这在实际实验条件下难以保证,为窃听者冒充合法通信方窃取信息或扰乱通信提供了可能.本文提出了基于Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态的具有身份认证功能的三方量子安全直接通信方案.信息接收方可同时认证两个实际信息发送方的身份,确认身份合法后,再接收其发送的秘密信息,理论上可保证合法通信方身份认证码以及传输信息的安全.本方案使用单光子测量代替GHZ态测量,操作简单且成功率高.本文对方案在实际实验条件下的安全信息容量进行了数值模拟.本方案在未来量子网络领域具有重要的应用.

关键词：多方量子安全直接通信身份认证 Greenberger-Horne-Zeilinger态安全信息容量

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一种基于生成对抗架构的目标检测增强算法

计算机学报 2024年第3期47卷 647-661页

作者：张昀黄橙施健张玉瑶黄经纬于舒娟黄丽亚南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210000

目标检测网络的性能往往受制于特征提取网络的深度,而网络参数的大量增加只能带来检测系统性能的少量提升,同时需要引进许多额外的网络细节设计,这些都会导致训练难度的增加.本文提出了一种基于生成对抗训练的目标检测方法,它以减少特... 详细信息

目标检测网络的性能往往受制于特征提取网络的深度,而网络参数的大量增加只能带来检测系统性能的少量提升,同时需要引进许多额外的网络细节设计,这些都会导致训练难度的增加.本文提出了一种基于生成对抗训练的目标检测方法,它以减少特征分布的EM距离(Wasserstein距离)为训练目标.具体来说,我们将检测网络从整个架构中提取出来,并对特征提取网络进行深入的对抗性训练.实验证明,本文提出的架构进一步提高了网络的特征提取能力,并且没有导致参数的增加.在MS COCO 2017数据集上,本文的架构将基于ResNet101的CenterNet网络性能从36.1%mAP提高到37.2%mAP,将基于Hourglass-104的mAP从42.2%提高到43.0%.

关键词：计算机视觉目标检测生成对抗训练特征提取分类预测

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超快光纤激光器中可控脉冲产生与湮灭动力学

物理学报 2024年第17期73卷 161-168页

作者：周瑞李阳朱润徽张祖兴南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023

本文采用实时傅里叶变换光谱探测技术,研究了基于泵浦强度调制的超快光纤激光器中锁模脉冲产生与湮灭动力学过程.结果表明:当泵浦调制电压处于高电平时,激光器输出稳定的锁模脉冲.随着调制电压跳变至低电平,锁模脉冲的强度不断降低,而... 详细信息

本文采用实时傅里叶变换光谱探测技术,研究了基于泵浦强度调制的超快光纤激光器中锁模脉冲产生与湮灭动力学过程.结果表明:当泵浦调制电压处于高电平时,激光器输出稳定的锁模脉冲.随着调制电压跳变至低电平,锁模脉冲的强度不断降低,而后经历一段衰减振荡阶段后发生湮灭,在~5μs后孤子从噪声中重建,这一过程伴随着调Q不稳定性的产生.在低电平阶段,激光腔内的湮灭过程连续发生,其周期为~55μs.通过改变调制泵浦的占空比,能够操控在低电平调制下孤子连续湮灭的次数.进一步,锁模与孤子湮灭的连续切换过程与泵浦调制频率有关,调制频率的升高能够有效缩短两种状态的持续时间从而减少孤子湮灭的次数.此外,通过减小低电平的值,能够降低激光腔内的增益,使得孤子连续湮灭的周期缩短.研究结果有利于深入了解孤子的形成与湮灭动力学,并为超快激光器各种运行机制的发展提供了新的视角.

关键词：泵浦强度调制孤子湮灭脉冲状态切换色散傅里叶变换

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新型正交相BN单层半导体有毒气体吸附性能及电输运性能的理论研究

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物理学报 2024年第12期73卷 338-349页

作者：赵俊姚璨曾晖南京邮电大学理学院南京210023 南京理工大学微电子学院南京210094

低维材料表面的有毒气体吸附一直是分子传感器领域的研究热点.最近的新型正交相二维BN单层半导体材料引起了学者的广泛关注.基于第一性原理计算,本文研究了有毒气体分子(CO,H_(2)S,NH_(3),NO,NO_(2)和S02)在二维正交相BN单层表面的吸附... 详细信息

低维材料表面的有毒气体吸附一直是分子传感器领域的研究热点.最近的新型正交相二维BN单层半导体材料引起了学者的广泛关注.基于第一性原理计算,本文研究了有毒气体分子(CO,H_(2)S,NH_(3),NO,NO_(2)和S02)在二维正交相BN单层表面的吸附特性.吸附能计算表明,正交相BN材料对所有气体的吸附均是能量有利的放热过程.NO_(2)和NH_(3)为化学吸附,其他体系均为物理吸附,且NO吸附后体系具有自旋极化的电子能带结构.态密度计算结果显示,NO_(2)和SO_(2)的吸附对费米能级附近的电子占据有显著影响.NO_(2)吸附后,体系的功函数和电子结构特性均明显改变,表明BN单层半导体材料对NO_(2)分子具有良好的吸附选择性和探测灵敏度.采用第一性原理结合非平衡格林函数方法计算了纳米电子器件的输运性能.在1 V偏压下,NO_(2)分子的吸附可使体系电流增大到6500 nA,显著增强了BN单层半导体器件的电输运性能,因此二维BN单层对NO_(2)气体吸附具有优异的探测敏感度.此外,轴向应力能够有效调控体系的吸附性能.研究表明,正交相BN单层材料对有毒气体具有优异的吸附性能,在新型有毒气体传感探测器件领域有较大的应用潜力.

关键词：吸附正交相BN 第一性原理电输运气体传感器

含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜的设计与分析

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物理学报 2024年第1期73卷 211-217页

作者：孔梅梅薛银燕徐春生董媛刘悦潘世成赵瑞南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023 南京南瑞信息通信科技有限公司南京211100

基于平行平板电极的变焦液体透镜的有关研究,通过应用介电泳效应,提出了一种含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜模型,是一种新型的三层液体透镜结构.利用Comsol,Matlab和Zemax软件仿真分析了该模型在不同电压下的面型变化与成像光路,... 详细信息

基于平行平板电极的变焦液体透镜的有关研究,通过应用介电泳效应,提出了一种含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜模型,是一种新型的三层液体透镜结构.利用Comsol,Matlab和Zemax软件仿真分析了该模型在不同电压下的面型变化与成像光路,得出其变焦范围为22.6—15.9 mm,并对制备的器件进行具体的实验分析,获得了不同电压下双凸液体透镜的液滴上下界面面型和该透镜的变焦范围23.8—17.5 mm,与仿真结果基本一致,而且其成像分辨率可达到45.255 lp/mm.结果表明,所提出的这种新型三层液体结构的双凸液体透镜具有结构简单、易于实现的特点,而且具备良好的成像质量.

关键词：双凸液体透镜介电泳效应变焦成像质量