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含空位的二维GaN电子结构和光学性质的第一性原理研究

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电子元件与材料 2024年第3期43卷 299-305页

作者：张丽丽王晓东马磊张文卫来黄以能伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室新疆伊宁835000 南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210093

基于密度泛函理论,计算了二维GaN及其Ga、N空位体系的电子结构和光学性质,通过形成能的计算分析了空位缺陷体系的稳定性,然后进一步计算了各体系的电子结构,分析并讨论了空位缺陷对吸收光谱的影响。计算结果表明:Ga-N空位体系形成能最小... 详细信息

基于密度泛函理论,计算了二维GaN及其Ga、N空位体系的电子结构和光学性质,通过形成能的计算分析了空位缺陷体系的稳定性,然后进一步计算了各体系的电子结构,分析并讨论了空位缺陷对吸收光谱的影响。计算结果表明:Ga-N空位体系形成能最小,该结构最容易形成;Ga空位体系产生的缺陷能级使二维GaN呈现p型半导体特性,反之N空位缺陷呈现n型半导体特性,缺陷能级的出现有利于提高二维GaN电子迁移率以及光响应能力;各空位体系的吸收光谱均发生红移,其吸收系数在低能区域均大于本征二维GaN,这说明Ga、N空位的产生可以提升二维GaN对可见光的吸收能力。

关键词：二维GaN 空位缺陷能带对齐吸收光谱第一性原理

铜/钢爆炸焊接复合界面的显微组织及晶粒结构演化机理

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第5期34卷 1588-1605页

作者：杨明张冰原马宏昊王金相熊家艺南京理工大学瞬态物理全国重点实验室南京210094 中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室合肥230026 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

采用光滑粒子仿真、先进表征和理论分析相结合的方法,对铜/钢复合材料爆炸焊接过程中的界面瞬态行为进行深入研究,并详细阐述其显微组织演化机制。根据仿真数据重构波形完整的演化过程,并揭示各种界面特征的形成机制。多尺度EBSD分析表... 详细信息

采用光滑粒子仿真、先进表征和理论分析相结合的方法,对铜/钢复合材料爆炸焊接过程中的界面瞬态行为进行深入研究,并详细阐述其显微组织演化机制。根据仿真数据重构波形完整的演化过程,并揭示各种界面特征的形成机制。多尺度EBSD分析表明,界面附近区域呈多样性的晶粒结构,其演化机制主要受塑性流动、动态再结晶和凝固形核三个过程的控制。最后,通过纳米压痕实验建立晶粒结构与力学性能之间的关系。

关键词：爆炸焊接铜/钢复合材料成波机理晶粒结构纳米压痕

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基于色散型超构表面的集成光谱成像研究

光学学报 2024年

作者：张怡袁泉吴一凡何博平戈钦杨宇航郑晴月杨书杰吴非王漱明南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京大学物理学院南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心

高光谱图像包含场景的二维空间信息和光谱信息，能对目标物体的物理本质特性进行更准确的探测，因此广泛应用于科学研究与工程应用的各个领域。为解决传统高光谱成像系统依赖光程换取分辨率而导致的光路复杂、成本高昂、体积庞大等问题... 详细信息

高光谱图像包含场景的二维空间信息和光谱信息，能对目标物体的物理本质特性进行更准确的探测，因此广泛应用于科学研究与工程应用的各个领域。为解决传统高光谱成像系统依赖光程换取分辨率而导致的光路复杂、成本高昂、体积庞大等问题，本研究提出了基于色散型超构表面的光谱成像系统。超构表面中的每个超构色散单元，都相当于一个小型的光谱仪，按照阵列排布实现快照式光谱成像。采用遗传算法对得到的图像进行光谱反演，拟合结果准确。最终在400～700 nm的可见光波段，实现了11个波长通道的光谱成像系统。本设计的紧凑结构、偏振不依赖特性和高光谱分辨率有利于集成到各种小型化终端设备中，对光谱仪的实际应用具有重要意义。

关键词：超构表面集成光谱成像宽带光谱仪

矢量网络分析仪硬件性能对测量精度的影响分析

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微波学报 2024年

作者：邓宏伟任亮汪新杰孙楠南京航空航天大学电子信息工程学院/集成电路学院空间物理重点实验室

通过深入分析矢量网络分析仪S参数测量过程中的误差来源，建立了误差项与硬件性能的对应关系，在此基础上，通过将原始测量值看作误差项的多元函数，在各误差项理想值附近保留泰勒级数线性项作为合理估计，分析了原始S参数测量结果偏差... 详细信息

通过深入分析矢量网络分析仪S参数测量过程中的误差来源，建立了误差项与硬件性能的对应关系，在此基础上，通过将原始测量值看作误差项的多元函数，在各误差项理想值附近保留泰勒级数线性项作为合理估计，分析了原始S参数测量结果偏差与误差模型中每个误差项之间的关联程度；对其解析式中除原始测量值以外的其他项使用增量法，求解了最终S参数测量结果偏差与各误差项之间的关联程度，由此确定了每个硬件性能引起的最终测量偏差的大小。最后使用Keysight N5227A和Ceyear 3671E两台矢量网络分析仪，在相同的校准条件下对参数已知的待测网络进行测量，通过对比最终测量结果，检验方法的正确性和有效性。

关键词：矢量网络分析仪校准硬件性能

南京北郊冬季细颗粒物中水溶性离子的变化趋势

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环境科学学报 2024年第3期44卷 310-316页

作者：浮天蒋伯琪张佳颖陈爱军胡建林于兴娜南京信息工程大学大气物理学院中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044

为了探究南京北郊冬季PM_(2.5)组分的长期变化特征、污染来源差异,于2014年、2015年、2019年和2021年冬季分别开展细颗粒物采样,使用离子色谱仪对PM_(2.5)中9种水溶性离子进行分析测定,并运用主成分分析法对离子进行源解析.结果表明:二... 详细信息

为了探究南京北郊冬季PM_(2.5)组分的长期变化特征、污染来源差异,于2014年、2015年、2019年和2021年冬季分别开展细颗粒物采样,使用离子色谱仪对PM_(2.5)中9种水溶性离子进行分析测定,并运用主成分分析法对离子进行源解析.结果表明:二次离子SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)和NH4+(SNA)占离子总浓度的75%~87%,其中,SO_(4)^(2-)与NH_(4)^(+)的离子浓度在2015年冬季达到峰值后出现逐年下降趋势,但NO_(3)^(-)的浓度与占比在2014—2019年均表现出上升趋势.4年中SO_(2)的二次转化程度均高于NO2,硫氧化率(SOR)于2019年达到最大值,而氮氧化率(NOR)则逐年下降.2019年起移动源对颗粒物的贡献程度大幅上升,固定源的贡献降低,NO_(3)^(-)/SO_(4)^(2-)比值显著增大.冬季NH4+、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)呈显著相关,推测主要结合为(NH_(4))_(2)SO_(4)、NH_(4)HSO_(4)和NH_(4)NO_(3)存在.主成分分析结果表明,移动源和燃烧源是南京北郊冬季PM_(2.5)的主要贡献者,然而2019年冬季与SO_(4)^(2-)相关的燃料燃烧源贡献显著降低,2021年扬尘源和工业源对PM_(2.5)的贡献相较于2019年有明显下降.

关键词： PM_(2.5) 水溶性离子变化趋势来源解析南京市

光开关分子在不同有机相变材料中光控热能的适用性研究

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 803-810页

作者：汪毅施娟陈振乾东南大学能源与环境学院南京210096 江苏省太阳能技术重点实验室南京210096

有机相变材料(PCMs)因其具有可逆性蓄放热特性、高能量密度、可选则的工作温度以及无相分离现象,在储能领域得到了广泛的研究和应用,但是无法实现能量的长效储存和可控热释放。偶氮苯分子作为一种光响应分子,可以通过分子结构的调控能... 详细信息

有机相变材料(PCMs)因其具有可逆性蓄放热特性、高能量密度、可选则的工作温度以及无相分离现象,在储能领域得到了广泛的研究和应用,但是无法实现能量的长效储存和可控热释放。偶氮苯分子作为一种光响应分子,可以通过分子结构的调控能够实现光控相变,同时储存光热和相变热。本文研究了2种不同接枝基团(AZO-A-14、AZO-O-14)的光开关分子在直链烷烃和脂肪酸相变材料中,以不同比例混合后的可控相变行为。结果显示,光开关分子更适用脂肪酸相变材料的相变温度控制,不同浓度情况均是如此。其原因在于脂肪酸分子极性较大,使得光开关分子在顺式的亚稳态状态下能更好的分散在其中,阻碍了其成核。另外,采用酯基接枝的光开关分子(AZO-A-14)自身的光控温差小于采用醚基接枝的光开关分子(AZO-O-14),而AZO-A-14掺杂于相变材料中形成的光控温差更大。进一步的,我们分别解耦了相变焓和光异构化焓。本研究为今后光控相变材料的改进、发展和应用提供了思路。

关键词：偶氮苯光开关相变材料储能

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黑磷中基于热驱动金属扩散诱导的相变

物理学进展 2024年第1期44卷 1-8页

作者：曹天俊单俊杰王刚林君浩梁世军缪峰南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093 南方科技大学物理系深圳市新型量子功能材料与器件重点实验室深圳518055

二维(2D)材料具有原子级平整、可范德华堆叠集成的性质,同时蕴含了丰富的物理现象与优异的电学性质,对其相变行为的研究一直是凝聚态物理与材料科学领域的前沿。本研究中,我们在黑磷(BP)中首次实现了基于热驱动金属扩散诱导的阶段式可... 详细信息

二维(2D)材料具有原子级平整、可范德华堆叠集成的性质,同时蕴含了丰富的物理现象与优异的电学性质,对其相变行为的研究一直是凝聚态物理与材料科学领域的前沿。本研究中,我们在黑磷(BP)中首次实现了基于热驱动金属扩散诱导的阶段式可控相变。通过对BP-In界面的热退火处理,我们观察到了从BP纯相到BP/InP混合相,再到InP纯相的阶段式相变现象。利用透射电子显微与拉曼光谱等表征技术,我们对诱导相变产生的机制进行了深入剖析,揭示了BP-In中热驱动的金属扩散行为是诱导相变发生的主要原因。通过对热驱动中影响能量供给的两个自由度(温度与时间)的精准调控,得到了阶段式相变过程中两个关键的阈值温度(相变启动与实现纯相转变)分别为300与350℃。本研究为2D材料体系中相变工程相关的研究提供了新的思路,也为拓展BP在电子学与光电子学器件中的应用提供了更多的可能性。

关键词： BP 金属扩散相变透射电子显微拉曼光谱

LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用

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物理化学学报 2024年第2期40卷 89-95页

作者：胡雪晨夏求应岳钒何欣怡梅正浩王金石夏晖黄晓东东南大学集成电路学院 MEMS教育部重点实验室南京210096 南京理工大学材料科学与工程学院南京210094

全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点,因此,非常适合为微系统供电。负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。现有电池通常采用金属锂作为负极,然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、... 详细信息

全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点,因此,非常适合为微系统供电。负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。现有电池通常采用金属锂作为负极,然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、高安全场合应用。为此,本文系统研究了LiNbO_(3)薄膜的电化学性能,结果表明:LiNbO_(3)薄膜呈现高比容量(410.2 mAh·g^(-1))、高倍率(30C时比容量80.9 mAh·g^(-1))和长循环性能(2000圈循环后的容量保持率为100%),以及高的室温离子电导率(4.5×10^(-8)S·cm-1)。在此基础上,基于LiNbO_(3)薄膜构建出全固态薄膜锂离子电池Pt|NCM523|LiPON|LiNbO_(3)|Pt,其展现出较高的面容量(16.3μAh·cm^(-2))、良好的倍率(30μA·cm^(-2)下比容量1.9μAh·cm^(-2))及长循环稳定性(300圈循环后的容量保持率为86.4%)。此外,该电池表现出优秀的高温性能,连续在100℃下工作近200 h的容量保持率高达95.6%。研究表明:LiPON|LiNbO_(3)界面不论在充放电循环还是高温下均非常稳定,这有助与提升全电池综合性能。

关键词：全固态锂离子电池 LiNbO3薄膜负极界面高温稳定性

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基于低频吸声超构材料的复合消声器

应用声学 2024年第1期43卷 95-99页

作者：陈键李治含黄唯纯钟雨豪陈龙虎卢明辉陈延峰南京大学固体微结构物理国家重点实验室现代工程与应用科学学院南京210093

针对管道内低频噪声难以抑制的问题,基于亥姆霍兹共振腔阵列吸声板和穿孔管消声器组合,设计了一种复合式宽带消声器。首先利用有限元法仿真分析传统穿孔管消声器,发现中低频消声能力较差,通过嵌入亥姆霍兹共振腔阵列吸声板吸收中低频噪... 详细信息

针对管道内低频噪声难以抑制的问题,基于亥姆霍兹共振腔阵列吸声板和穿孔管消声器组合,设计了一种复合式宽带消声器。首先利用有限元法仿真分析传统穿孔管消声器,发现中低频消声能力较差,通过嵌入亥姆霍兹共振腔阵列吸声板吸收中低频噪声。采用仿真与实验的方式研究吸声板的声学性能:在400∼1000 Hz频段内的平均吸声系数达到了0.88。然后对复合式消声器进行数值模拟及3D打印阻抗管实验测试对比:复合式消声器在400∼1718 Hz频率范围内的平均传递损失为18.15 dB。最终实现了管道内全频带噪声有效控制。

关键词：管道低频噪声亥姆霍兹共振腔阵列穿孔管消声器复合式消声器全频带