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基于两相交开口谐振环的超材料太赫兹带阻滤波器

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光学学报 2024年第5期44卷 112-119页

作者：袁航付旺廷刘祖耀饶志明骆兴芳朱冠华吴帅克陈威江西师范大学物理与通信电子学院江西南昌330022

提出一种基于两相交开口谐振环(TI-SRR)的超材料太赫兹带阻滤波器,通过改变TI-SRR线宽、环间间隔和半径大小,探究各参数对滤波器透射系数的影响。研究了超材料太赫兹带阻滤波器三个谐振点处的电场和表面电流分布,进而分析了滤波器的工... 详细信息

提出一种基于两相交开口谐振环(TI-SRR)的超材料太赫兹带阻滤波器,通过改变TI-SRR线宽、环间间隔和半径大小,探究各参数对滤波器透射系数的影响。研究了超材料太赫兹带阻滤波器三个谐振点处的电场和表面电流分布,进而分析了滤波器的工作机理。为了验证理论模型的计算结果,采用微纳光刻技术制备滤波器的实物样品,使用太赫兹时域光谱系统进行测试。结果表明,该滤波器有3个谐振点,谐振频率分别为0.431、0.476、0.934 THz,对应的透射系数(S21)分别为-42.518、-40.331、-14.132 dB,-10 dB阻带带宽分别为0.220 THz和0.026 THz。实测曲线整体趋势与仿真曲线保持一致,阻带特性相较良好,测试结果与仿真结果较为符合。该滤波器在新型通信设备和精密仪器领域有较高的应用价值。

关键词：超材料太赫兹带阻滤波器微纳光刻太赫兹时域光谱

高压下面心立方CeH_(9)和CeH_(10)动力学性质的第一性原理研究

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高压物理学报 2024年第2期38卷 87-93页

作者：王晓雪丁雨晴王晖哈尔滨师范大学物理与电子工程学院黑龙江哈尔滨150025

高压下的稀土金属超氢化物因具有高温超导电性而受到广泛关注。由于实验只能部分地确定超氢化物中稀土金属原子的晶格结构,因此,第一性原理计算成为全面理解其结构与物性的重要方法。基于第一性原理计算,对氢含量不同但Ce晶格结构相同... 详细信息

高压下的稀土金属超氢化物因具有高温超导电性而受到广泛关注。由于实验只能部分地确定超氢化物中稀土金属原子的晶格结构,因此,第一性原理计算成为全面理解其结构与物性的重要方法。基于第一性原理计算,对氢含量不同但Ce晶格结构相同的面心立方CeH_(9)和CeH_(10)的弹性、晶格动力学、质子动力学性质进行了对比研究,发现低氢含量有利于面心立方超氢化铈的弹性和声子稳定向低压拓展。在100~140 GPa压强区间,室温下CeH_(9)和CeH_(10)不具有显著的质子扩散,但1 500 K时全面转变为超离子态,扩散系数分别为1.6×10^(-4)~1.2×10^(-4) cm^(2)/s和1.9×10^(-4)~1.5×10^(-4) cm^(2)/s;扩散系数与温度、氢含量正相关,但与压强负相关。所获得的压强、温度及氢含量对超氢化铈结构与动力学性质的影响规律可为其他超氢化物研究提供参考。

关键词：高压超氢化物动力学超离子态第一性原理

固态电解质Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)中Li+的迁移特性

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物理学报 2024年第13期73卷 356-366页

作者：李梅钟淑英胡军平孙宝珍徐波江西师范大学物理与通信电子学院南昌330022 南昌工程学院理学院南昌330099

Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)是一种颇具前景的NASICON型锂离子固态电解质.本文通过第一性原理计算研究了不同Al掺杂浓度(x=0.00,0.16,0.33,0.50)对LATP的结构特性、电学特性以及Li^(+)迁移特性的影响.结果表明,Al能够稳定掺杂进入LiTi2(PO4)3(LTP)的晶体结构当中.当Al掺杂浓度x=0.16时,Li—O键的平均键长最长,成键强度最弱,而Ti—O键强度随Al掺杂浓度变化不大.Al掺杂浓度对LATP带隙的影响不大,但Al附近的O原子聚集了更多的负电荷,形成AlO6极化中心.Li^(+)不同的迁移方式(空位迁移、间隙位迁移和协同迁移)在Al掺杂浓度不同时展现出复杂的能垒变化,Li^(+)在空位迁移中迁移势垒随Al掺杂浓度的增大而升高,而在间隙位迁移中Li^(+)的迁移势垒变化相反,由于协同迁移中涉及空位和间隙位两种位点,Li^(+)的迁移势垒表现为随Al掺杂浓度的升高先降低后升高的复杂变化.当x=0.50时,LATP具有最低的Li^(+)迁移势垒0.342 eV,这个势垒值是间隙位迁移的结果.因此,通过改变Al掺杂浓度,可改变间隙Li^(+)浓度及迁移通道结构,进而调节Li^(+)的迁移性能,提高LATP中的Li^(+)导电性能.

关键词：全固态Li^(+)电池 Al掺杂 Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3) Li^(+)迁移

F+CHD_(3)→HF+CD_(3)反应C—H伸缩振动激发的量子动力学研究

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物理学报 2024年第9期73卷 271-278页

作者：周勇安徽师范大学物理与电子信息学院芜湖241000

对多原子化学反应进行精确的理论模拟研究,是当前量子动力学领域的重要挑战之一.本文运用七维的量子含时波包方法,对反应物振动基态和C—H伸缩振动第一激发态的F+CHD_(3)反应进行动力学研究.分析了不同振动态条件下的反应概率,发现当碰... 详细信息

对多原子化学反应进行精确的理论模拟研究,是当前量子动力学领域的重要挑战之一.本文运用七维的量子含时波包方法,对反应物振动基态和C—H伸缩振动第一激发态的F+CHD_(3)反应进行动力学研究.分析了不同振动态条件下的反应概率,发现当碰撞能低于0.06 eV时反应概率曲线均表现出许多剧烈的振荡峰,支持实验上所推测的动力学共振现象.当碰撞能介于0.06—0.3 eV之间时,振动激发态反应中HF产物通道的反应概率低于振动基态反应,与实验观测结果一致.模拟发现:相比于振动基态的情况,低能碰撞时C—H伸缩振动激发态反应的非含时波函数在过渡态区域更倾向于靠近D原子一侧,并将这一现象归结为振动激发态势能面在大碰撞角区域更显著的能量优势,解释了伸缩振动激发对HF产物通道的抑制作用.本研究为实验结果的解释提供了重要的理论支持,有助于更深入地理解多原子反应中振动模式激发对动力学过程的影响.

关键词：振动激发反应概率共振现象抑制效应

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面向THz雷达的高精度TOF读出电路

激光与光电子学进展 2024年

作者：李妍胡琴微饶志明江西师范大学物理与通信电子学院

针对太赫兹（Terahertz,THz）雷达在目标检测、成像等应用领域中对高精度飞行时间（Time Of Flight,TOF）测量的需求，设计了一款面向THz雷达的集成化、高精度TOF读出电路。通过深入分析THz雷达的TOF读出机制，设计了高速比较器电路、... 详细信息

针对太赫兹（Terahertz,THz）雷达在目标检测、成像等应用领域中对高精度飞行时间（Time Of Flight,TOF）测量的需求，设计了一款面向THz雷达的集成化、高精度TOF读出电路。通过深入分析THz雷达的TOF读出机制，设计了高速比较器电路、时间数字转换（Time-to-Digital Converter,TDC）电路和现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）电路，以实现THz探测器响应信号的有效数字化、TOF信息的精确时间数字转换，以及读出电路的高效控制与数据传输。利用高精度任意波形发生器对读出电路进行标定，验证了其线性度、精度和稳定性。实验结果显示，本读出电路展现出优良的线性度和稳定性，其在0.1μs至1.5μs的测量范围内分辨率达到45 ps，并且飞行时间测量精度优于40 ps，满足了THz雷达的应用需求。

关键词：太赫兹雷达飞行时间时间数字转换现场可编程门阵列

基于第一性原理GGA+U方法研究Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)电子结构和光电性质

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物理学报 2024年第1期73卷 296-305页

作者：张英楠张敏张派胡文博辽宁师范大学物理与电子技术学院大连116029

采用基于密度泛函理论的GGA+U方法,计算了本征和Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)的形成能、能带结构、态密度、差分电荷密度和光电性质.结果表明,Si取代四面体Ga(1)更容易实验合成,得到的β-Ga_(2)O_(3)带隙和Ga-3d态峰值与实验结果吻合较好,且贫... 详细信息

采用基于密度泛函理论的GGA+U方法,计算了本征和Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)的形成能、能带结构、态密度、差分电荷密度和光电性质.结果表明,Si取代四面体Ga(1)更容易实验合成,得到的β-Ga_(2)O_(3)带隙和Ga-3d态峰值与实验结果吻合较好,且贫氧条件下更倾向于获得有效掺杂.Si掺杂后,总能带向低能端移动,费米能级进入导带,呈现n型导电性;Si-3s轨道电子占据导带底,电子公有化程度加强,电导率明显改善.随着Si掺杂浓度的增加,介电函数ε_(2)(ω)的结果表明,激发导电电子的能力先增强后减弱,与电导率的量化分析结果一致.光学带隙增大,吸收带边上升速度减慢;吸收光谱结果显示Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)具有较强的深紫外光电探测能力.计算结果将为下一步Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)实验研究和器件设计的创新及优化提供理论参考.

关键词： GGA+U方法 Si掺杂β-Ga_(2)O_(3) 电子结构光电性质

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具有宽带-窄带双功能探测模式的光电探测器

发光学报 2024年第4期45卷 621-629页

作者：姜岩高峰李林哈尔滨师范大学物理与电子工程学院光电带隙材料教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150000

目前,具有宽带-窄带双模探测模式的光电探测器在特殊应用中颇受欢迎,传统具有双模探测模式的光电探测器是通过在宽带光电探测器中加入不同的滤光片来实现的。然而,加装复杂的光学元件会增加光电探测器的制造成本和器件集成的复杂性。根... 详细信息

目前,具有宽带-窄带双模探测模式的光电探测器在特殊应用中颇受欢迎,传统具有双模探测模式的光电探测器是通过在宽带光电探测器中加入不同的滤光片来实现的。然而,加装复杂的光学元件会增加光电探测器的制造成本和器件集成的复杂性。根据以上问题,我们通过简单溶液热压法制备了MAPbCl_(3)/MAPbBr_(3)钙钛矿单晶异质结,基于单晶异质结构筑了探测波段可调的光电探测器。当入射光由MAPbCl_(3)单晶侧入射时,该器件仅对可见部分(400~600 nm)显示出高响应度(~0.05 A·W^(-1))和高光谱抑制比(~55),其上升时间和衰减时间分别为4.1μs和620μs。而当光从MAPbBr_(3)单晶侧入射时,该器件对紫外-可见部分(300~600 nm)均有明显且连续的光响应。因此,我们提出的溶液热压法和单晶异质结构为制备高性能探测波长可调谐的光电探测器提供了有效的解决方案。

关键词：光电探测器钙钛矿单晶多波段探测

Cs_(2)(Ag∶Cu)BiBr_(6)双钙钛矿太阳能电池

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发光学报 2024年第4期45卷 662-670页

作者：曹士双王宝宁李林哈尔滨师范大学物理与电子工程学院光电带隙材料教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150000

采用水热法合成了Cu^(+)掺杂的Cs_(2)AgBiBr_(6)双钙钛矿并基于其制备了太阳能电池。通过紫外-可见光吸收光谱、荧光发射光谱、X射线光电子能谱、单色光量子效率光谱及光电流-电压曲线等手段对其光电性能进行探究。研究发现,Cu^(+)掺杂... 详细信息

采用水热法合成了Cu^(+)掺杂的Cs_(2)AgBiBr_(6)双钙钛矿并基于其制备了太阳能电池。通过紫外-可见光吸收光谱、荧光发射光谱、X射线光电子能谱、单色光量子效率光谱及光电流-电压曲线等手段对其光电性能进行探究。研究发现,Cu^(+)掺杂能够显著增强Cs_(2)AgBiBr_(6)粉末样品的光学吸收,但对于薄膜样品几乎没有效果,这是由于Cu相双钙钛矿在溶于二甲基亚砜的过程中会发生分解。实验结果表明,当Cu^(+)掺杂量较低时,太阳能电池的光电转化效率显著提升,这是由于Cu^(+)掺杂对Cs_(2)AgBiBr_(6)薄膜结晶过程的调控作用,微量Cu^(+)掺杂能够显著降低钙钛矿薄膜的缺陷态密度。最终,基于Cu^(+)掺杂的太阳能电池获得了最高1.93%的能量转化效率。

关键词： Cs2AgBiBr6 Cu+掺杂太阳能电池钙钛矿

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硝酸铷高压相变和物理性质的第一性原理研究

高压物理学报 2024年第4期38卷 24-33页

作者：王晓雪丁雨晴王晖哈尔滨师范大学物理与电子工程学院黑龙江哈尔滨150025

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,并结合CALYPSO晶体结构预测软件,系统地探索了零温下RbNO_(3)的高压结构与物理性质。基于RbNO_(3)-Ⅳ相的实验数据,比较了4种不同泛函的准确性,发现PBEsol泛函的准确性最高。基于该泛函预测到RbNO... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,并结合CALYPSO晶体结构预测软件,系统地探索了零温下RbNO_(3)的高压结构与物理性质。基于RbNO_(3)-Ⅳ相的实验数据,比较了4种不同泛函的准确性,发现PBEsol泛函的准确性最高。基于该泛函预测到RbNO_(3)在零温下的相变序列为R3m→Pnma→Pmmn(实验Ⅴ相),相变压强依次为1.7和8.2 GPa,2次相变均为一级相变,体积坍塌率分别为3.73%和2.54%。研究结果表明,低压下RbNO_(3)可能存在有别于实验(常温常压下)给出的P31结构的低温新相。3个相在各自能量稳定的压强范围内均满足“伯恩-黄昆”弹性稳定性判据,且在整个布里渊区中均不存在声子虚频现象,表明它们均具有动力学稳定性。电子性质分析表明,3个相均为半导体,相变引起的带隙变化普遍较小,加压普遍地抑制了铷离子的电荷向硝酸根离子转移。所预测的高压相变序列及各个相的弹性、晶格动力学、电子结构性质可为后续实验与理论研究提供参考。

关键词：高压相变第一性原理 RbNO_(3)