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Te基热电器件反常界面层生长行为及界面稳定性研究

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无机材料学报 2024年第8期39卷 903-910,I0004-I0007页

作者：苗鑫闫世强韦金豆吴超樊文浩陈少平太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学物理学院太原030024

单质Te具有优异的热电优值(ZT),但其与金属电极连接界面处的剧烈元素交互扩散及反应会引入较大的接触电阻率(ρc),导致器件的转换效率(η)较低。因此,寻找合适的阻挡层来优化Te与金属电极间的连接至关重要。本研究基于梯度结构报道了一... 详细信息

单质Te具有优异的热电优值(ZT),但其与金属电极连接界面处的剧烈元素交互扩散及反应会引入较大的接触电阻率(ρc),导致器件的转换效率(η)较低。因此,寻找合适的阻挡层来优化Te与金属电极间的连接至关重要。本研究基于梯度结构报道了一种宽相场Ni-Te合金阻挡层NiTe_(2-m)(NixTe(x=0.500~0.908))。结果表明,当x=0.500时,Ni_(0.5)Te/Te_(0.985)Sb_(0.015)/Ni_(0.5)Te器件的界面处无任何反应层及微观缺陷,ρ_(c)小于10μΩ·cm^(2),η在180K温差(热端温度473K)时达到了理论值的75%。同时,界面具有良好的热稳定性,在473K老化期间,界面微观组织、ρ_(c)以及η无明显变化。当x>0.500时,界面反应层厚度随x增大而逐渐减小,即主导界面反应层生长行为的因素并非常规的界面反应能及浓度梯度等热力学因素。进一步分析表明,反常生长源于动力学因素中的“原子空位”对反应层生成的迟滞作用。

关键词： Te 热电器件扩散动力学阻挡层热稳定性

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哈密顿量宇称-时间对称性的刻画

物理学报 2024年第4期73卷 27-36页

作者：张慧洁贺衎太原理工大学数学学院太原030024

宇称-时间(PT)对称性理论描述了具有实能级的非厄密特哈密顿量,在量子物理学和量子信息科学中起着重要作用,是量子力学中活跃且重要的主题.研究者们对如何描述哈密顿量的PT对称性的问题给予了高度关注.本文基于PT对称理论和哈密顿量归... 详细信息

宇称-时间(PT)对称性理论描述了具有实能级的非厄密特哈密顿量,在量子物理学和量子信息科学中起着重要作用,是量子力学中活跃且重要的主题.研究者们对如何描述哈密顿量的PT对称性的问题给予了高度关注.本文基于PT对称理论和哈密顿量归一化特征函数,提出了算子F的定义.然后,在找到算子CPT和算子F的对易子和反对易子的特性后,给出了刻画了无量纲情况下哈密顿量的PT对称性的第一种方法.进一步研究发现,该方法还可以量化哈密顿量在无量纲情况下的PT对称性.此外,提出了另一种基于哈密顿量特征值实部和虚部来描述哈密顿量PT对称性的方法,该方法仅用于判断哈密顿量是否具有PT对称性.

关键词：哈密顿量 PT对称性对易子归一化特征函数

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基于Rényi-α熵的参数化纠缠度量

物理学报 2024年第4期73卷 37-46页

作者：戴伟鹏贺衎侯晋川太原理工大学数学学院太原030024

与各种非参数化纠缠度量相比,参数化纠缠度量显示了其优越性.并发纠缠被广泛用于描述量子实验中的纠缠.作为一种纠缠度量,它与特定Rényi-α熵有关.本文提出了一种基于Rényi-α熵的参数化两体纠缠度量,命名为α-对数并发纠缠.与现有的... 详细信息

与各种非参数化纠缠度量相比,参数化纠缠度量显示了其优越性.并发纠缠被广泛用于描述量子实验中的纠缠.作为一种纠缠度量,它与特定Rényi-α熵有关.本文提出了一种基于Rényi-α熵的参数化两体纠缠度量,命名为α-对数并发纠缠.与现有的参数化度量不同,首先定义了纯态的度量,然后推广到混合态.进一步验证了α-对数并发纠缠满足纠缠度量3个条件.展示了对纯态的度量是容易计算的,然而对于混合态,解析计算只适用于特殊的双量子位态或特殊的高维混合态.因此,本文致力于建立一般两体态α-对数并发纠缠的一个下界.令人惊讶的是,这个下界是这个混合态的正部分转置判据和重排判据的函数.这表明了3种纠缠度量之间的联系.有趣的是,下界依赖于与具体态相关的熵参数.这样我们可以选择适当的参数α,使得Gα(ρ)≫0用于特定态ρ的实验纠缠检测.此外,计算了isotropic态的α-对数并发纠缠的表达式,并给出了d=2时isotropic态的解析表达式.最后,讨论了α-对数并发纠缠的的单配性.建立了两个量子比特系统中并发纠缠和α-对数并发纠缠之间的函数关系,然后得到了该函数的一些有用性质,并结合Coffman-Kundu-Wootters(CKW)不等式,建立了关于α-对数并发纠缠的单配性不等式.最终证明了单配性不等式对于α-对数并发纠缠是成立的.

关键词：参数化度量 Rényi-α熵纠缠度量并发纠缠

Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶Pr^(3+)材料的多色发光及余辉性能

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发光学报 2024年第3期45卷 424-433页

作者：郭海洁张涛时秋峰乔建伟崔彩娥黄平王磊太原理工大学物理学院山西太原030024

采用高温固相法制备了一种具有颜色变化的长余辉发光材料Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶Pr^(3+)。通过X射线衍射、激发发射光谱、余辉衰减及热释光曲线等,对样品的结构、发光及余辉性能进行了系统分析。在283 nm激发下,发射光谱在485 nm和60... 详细信息

采用高温固相法制备了一种具有颜色变化的长余辉发光材料Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶Pr^(3+)。通过X射线衍射、激发发射光谱、余辉衰减及热释光曲线等,对样品的结构、发光及余辉性能进行了系统分析。在283 nm激发下,发射光谱在485 nm和609 nm处表现出两个较强的尖峰发射,分别归属于Pr^(3+)离子的^(3)P_(2)→^(3)H_(4)及^(3)P_(0)→3H6能级跃迁。通过对Pr^(3+)离子浓度的调控,有效改变了绿光和红光的相对发射强度,从而实现了发光颜色的多色化。此外,在激发光源停止后该材料同样具有多色的余辉发射,对于最佳样品(Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶0.015Pr^(3+))的余辉时间可达1200 s以上。之后,我们通过热释光曲线具体研究了陷阱的分布及余辉的充放能过程。结果表明,Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶0.015Pr^(3+)材料中浅陷阱的浓度相对较低从而导致室温下的余辉性能较弱。由于材料在高温区域具有超宽带陷阱分布,因此,我们进一步探究了其在高温下的多色长余辉性能。在本工作中,我们成功制备了一种单一离子激活的发光及余辉颜色可调的长余辉发光材料,考虑到其在室温以及高温条件下都具有发光及余辉颜色变化的特点,该材料在高温预警标识以及防伪领域有着潜在的应用价值。

关键词：长余辉发光材料 Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶Pr^(3+) 多色化防伪

铝掺杂调控CsPbBr_(3)量子点尺寸实现单光子发射

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光学学报 2024年第16期44卷 347-356页

作者：吕鑫李国辉郭婷刘绍鼎孙虹崔艳霞温荣太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024 太原理工大学物理学院山西太原030024

采用热注入法合成了具有不同Al^(3+)离子掺杂浓度的铯铅溴(CsPbBr_(3))量子点,并系统地研究了它们的光学特性和材料特性。研究结果表明,Al^(3+)离子掺杂不仅能够有效调控CsPbBr_(3)量子点的发光强度与发光波长,还增强了CsPbBr_(3)量子... 详细信息

采用热注入法合成了具有不同Al^(3+)离子掺杂浓度的铯铅溴(CsPbBr_(3))量子点,并系统地研究了它们的光学特性和材料特性。研究结果表明,Al^(3+)离子掺杂不仅能够有效调控CsPbBr_(3)量子点的发光强度与发光波长,还增强了CsPbBr_(3)量子点中的Pb—Br键的相互作用,从而显著提高了量子点的环境稳定性。此外,Al^(3+)离子的半径远小于Pb^(2+)离子,导致Al^(3+)离子掺杂能够有效引起CsPbBr_(3)量子点晶格收缩,进而减小了量子点的尺寸并提高了尺寸均一性。CsPbBr_(3)量子点尺寸的减小增强了其量子限域效应,使得量子点的单光子发射性能得到了显著提高。本研究为优化钙钛矿量子点单光子源性能提供了新思路,也促进了新兴钙钛矿单光子源领域的发展。

关键词：钙钛矿量子点热注入法离子掺杂单光子

基于分子间电荷转移效应的P3HT∶Y6基可近红外响应有机光电倍增探测器

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光学学报 2024年第4期44卷 90-98页

作者：胡依凡滑羽璐冀婷石林林崔艳霞李国辉太原理工大学物理学院山西太原030024 太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024

通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件,Y6与P3HT发生分子间电荷转移,使得器件的响应波段拓展至1310 nm,在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性... 详细信息

通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件,Y6与P3HT发生分子间电荷转移,使得器件的响应波段拓展至1310 nm,在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性层之间引入原子级厚度的Al_(2)O_(3),极大降低了器件的暗电流,将器件由只能反向偏压响应改善到能够正反双向偏压响应。Al_(2)O_(3)修饰后器件在860 nm处的外量子效率为800%,比探测率为5.6×10^(11)Jones;1310 nm处器件的外量子效率为80.4%,比探测率为5.13×10^(10)Jones。

关键词：探测器分子间电荷转移近红外波段有机光电倍增探测器双向偏压界面修饰

分数阶衍射蜂窝晶格中带隙涡旋孤子的传输与控制

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物理学报 2024年第9期73卷 125-135页

作者：王娟芬韦鑫刘帅杨玲珍薛萍萍樊林林太原理工大学电子信息与光学工程学院太原030600

基于分数阶非线性薛定谔方程,研究分数阶衍射效应下蜂窝晶格中带隙涡旋光孤子的存在性与传输特性.首先采用平面波展开法得到蜂窝晶格能带结构,其次在带隙结构中分别采用改进的平方算子迭代法、分步傅里叶法和傅里叶配置法研究含有蜂窝... 详细信息

基于分数阶非线性薛定谔方程,研究分数阶衍射效应下蜂窝晶格中带隙涡旋光孤子的存在性与传输特性.首先采用平面波展开法得到蜂窝晶格能带结构,其次在带隙结构中分别采用改进的平方算子迭代法、分步傅里叶法和傅里叶配置法研究含有蜂窝晶格势的分数阶非线性薛定谔方程中带隙涡旋孤子的模式及其传输特性.研究结果发现带隙涡旋孤子的传输特性受Lévy指数和传播常数的影响.在稳定区间,带隙涡旋孤子可以稳定传输,而在非稳定区间,带隙涡旋孤子会随着传输距离的增加而逐渐汇聚,失去环状结构演变为基孤子.且Lévy指数越大,带隙涡旋孤子能够稳定传输的距离越长,功率越低.此外,相邻晶格同相位两个带隙涡旋孤子与旁瓣能量相叠加,反相位两带隙涡旋孤子与旁瓣能量相抵消,传输过程中逐渐失去环状结构,演化为类偶极子模式,且受方位角调制影响而周期性旋转.在非相邻晶格处两带隙涡旋孤子,由于旁瓣影响较小,带隙涡旋孤子在传输过程中能较好地保持环状结构.

关键词：分数阶薛定谔方程蜂窝晶格带隙涡旋孤子相互作用

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PbTe/FeMn热电接头的界面性能及热稳定性研究

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功能材料 2024年第3期55卷 3094-3101页

作者：陈艺博樊文浩安德成陈少平太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学物理学院太原030024 太原理工大学分析测试中心太原030024 太原理工大学化学学院太原030024

因热膨胀系数失配和机械咬合的界面连接方式,Fe/PbTe热电接头在服役中的力学性能和热稳定性较差。考虑到合金具有热膨胀系数可调性,在纯Fe中添加特定的活性元素,通过扩散和反应在界面处形成冶金结合,可提高界面连接性能。通过高通量实... 详细信息

因热膨胀系数失配和机械咬合的界面连接方式,Fe/PbTe热电接头在服役中的力学性能和热稳定性较差。考虑到合金具有热膨胀系数可调性,在纯Fe中添加特定的活性元素,通过扩散和反应在界面处形成冶金结合,可提高界面连接性能。通过高通量实验快速筛选出合金电极Fe_(100-x)Mn_(x)(x=0,5,10,15),利用放电等离子烧结(SPS)技术与n型Pb_(0.98)Ga_(0.02)Te热电材料连接。研究结果表明,FeMn合金电极的热膨胀系数随着Mn含量的升高与Pb_(0.98)Ga_(0.02)Te更加接近,有效降低了界面失配。时效15 d后界面出现Fe-Pb-Ga元素互扩散区,呈现冶金结合特征。其中Fe_(90)Mn_(10)/Pb_(0.98)Ga_(0.02)Te/Fe_(90)Mn_(10)时效15 d后的接触电阻率为10.12μΩ·cm^(2),转换效率稳定在4.3%左右,剪切强度增加至21.44 MPa。上述基于高通量法筛选合金电极的技术路线也为热电界面的设计提供了新的思路。

关键词：热电接头界面冶金结合 PbTe 热稳定性

Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)材料的发光性能和温度探测

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发光学报 2024年第4期45卷 579-590页

作者：祝冰心朱肖王磊时秋峰郭海洁乔建伟崔彩娥黄平太原理工大学物理学院山西晋中030600

通过高温固相法成功制备了一系列Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉,对其微观结构、形貌、发光特性和温敏特性进行了表征。Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉具有不同温度敏感性的双发射中心,分别来自于Bi^(3+)离子^(3)P_(1... 详细信息

通过高温固相法成功制备了一系列Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉,对其微观结构、形貌、发光特性和温敏特性进行了表征。Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉具有不同温度敏感性的双发射中心,分别来自于Bi^(3+)离子^(3)P_(1)→^(1)S_(0)跃迁和Mn^(4+)离子的^(2)E_(g)→^(4)A_(2g)跃迁。由于Bi^(3+)、Mn^(4+)离子的发光强度随温度变化的规律不同,利用该特性进行测温研究,在200~500 K范围内,该荧光粉的最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别达到0.027 K^(-1)和1.83%·K^(-1),并且观察到荧光粉的发光颜色由橙黄色逐渐变为紫红色。实验结果表明,Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉作为光学测温材料在温度探测方面有一定的潜力。

关键词：光学测温荧光强度比 Bi^(3+) Mn^(4+) 温敏特性