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电子在自旋-轨道耦合调制下磁受限半导体纳米结构中的传输时间及其自旋极化

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物理学报 2024年第11期73卷 377-384页

作者：温丽卢卯旺陈嘉丽陈赛艳曹雪丽张安琪桂林理工大学物理与电子信息工程学院桂林541004

通过考虑构筑在半导体GaAs/Al_(x)Ga_(1–x)As异质结上的磁受限半导体纳米结构中的塞曼效应和自旋-轨道耦合,本文采用理论分析和数值计算相结合的方法研究了电子的传输时间与自旋极化.利用矩阵对角化和改进的转移矩阵方法,数值求解电子... 详细信息

通过考虑构筑在半导体GaAs/Al_(x)Ga_(1–x)As异质结上的磁受限半导体纳米结构中的塞曼效应和自旋-轨道耦合,本文采用理论分析和数值计算相结合的方法研究了电子的传输时间与自旋极化.利用矩阵对角化和改进的转移矩阵方法,数值求解电子的薛定谔方程;采用***理论求电子的居留时间,并计算自旋极化率.由于塞曼效应与自旋-轨道耦合,电子的居留时间明显地与其自旋有关,因此可在时间维度上分离自旋、实现半导体中电子的自旋极化.因为半导体GaAs的有效g-因子很小,电子自旋极化主要源于自旋-轨道耦合,大约为塞曼效应引起的自旋极化的4倍.由于电子的有效势与自旋-轨道耦合的强度有关,电子的居留时间及其自旋极化可通过界面限制电场或应力工程进行有效调控.这些有趣的结果不仅对半导体自旋注入具有参考价值,而且还可为半导体自旋电子学器件应用提供时间电子自旋分裂器.

关键词：半导体自旋电子学磁调制半导体纳米结构自旋-轨道耦合居留时间

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面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入方法

北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1982-1990页

作者：熊峰李峭李继冯嘉颖北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

网络虚拟化技术将物理网络中的节点、链路资源进行抽象,通过虚拟网络嵌入(VNE)方法,使多个虚拟网络(VN)共享底层网络(SN)资源。对于应用于航空航天电子领域的时间触发以太网(TTE),提出一种面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入(TT-VNE)方... 详细信息

网络虚拟化技术将物理网络中的节点、链路资源进行抽象,通过虚拟网络嵌入(VNE)方法,使多个虚拟网络(VN)共享底层网络(SN)资源。对于应用于航空航天电子领域的时间触发以太网(TTE),提出一种面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入(TT-VNE)方法,在满足传统虚拟网络嵌入问题的总资源量限制条件的同时,保证时间触发(TT)流量的严格周期性。在求解过程中,根据与虚拟节点相连的链路中TT流量带宽需求及其总带宽资源需求对虚拟节点进行排序,利用广度优先搜索算法嵌入虚拟节点,并在候选最短路径集合中对虚拟链路进行路径规划;如果当前虚拟链路中TT流量不可调度,则进行局部虚拟节点重新嵌入与路径规划的迭代设计。仿真结果表明:TT-VNE方法的请求接受率不低于VNE-DCC、VNE-NTANRC-D、ELECTRE-VNE这3种既有方法,且当星型拓扑中虚拟网络请求数超过30时,其请求接受率比仅考虑网络拓扑属性和资源属性的VNE-NTANRC-D方法提高约14.3%。

关键词：虚拟网络嵌入虚拟化资源分配时间触发以太网时间触发流量

Ln^(3+)/Cr^(3+)掺杂多晶相微晶玻璃的设计及多模自校准测温

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硅酸盐学报 2024年第8期52卷 2463-2473页

作者：胡芳芳马昱昊张发林郭海浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江金华321004

采用熔融淬冷法合成了Ln^(3+)/Cr^(3+)(Ln^(3+)=Er^(3+)/Tm^(3+)/Yb^(3+))掺杂的含β-YF_(3)和γ-Ga_(2)O_(3)纳米晶的多相微晶玻璃(40SiO_(2)-20Al_(2)O_(3)-15LiF-10Ga_(2)O_(3)-0.1TmF_(3)-0.1ErF_(3)-0.05Cr_(2)O_(3)-1Yb F_(3)-0.5Sn O)。利用Ln^(3+)在β-YF_(3)纳米晶和Cr^(3+)在γ-Ga_(2)O_(3)纳米晶中的富集,有效抑制了Ln^(3+)与Cr^(3+)之间的能量传递,从而实现多色、多模式的高效发光。分别利用Er^(3+)和Tm^(3+)的发光强度比I_(522)/I_(543)和I_(694)/I_(474)进行温度监测,得到的最大相对灵敏度分别为1.03%·K^(–1) (313 K)、1.45%·K^(–1)(473K)。此外,基于Cr^(3+)的~2E和~4T_2的发光强度比I_(615)/I_(720)和寿命进行温度探测,得到最大相对灵敏度分别为1.74%·K^(–1)(303 K)、0.51%·K^(–1)(496 K)。Ln^(3+)/Cr^(3+)共掺的多相微晶玻璃是一种极富竞争力的四模自校准测温材料。

关键词：微晶玻璃氟化钇氧化镓荧光温度探测

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 111-134页

作者：王凯琪何益明浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江金华321004

压电催化技术是一种新兴的催化方法,能够有效地将清洁、丰富的机械能(如水流动能、潮汐能和风能)转化为化学能,在化学催化领域展现出显著潜力,为环境修复和能源管理提供可持续的解决方案.金属钛酸盐因其良好的压电响应、环保特性和成本... 详细信息

压电催化技术是一种新兴的催化方法,能够有效地将清洁、丰富的机械能(如水流动能、潮汐能和风能)转化为化学能,在化学催化领域展现出显著潜力,为环境修复和能源管理提供可持续的解决方案.金属钛酸盐因其良好的压电响应、环保特性和成本效益,在压电催化领域备受关注.然而,压电催化活性的不足限制了其实际应用.为克服这一挑战,提高机械能响应效率和减少能量转换过程中的损失成为关键.研究人员通常从两个核心策略出发:一是优化压电性能,二是调控载流子传输.深入理解这些策略在提高压电催化活性中的核心作用,对于设计高效压电催化剂并推动压电催化技术发展具有重要意义.本文系统地总结了金属钛酸盐的分类、合成方法和设计策略.首先,根据其在压电催化中的应用,将金属钛酸盐分为单金属钙钛矿钛酸盐、多金属钙钛矿钛酸盐和层状类钙钛矿钛酸盐,并从结构角度揭示了其压电特性的起源.其次,概述了金属钛酸盐的主要制备方法,包括水热法、固态反应法、熔盐法和静电纺丝法,并从提升催化性能角度比较了它们的优缺点.在金属钛酸盐的设计策略部分,探讨了构建准同型相界、应变工程、居里点控制、外场诱导极化和定向晶体生长等方法对改善压电性能的可行性.特别是,构建准同型相界和采用外场诱导极化,可以分别降低极化旋转的能垒和诱导宏观极化,在提升金属钛酸盐压电催化性能方面表现出显著效果.此外,还强调了助催化剂负载、碳材修饰和半导体异质结构在促进载流子分离中的重要作用.其中,空间分离的助剂修饰能够较大程度地提高载流子的分离效率,进而显著增强压电催化性能.最后,本文对基于金属钛酸盐的压电催化剂的技术发展进行了展望,旨在推动压电催化剂的合理设计和实际应用.具体建议包括:(1)规范压电催化性能评价体系,以实现不同系统间催化剂性能的统一、合理评价;(2)综合评估影响压电催化的因素,寻求最优解,并加强多种策略的耦合设计;(3)加强有限元模拟和密度泛函理论等理论支撑,开发应用原位技术,以深入探究压电效应在催化过程中的具体贡献,加深对压电催化机理的理解;(4)发展基于低速搅拌、水冲洗、机械刷等微弱动力的压电催化技术,并设计对低频机械能敏感的新型催化剂,以适应自然界的能量条件;(5)研究宏观支撑的压电催化剂设计,以提高在应力条件下的稳定性,同时增强可持续利用性;(6)耦合其他先进的氧化工艺,以加速活性物质的生产.综上,本文聚焦环境修复和能源应用,深入分析了从压电特性改善和载流子运输调节两个角度出发的多种策略在提升金属钛酸盐压电催化性能中的关键作用,并对该领域的未来发展趋势和面临的挑战进行了展望.本文旨在为高效压电催化剂的设计提供参考和借鉴.

关键词：压电催化金属钛酸盐增强策略压电响应载流子传输

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微波化学动力学

工程科学与技术 2024年第2期56卷 100-107页

作者：廖胤鸿洪涛黄卡玛西南大学电子信息工程学院重庆400715 西华师范大学电子信息工程学院四川南充637001 四川大学电子信息学院四川成都610029

微波促进化学反应具有加热速度快、效率高、选择性加热等优势,对于节能减排具有重要的意义,但在工程应用过程中存在微波功率反射大、加热不均匀和热失控等问题,限制了微波能的进一步应用。为了解决以上问题,设计出高效的微波化学反应器... 详细信息

微波促进化学反应具有加热速度快、效率高、选择性加热等优势,对于节能减排具有重要的意义,但在工程应用过程中存在微波功率反射大、加热不均匀和热失控等问题,限制了微波能的进一步应用。为了解决以上问题,设计出高效的微波化学反应器,必须在宏观上深入研究微波促进化学反应的动力学过程,将电磁场方程、热传导方程和反应动力学方程等多个微分方程相互耦合。然而,现有研究一直缺乏以上方程之间的严格耦合关系。因此,本文介绍了化学反应的极化及微波在化学反应中的耗散,建立了微波促进化学反应过程的宏观动力学耦合模型。首先,梳理了微波化学的宏观动力学耦合模型,并对该模型存在的挑战进行了总结,即现有模型缺乏微波在化学反应中的极化过程及耗散过程。其次,针对微波在化学反应中极化过程的挑战,引入了新的介电特性表征,结果表明,反应体系的介电特性由反应物浓度和生成物浓度的概率分布函数对应的1阶勒让德多项式展开式的系数决定。然后,针对微波在化学反应中耗散过程的挑战,根据能量守恒,引入了新的耗散功率公式,结果表明,微波在反应体系中的耗散由微波在反应物中的耗散、在生成物中的耗散及生成物和反应物耦合产生的耗散等部分组成。最后,通过实例,阐述了微波促进化学反应的宏观动力学应用,以推动微波化学工程化的进一步发展。

关键词：微波化学动力学多物理场极化耗散

基于粒子群-支持向量机算法的激光诱导击穿光谱钢铁快速检测与分类

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1559-1565页

作者：曾庆栋陈光辉李文鑫孟久灵李耿童巨红田志辉张晓林李国辉郭连波肖永军湖北工程学院物理与电子信息工程学院湖北孝感432000 华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 湖北大学物理与电子科学学院湖北武汉430062

钢铁是国民经济中的支柱性产业,由于受生产技术的限制,我国钢铁产品主要集中为质量参差不齐的中低端产品,废品率较高,易造成资源浪费和环境污染。因此,钢铁产品的快速检测与鉴别分类,对保护环境以及提高钢铁资源的回收利用率有着重要意... 详细信息

钢铁是国民经济中的支柱性产业,由于受生产技术的限制,我国钢铁产品主要集中为质量参差不齐的中低端产品,废品率较高,易造成资源浪费和环境污染。因此,钢铁产品的快速检测与鉴别分类,对保护环境以及提高钢铁资源的回收利用率有着重要意义。利用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)进行10种钢铁样品光谱数据的快速采集,并采用支持向量机(SVM)算法对其数据进行学习建模,得到钢铁快速分类模型。然而,由于不同钢铁样品的光谱数据特征是复杂且相似的,导致设置的模型参数也会对SVM模型的分类结果有着较大的影响。为了实现对不同牌号钢铁合金的快速检测分类,实验中采用粒子群算法(PSO)与网格寻优法两种不同方法来优化模型参数,并分别选取样品中6种微量元素(Mn、Cr、Cu、V、Mo、Ti)的17条特征谱线,和经主成分分析法(PCA)对全谱数据降维提取得到的前17个主成分作为模型的输入,建立PSO-SVM、PSO-PCA-SVM、PCA-SVM和SVM四种分类模型。实验结果表明,相比于精度最高的PCA-SVM模型的优化时间(257.84 s),PSO-SVM模型优化时间最短(11.5 s),且识别精度可达96.67%,与PCA-SVM模型的精度(97.5%)几乎相当。该结果表明LIBS结合PSO-SVM算法可实现快速的钢铁检测与分类,该方法为钢铁产品的快速检测与分类提供了一种新的解决途径。

关键词：激光诱导击穿光谱支持向量机粒子群算法钢铁分类

Ln/Cr掺杂多晶相微晶玻璃的设计及多模自校准测温

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硅酸盐学报 2024年

作者：胡芳芳马昱昊张发林郭海浙江师范大学物理与电子信息工程学院

本工作采用熔融淬冷法合成了Ln3+/Cr3+(Ln3+=Er3+/Tm3+/Yb3+)掺杂的含β-YF3和γ-Ga2O3纳米晶的多相微晶玻璃。利用Ln3+在β-YF3纳米晶和Cr3+在γ-Ga2O3纳米晶中的富集，有效抑制了Ln3+与Cr3+之间的能量传递，从而实现多色、多模式的高... 详细信息

本工作采用熔融淬冷法合成了Ln3+/Cr3+(Ln3+=Er3+/Tm3+/Yb3+)掺杂的含β-YF3和γ-Ga2O3纳米晶的多相微晶玻璃。利用Ln3+在β-YF3纳米晶和Cr3+在γ-Ga2O3纳米晶中的富集，有效抑制了Ln3+与Cr3+之间的能量传递，从而实现多色、多模式的高效发光。分别利用Er3+和Tm3+的发光强度比I522/I543和I694/I474进行温度探测，得到的最大相对灵敏度分别为1.03%·K–1(313K)、1.45%·K–1(473 K)。此外，基于Cr3+的2E和4T2的发光强度比I615/I720和寿命进行温度探测，得到最大相对灵敏度分别为1.74%·K–1(303 K)、0.51%·K–1(496 K)。研究表明Ln3+/Cr3+共掺的多相微晶玻璃是一种极富竞争力的四模自校准测温材料。

关键词：多晶相微晶玻璃 β-YF γ-Ga O 荧光温度探测

Cs_(2)AgBi_(0.75)Sb_(0.25)Br_(6)钙钛矿太阳能电池的优化设计

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物理学报 2024年第2期73卷 317-326页

作者：王月荣田汉民张登琪刘维龙马旭蕾河北工业大学电子信息工程学院天津300401 天津电子材料与器件实验室天津300401

双钙钛矿太阳能电池以其低成本、高性能、环境友好、稳定性强而备受关注.本研究使用Silvaco TCAD分析了Cs_(2)AgBi_(0.75)Sb_(0.25)Br_(6)太阳能电池的钙钛矿层厚度、能带偏移、金属电极功函数、传输层厚度及掺杂浓度与器件效率的关系,... 详细信息

双钙钛矿太阳能电池以其低成本、高性能、环境友好、稳定性强而备受关注.本研究使用Silvaco TCAD分析了Cs_(2)AgBi_(0.75)Sb_(0.25)Br_(6)太阳能电池的钙钛矿层厚度、能带偏移、金属电极功函数、传输层厚度及掺杂浓度与器件效率的关系,以提升器件性能.基于空穴传输层为Spiro-OMeTAD,电子传输层为ZnO的器件进行初始研究,其显示出12.66%的光电转换效率.结果表明,当钙钛矿层厚度大于500 nm时,效率趋于饱和.最佳导带偏移量为0—+0.5 eV,最佳价带偏移量为-0.1—+0.2 eV.在改变器件的电子传输层为ZnOS,空穴传输层分别为MoO_(3),Cu_(2)O和CuSCN的情况下,优化其厚度和掺杂浓度,最终空穴传输层为Cu_(2)O的双钙钛矿太阳能电池理论光电转换效率达22.85%,比目前报道的理论效率值相对提升了25.6%.此外,当金属电极功函数小于-4.9 eV时易实现最佳效率.本工作为开发高性能无铅钙钛矿太阳能电池提供了理论指导.

关键词：双钙钛矿太阳能电池光电转换效率能带偏移电极功函数

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基于二维有机晶体的高性能光学突触器件

光电子·激光 2024年第09期 897-902页

作者：刘逸龙李晖苏琳琳李欣蔚杨成东程淇美南京信息工程大学电子与信息工程学院无锡学院电子信息工程学院

基于冯·诺依曼结构的传统计算机由于内存和处理器的物理分离，性能受到限制。为实现后摩尔时代先进神经形态计算技术的可持续发展，具有存算一体架构的神经形态器件成为一个可选解决方案。文中展示了一种基于光调制的人工突触，其凭借... 详细信息

基于冯·诺依曼结构的传统计算机由于内存和处理器的物理分离，性能受到限制。为实现后摩尔时代先进神经形态计算技术的可持续发展，具有存算一体架构的神经形态器件成为一个可选解决方案。文中展示了一种基于光调制的人工突触，其凭借出色光响应特性，实现了电导的光可调协，并且表现出优异的光电突触行为，成功模拟了包括刺激强化、训练促进和记忆巩固等生物突触的关键行为特征，还评估了器件遗忘的可预测性。这项研究为硬件人工神经网络(artificial neural network, ANN)的实现和感知系统的模拟具有重要意义。

关键词：光学突触器件二维有机晶体状态可塑性