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具有多MO喷嘴垂直MOCVD反应腔外延层厚度均匀性的优化理论及应用

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物理学报 2024年第4期73卷 245-255页

作者：李建军崔屿峥付聪乐秦晓伟李雨畅邓军北京工业大学光电子技术教育部重点实验室北京100124

金属有机物化学气相淀积(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)作为异质结半导体材料外延的关键手段,其外延层厚度均匀性会直接影响产品的良率.本文将理论与实验相结合,针对3个MO源喷嘴的垂直反应腔MOCVD,将各MO源喷嘴等效... 详细信息

金属有机物化学气相淀积(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)作为异质结半导体材料外延的关键手段,其外延层厚度均匀性会直接影响产品的良率.本文将理论与实验相结合,针对3个MO源喷嘴的垂直反应腔MOCVD,将各MO源喷嘴等效为蒸发面源,并引入一等效高度来涵盖MOCVD的相关外延参数,建立外延层厚度与各MO源喷嘴流量间的定量关系,设计并利用EMCORE D125 MOCVD系统外延生长了AlGaAs谐振腔结构,根据实验测得的外延层厚度分布结果,利用最小二乘法对模型参数进行了拟合提取,基于提取的模型参数,给出了优化外延层厚度均匀性的方法.4 in(1 in=2.54 cm)外延片mapping反射谱的统计结果为,腔模的平均波长为651.89 nm,标准偏差为1.03 nm,厚度均匀性达到0.16%.同时外延生长了GaInP量子阱结构,4 in外延片mapping荧光光谱的统计结果为,峰值波长平均值为653.3 nm,标准偏差仅为0.46 nm,厚度均匀性达到0.07%.本文提出的调整外延层厚度均匀性的方法具有简单、有效、快捷的特点,且可以进一步推广至具有4个MO喷嘴以上的垂直反应腔MOCVD系统.

关键词：外延生长最小二乘拟合薄膜均匀性金属有机物化学气相沉积

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无定形硫属单质分子结构的研究进展

高等学校化学学报 2024年第6期45卷 1-14页

作者：时五一鲍雨崔树勋西南交通大学化学学院材料先进技术教育部重点实验室成都610031

硫属单质(硫、硒、碲)是自然界中一类十分重要的物质,在光电材料、电池及半导体等领域有着广泛的应用.硫属单质均具有晶态和无定形态两种结构形态,其中晶态硫属单质的分子结构已经得到了深入的研究,但无定形硫属单质的分子结构研究还处... 详细信息

硫属单质(硫、硒、碲)是自然界中一类十分重要的物质,在光电材料、电池及半导体等领域有着广泛的应用.硫属单质均具有晶态和无定形态两种结构形态,其中晶态硫属单质的分子结构已经得到了深入的研究,但无定形硫属单质的分子结构研究还处于初级阶段.为了更好地发掘无定形硫属单质的应用潜力,对其结构与性质进行深入研究十分必要.本文概述了无定形硫属单质分子结构研究方面的最新进展,并展望了未来可能的研究方向.这些工作将有助于更全面地了解无定形硫属单质的性质,并推动其在不同领域中的应用.

关键词：硫属单质无定形态硫硒碲

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低杂波注入对剥离气球模的作用

物理学报 2024年第9期73卷 204-215页

作者：樊浩陈少永牟茂淋刘泰齐张业民唐昌建四川大学物理学院成都610065 四川大学高能量密度物理及技术教育部重点实验室成都610065

基于BOUT++代码研究了托卡马克高约束模等离子体中低杂波(LHW)注入对边缘台基区剥离气球模(P-B模)线性和非线性特性的影响.模拟中分别考虑了LHW驱动的常规主等离子体电流和刮削层螺旋电流丝(HCF)产生三维扰动磁场对P-B模的作用.线性结... 详细信息

基于BOUT++代码研究了托卡马克高约束模等离子体中低杂波(LHW)注入对边缘台基区剥离气球模(P-B模)线性和非线性特性的影响.模拟中分别考虑了LHW驱动的常规主等离子体电流和刮削层螺旋电流丝(HCF)产生三维扰动磁场对P-B模的作用.线性结果表明,LHW驱动的主等离子体电流通过降低平衡的归一化压强梯度和磁剪切,使得线性环向模谱整体向高模数和低增长率的方向移动.非线性模拟表明,由于线性模谱的展宽,LHW驱动的主等离子体电流对P-B模不同模式具有整体的抑制效果,可以降低边缘局域模(ELM)造成的台基能量损失;LHW驱动HCF产生的三维扰动磁场可以通过增强不同模式之间的耦合,促进主模之外的其他模式增长来降低ELM造成的能量损失.研究发现,HCF产生的三维扰动磁场促进增长的P-B模式集中在较高模数,当P-B模的主导模式远离此模数区间,ELM能量损失降低更明显.研究结果有助于深入理解LHW控制ELM实验中的物理机制.

关键词：磁约束聚变等离子体边缘局域模低杂波剥离气球模

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基于锁模光学频率梳的高速数据传输

物理学报 2024年第4期73卷 178-185页

作者：刘琪华梅佳雪王金栋张福民曲兴华天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

大数据时代网络数据流量的爆炸式增长给通信系统的容量和数据传输速率带来极大的挑战.本文基于锁模光学频率梳的宽光谱范围和高相位相干性提出了一种高频正交幅度调制信号生成方法,通过电光调制器对光学频率梳进行幅度相位整形并下变频... 详细信息

大数据时代网络数据流量的爆炸式增长给通信系统的容量和数据传输速率带来极大的挑战.本文基于锁模光学频率梳的宽光谱范围和高相位相干性提出了一种高频正交幅度调制信号生成方法,通过电光调制器对光学频率梳进行幅度相位整形并下变频至射频域,生成携带编码信息的高速、高阶、低相位噪声的调制信号,再结合锁模光学频率梳窄线宽、多波长的特性,仅使用单个激光器即可实现基于波分复用技术的大规模并行高速通信.仿真验证了该方案的可行性,随后在100 m的自由空间光链路中使用光子微波信号进行16元正交幅度调制通信实验,实现了误码率低于10^(–6)的14 Gbit/s数据传输.

关键词：锁模光学频率梳微波光子学空间光通信正交幅度调制

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共溶剂作用下锌沉积界面行为

硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2254-2263页

作者：许宏吉高睿胡灵龙马静怡冯明吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室长春130103

电解液共溶剂改性方法是一种调控金属锌负极沉积的有效方式。本文以添加四乙二醇二甲醚(TEGDME)为共溶剂的硫酸锌电解液体系为研究对象,通过准原位原子力显微镜(AFM),原位石英晶体微天平(E-QCM)和原位阻抗时域分析(EIS-DRT)对共溶剂化... 详细信息

电解液共溶剂改性方法是一种调控金属锌负极沉积的有效方式。本文以添加四乙二醇二甲醚(TEGDME)为共溶剂的硫酸锌电解液体系为研究对象,通过准原位原子力显微镜(AFM),原位石英晶体微天平(E-QCM)和原位阻抗时域分析(EIS-DRT)对共溶剂化作用对金属锌负极沉积行为的影响进行了多尺度详细研究。首次从微观角度揭示了共溶剂可以通过影响双电层结构,稳定局域电场来调控金属锌的沉积行为。该工作为后续共溶剂体系的开发和水系锌离子电池的机理解析提供了一种全新的研究思路和研究角度。

关键词：金属锌负极枝晶共溶剂作用原子力显微镜电化学阻抗

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实时数据与模型驱动的瞬变焊接电弧数字孪生模型构建方法

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计算机集成制造系统 2024年第7期30卷 2328-2339页

作者：杨朝刚陈家兑黄海松杨凯贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵州贵阳550025

针对传统焊接电弧数值模拟方法中存在的边界数据实时性不足和仿真模型构建不准确的问题,采用PyFluent协同仿真技术构建了实时电信号数据和复杂机理模型驱动的瞬变钨极惰性气体保护焊(TIG)焊接电弧数字孪生模型。首先,基于磁流体动力学(M... 详细信息

针对传统焊接电弧数值模拟方法中存在的边界数据实时性不足和仿真模型构建不准确的问题,采用PyFluent协同仿真技术构建了实时电信号数据和复杂机理模型驱动的瞬变钨极惰性气体保护焊(TIG)焊接电弧数字孪生模型。首先,基于磁流体动力学(MHD)理论,构建TIG焊接电弧孪生机理模块;其次,通过设计PyFluent流程自动化求解策略,融合实时电信号数据与孪生机理模块,获得实时电信号驱动下的焊接过程电弧温度和电流密度动态演变规律;最后,通过物理-孪生数据的对比分析,验证所构建焊接电弧数字孪生模型的高保真性。试验结果表明,孪生机理模型能准确地模拟出焊接电弧的形态特征,实时电信号数据与机理模型驱动的TIG焊接电弧数字孪生模型可实现瞬变焊接电弧的高保真映射,为焊接电弧演变行为研究提供新方法。

关键词：钨极惰性气体保护焊焊接电弧数字孪生焊接过程数值模拟

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磁声耦合:物理、材料与器件

物理学报 2024年第5期73卷 1-23页

作者：陈崇马铭远潘峰宋成清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积... 详细信息

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积小、成本低和性能稳定等多方面的优势,在移动通信等领域得到了广泛应用.受益于成熟的制造工艺和确定的共振频率,声波已逐渐成为操控磁性和自旋的有力手段,这一领域正朝着小型化、超快和节能的自旋电子学器件应用迈进.将磁性材料集成到声学射频器件,也开辟了对声学器件调控方法和性能提升的新思路.本综述首先梳理了各种磁声耦合的物理机制,并在此基础上系统介绍了声控磁化动力学、磁化翻转、磁畴和磁性斯格明子产生及运动、自旋流产生等一系列磁性和自旋现象.同时也讨论了声控磁的逆过程——磁控声波的研究进展,包括声波参数的磁调控和声波的非互易传播,以及基于此开发的新型磁声器件,如磁传感器、磁电天线、可调谐滤波器等.最后展望了磁声耦合未来可能的研究方向和潜在的应用前景.

关键词：磁弹耦合声控磁性磁控声波磁声器件

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基于蒙特卡罗模拟的透射式XRD背景的定量分析

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原子能科学技术 2024年第2期58卷 441-450页

作者：袁靖茜黄宁何泽彭博王鹏四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室四川成都610064

XRD背景主要来源于空气、装置和样品中光子的散射,XRD分析需准确扣除背景,常用的扣背景方法具有一定的局限。蒙特卡罗模拟可实现光子的甄别与统计,因此可将其用于XRD背景来源的定量分析。相干散射的模拟中需考虑物质的Form Factor,这可... 详细信息

XRD背景主要来源于空气、装置和样品中光子的散射,XRD分析需准确扣除背景,常用的扣背景方法具有一定的局限。蒙特卡罗模拟可实现光子的甄别与统计,因此可将其用于XRD背景来源的定量分析。相干散射的模拟中需考虑物质的Form Factor,这可由Baró等的拟合式、独立原子模型或德拜公式给出;在20 keV能量及透射几何模式下,通过对骨、尼龙、水等物质的XRD模拟,对探测器中光子来源进行了区分和统计。结果表明,德拜公式计算的空气背景大于独立原子模型;空气散射在小角度时背景占比大,随散射角的增加从100%减小至40%以下,而样品中康普顿散射的计数占比则从0增大至60%以上。该方法可对不同样品组成以及复杂装置结构的XRD背景进行定量分析。

关键词：蒙特卡罗模拟 XRD背景 Form Factor Geant4

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高熵化透明陶瓷研究进展

硅酸盐学报 2024年第3期52卷 945-972页

作者：韩文瀚朱兴华承刚郭浩李诗睿顾博森卢开雷卢铁城叶昱成齐建起四川大学物理学院成都610064 高能量物理及技术教育部重点实验室成都610064 四川文理学院四川达州635000 辐射物理及技术教育部重点实验室成都610064 香港大学李嘉诚医学院中国香港999077

透明陶瓷作为一种具有优异理化性能的结构功能一体化材料,多年来已在诸多领域替代传统透明材料进行使用,如固态照明、高功率固体激光器、高密度屏蔽窗口、光学元件及光电器件等,而近年来高熵陶瓷的研究为透明陶瓷的进一步发展提供新思... 详细信息

透明陶瓷作为一种具有优异理化性能的结构功能一体化材料,多年来已在诸多领域替代传统透明材料进行使用,如固态照明、高功率固体激光器、高密度屏蔽窗口、光学元件及光电器件等,而近年来高熵陶瓷的研究为透明陶瓷的进一步发展提供新思路。透明陶瓷高熵化使其可利用高的构型熵来改善或提升其力、热、光学等性能,从而实现更多领域、更深层次的功能化应用。综述了作为高熵透明陶瓷潜在结构的几种陶瓷体系的结构、制备、性能和应用进展,详细介绍了当前透明陶瓷高熵化研究的现况,并对其未来的发展及应用进行展望。

关键词：透明陶瓷高熵化光功能材料

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