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空位缺陷硅烯纳米带结构与自旋极化电子性质的密度泛函紧束缚研究

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 61-66页

作者：扶锦云吴丽君王爽迟中钰刘亚沈阳理工大学理学院沈阳110159

随着纳米电子器件和自旋电子学的不断发展,对小尺寸的纳米硅材料物理和化学性质的研究是研发新型微电子材料器件的基础.硅烯纳米带在实验制备和理论研究中均备受关注.本研究利用基于自洽电荷的密度泛函理论紧束缚方法,研究了不同宽度的... 详细信息

随着纳米电子器件和自旋电子学的不断发展,对小尺寸的纳米硅材料物理和化学性质的研究是研发新型微电子材料器件的基础.硅烯纳米带在实验制备和理论研究中均备受关注.本研究利用基于自洽电荷的密度泛函理论紧束缚方法,研究了不同宽度的硅烯纳米带的结构、稳定性和自旋极化电子性质.研究发现,稳定的完美和带有空位缺陷的硅烯纳米带表现为带有曲翘褶皱的蜂窝结构.纳米带边缘的曲翘度大于中心位置.空位缺陷更容易出现在纳米带边缘.纳米带的宽度可实现完美的硅烯纳米带的半导体性质和金属性之间的转换.硅烯纳米带中出现空位缺陷可有效调控纳米带自旋电子性质从半导体向金属性转变、半导体向半金属性转变,及金属性向为半导体或者半金属性质的转变.这种自旋电子性质的调控手段使得该种纳米材料在纳米电子自旋器件上有着潜在的应用价值.

关键词：硅烯纳米带自旋极化电子性质密度泛函紧束缚空位缺陷

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高空强爆炸X射线辐照铝靶板动响应的数值模拟

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爆炸与冲击 2025年第1期45卷 013102-1-013102-10页

作者：余润洲张昆汤文辉国防科技大学理学院湖南长沙410073

高空强爆炸所产生的X射线辐照至导弹壳体结构时产生的汽化反冲冲量（blow-off impulse，BOI）及热激波，能够引起目标的动响应破坏。现有的Whitener、BBAY和MBBAY理论模型仅能给出一维近似BOI值，无法处理复杂三维情况并给出对应的热激... 详细信息

高空强爆炸所产生的X射线辐照至导弹壳体结构时产生的汽化反冲冲量（blow-off impulse，BOI）及热激波，能够引起目标的动响应破坏。现有的Whitener、BBAY和MBBAY理论模型仅能给出一维近似BOI值，无法处理复杂三维情况并给出对应的热激波峰值压力p，因此，对该问题的研究非常依赖数值计算。利用X射线热激波数值计算程序TSHOCK3D对矩形铝靶板在0.1~3.0 keV范围的普朗克黑体温度和220~400 J/cm2辐射能通量下的汽化反冲冲量及峰值压力进行计算，并与理论模型作了对比分析。结果表明，TSHOCK3D程序可以得到可靠的结果，正辐照靶板中心处近似一维工况下的BOI与Whitener、BBAY和MBBAY三个理论模型下的BOI基本相符。通过单变量分析可得，靶板中BOI和峰值压力p均与入射能通量呈近似线性关系;而对于不同的黑体温度，BOI和峰值压力则在1.5~2.0 keV处存在极大值。

关键词： X射线汽化反冲冲量热激波 TSHOCK3D

定向电场下W_(6)C_(6)团簇的超卤素调制及非线性光学特性

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 72-76页

作者：蔡璧钧段宇静魏强重庆理工大学理学院重庆400050

本文采用密度泛函(DFT)方法研究了定向外电场(OEEF)对W_(6)C_(6)团簇几何结构、电子性质以及非线性光学响应(NLO)的影响.计算结果表明W_(6)C_(6)的结构在一定OEEF强度下可以保持稳定.OEEF可以增大W_(6)C_(6)团簇的电子亲和能(EA值),且... 详细信息

本文采用密度泛函(DFT)方法研究了定向外电场(OEEF)对W_(6)C_(6)团簇几何结构、电子性质以及非线性光学响应(NLO)的影响.计算结果表明W_(6)C_(6)的结构在一定OEEF强度下可以保持稳定.OEEF可以增大W_(6)C_(6)团簇的电子亲和能(EA值),且在特定强度下,OEEF可以将W_(6)C_(6)团簇转变为超卤素.通过对EA值的非线性拟合可以实现对W_(6)C_(6)团簇的连续调制.进一步对不同外电场下W_(6)C_(6)团簇的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)能级进行分析,发现OEEF降低了W_(6)C_(6)团簇LUMO能级是其EA值增大的主因.此外,OEEF可以显著增大W_(6)C_(6)团簇的平均极化率和第一超极化率,尤其是第一超极化率,改变其非线性光学性质.

关键词：定向外电场超原子密度泛函理论 NLO W_(6)C_(6)团簇

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用于水下图像增强的多层级联融合增强网络

电光与控制 2025年第1期32卷 68-73页

作者：王炫钧邵菲马彦卿西安建筑科技大学理学院西安710000

为了提高水下无人潜航器决策的准确性,构建了一种用于增强水下图像的多层级联融合增强网络。首先,设计注意力引导的色彩增强模块并结合多层级联增强架构,在提取图像多尺度特征的同时,加强特征重用;其次,设计全局调整模块,将Swin Transfo... 详细信息

为了提高水下无人潜航器决策的准确性,构建了一种用于增强水下图像的多层级联融合增强网络。首先,设计注意力引导的色彩增强模块并结合多层级联增强架构,在提取图像多尺度特征的同时,加强特征重用;其次,设计全局调整模块,将Swin Transformer与扩张卷积相结合,提升网络对于退化图像整体增强效果;最后,将各模块提取到的特征信息经由三重特征聚合模块进行融合增强,得到增强水下图像。为了可以更好地训练模型,构造了联合损失函数。与其他水下图像增强方法的对比实验结果表明,所提方法对于水下图像存在的色偏、模糊等问题均有着良好的增强效果,并对后续特征提取任务的完成有着较大的促进作用。

关键词：水下无人潜航器水下图像增强多层级联增强架构全局调整三重特征聚合

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石墨烯褶皱结构对双电层储能性能的理论研究

原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 89-100页

作者：张倩蒋更平武汉科技大学理学院应用物理系武汉430081

石墨烯因其出色的比表面积和单层结构而被广泛认为是一种理想的电极材料.然而,实验制备的石墨烯常因官能团、缺陷和位错的引入而出现褶皱和变形.针对这一问题,本文构建了一系列具有不同幅度褶皱(a=0~6.6?)的石墨烯片,并运用分子动力学... 详细信息

石墨烯因其出色的比表面积和单层结构而被广泛认为是一种理想的电极材料.然而,实验制备的石墨烯常因官能团、缺陷和位错的引入而出现褶皱和变形.针对这一问题,本文构建了一系列具有不同幅度褶皱(a=0~6.6?)的石墨烯片,并运用分子动力学模拟来研究这些褶皱石墨烯表面的双电层结构.本研究旨在探讨不同褶皱高度和充电状态下双电层的变化规律,及其与超级电容器储能性能之间的关系.研究发现,褶皱石墨烯模型内部的离子浓度随电压的增加呈现多峰层状分布,而表面离子浓度与施加的电压正相关.此外,石墨烯的褶皱结构能够减少离子和水对电极电压响应的敏感性.在不同电压条件下,褶皱型石墨烯结构的面积比电容(C_A)始终高于其平面对应区域,突出了其在提升双电层储能性能上的优势.本研究揭示了石墨烯褶皱结构在调节离子分布、降低电压敏感性,以及增强电化学储能性能方面的特有作用机制.

关键词：双电层石墨烯褶皱恒电势模拟方法

Mn、Zn、Sn掺杂CsPbI_(3)的稳定性和光电性质研究

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原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 182-188页

作者：张仁杰陶红帅郝启圣内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算了本征CsPbI_(3)和Mn、Zn、Sn掺杂体系的形成能、电子结构和光学性质.研究结果表明:Mn、Zn、Sn的掺入减小了材料晶格常数,Mn原子掺入CsPbI_(3)晶体结构使得体系的磁矩由0变为5.00μ_(B),丰富了材... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算了本征CsPbI_(3)和Mn、Zn、Sn掺杂体系的形成能、电子结构和光学性质.研究结果表明:Mn、Zn、Sn的掺入减小了材料晶格常数,Mn原子掺入CsPbI_(3)晶体结构使得体系的磁矩由0变为5.00μ_(B),丰富了材料磁性.与Zn掺杂体系相比,Mn、Sn掺杂体系更为稳定.Mn掺杂体系增大了材料带隙,Zn、Sn的掺入使材料带隙分别减小了30.2%和16.2%,有利于电子极化跃迁,但Zn掺入使CsPbI_(3)材料转变为间接带隙半导体.在可见光区域中Mn、Zn、Sn掺杂体均表现出优异的光学性能,Sn掺杂体系效果最佳.这些研究结果为实验方面CsPbI_(3)材料的掺杂改性提供了数据支持,有利于CsPbI_(3)钙钛矿在光电领域的应用.

关键词： CsPbI_(3) 第一性原理电子结构光学性质

Si掺杂对Ga_(2)O_(3)/BP异质结光电性能调控的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 131-137页

作者：李佳宏郝增瑞薛瑞鑫阚红梅关玉琴内蒙古工业大学理学院呼和浩特010010

近年来,氧化镓(Ga_(2)O_(3))是新一代超宽禁带(4.9 eV)半导体,基于优越的热稳定和化学稳定性、高击穿场强和可见光透过率等优点,在日盲紫外探测器和透明光电器件领域中引起了广泛的关注.但是,Ga_(2)O_(3)基光电器件存在迁移率较低而限... 详细信息

近年来,氧化镓(Ga_(2)O_(3))是新一代超宽禁带(4.9 eV)半导体,基于优越的热稳定和化学稳定性、高击穿场强和可见光透过率等优点,在日盲紫外探测器和透明光电器件领域中引起了广泛的关注.但是,Ga_(2)O_(3)基光电器件存在迁移率较低而限制其应用的现象,而构建合适的Ga_(2)O_(3)异质结是改善光电探测器的光电性能的有效手段之一.基于第一性原理构建β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结模型,研究了氧空位(Vo)和Si掺杂对β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结光电性质的调控以及相关机理.结果显示:β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结结构有效降低β-Ga_(2)O_(3)功函数,提高灵敏度,Si掺杂降低结合能,增强稳定性;β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结有效减小带隙,Si掺杂以及氧空位的存在,进一步减小带隙,增强光导电性,并且Si掺杂引起了光电导各向异性.此结果对改善Ga_(2)O_(3)基异质结光电性能提供理论参考.

关键词： β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结缺陷光电性质第一性原理

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锗锡浓度对硅锗锡合金性能影响的研究

原子与分子物理学报 2025年第5期42卷 163-174页

作者：顾永顺温淑敏内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

由于SiGeSn合金材料其具有高的载流子迁移率和较长的载流子寿命,并且其结构具有较高的热力学稳定性,所以在光电子领域中是一种具有非常大应用潜力的半导体材料.本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似GGA+U的方法,构建并计算了本征半导体... 详细信息

由于SiGeSn合金材料其具有高的载流子迁移率和较长的载流子寿命,并且其结构具有较高的热力学稳定性,所以在光电子领域中是一种具有非常大应用潜力的半导体材料.本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似GGA+U的方法,构建并计算了本征半导体Si_(96)与五组掺杂模型Si_(92)Ge_(2)Sn_(2)、Si_(88)Ge_(4)Sn_(4)、Si_(84)Ge_(6)Sn_(6)、Si_(80)Ge_(8)Sn_(8)、Si_(76)Ge_(10)Sn_(10)的电子结构及光学性质.通过对计算结果的分析可知,Ge,Sn的加入使得Si材料的带隙宽度减小,并且发生了由间接带隙向直接带隙的转变;Ge,Sn浓度最高的SiGeSn合金的形成能相对较高,稳定性相较于Ge,Sn含量低的材料较差;随着Ge,Sn掺杂浓度的提高,电子态密度图显示出越来越明显的杂化现象,并且态密度的峰值主要有Si原子的s轨道提供;Ge,Sn浓度的提高还使得SiGeSn合金的吸收系数在可见光及近红外区域内增加、反射率在可见光及以上波段范围内提高、折射率变低、消光系数曲线向红外区域移动等光学性质变化,表明可以通过调节Ge,Sn浓度来获得合适的光学特性,这为SiGeSn半导体在红外区域光电材料和器件的应用上提供了研究方向.

关键词： SiGeSn 电子特性光学性质

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圆偏振激光强度对电子辐射特性的影响

光电子·激光 2025年第2期 193-199页

作者：张容溢田友伟南京邮电大学贝尔英才学院南京邮电大学理学院

根据汤姆逊散射理论，借助计算机数值模拟，主要研究了圆偏振激光脉冲强度变化对电子辐射能量频谱、峰值辐射方向辐射特性及空间谱的影响。结果表明，后向辐射和峰值辐射频谱皆出现频谱偏移、展宽现象，且随着激光强度增大变得更为显著... 详细信息

根据汤姆逊散射理论，借助计算机数值模拟，主要研究了圆偏振激光脉冲强度变化对电子辐射能量频谱、峰值辐射方向辐射特性及空间谱的影响。结果表明，后向辐射和峰值辐射频谱皆出现频谱偏移、展宽现象，且随着激光强度增大变得更为显著。后向辐射频谱只存在基波，随着激光强度增大，峰值幅度减小，辐射值逐渐连续。峰值辐射则会产生高次谐波，峰值幅度与激光强度呈正相关，频移增大使频谱发生重叠，在超强激光作用下，产生连续光谱。本文进一步对峰值辐射功率方向的电子辐射特性进行了讨论，发现辐射功率脉宽与辐射最大方向极角值随激光强度变化具有相似特性，皆在某些相同特殊激光强度下发生跳变。电子辐射功率空间分布以传播方向为轴，呈现对称性，当激光强度过大时，此种对称性被打破。本次研究结果为后续深入研究圆偏振激光对电子辐射特性的影响提供了契机。

关键词：非线性汤姆逊散射圆偏振激光强度数值模拟

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