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2006年全国博士生学术论坛——物理分论坛

2006年全国博士生学术论坛——物理分论坛

  • 召开年:2006
  • 召开地:北京
  • 出版时间: 2006-07-19

主办单位:国务院学位办;教育部

会议文集:2006年全国博士生学术论坛——物理分论坛论文集

会议论文
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  • 摘要:目前以量子阱、超晶格、量子线(包括纳米炭管)和量子点为代表的纳米结构已经构成物理、化学和生物工作者的主要研究平台。科学家们想利用量子效应在纳米结构中扮演的重要作用和纳米结构的其它特性制造出各种高性能的器件。本文介绍基于SLCBB方法求解经验赝势EPM的哈密顿量模型最近在自组织InAs/GaAs量子点和半导体器件等两个方面的工作。
  • 摘要:一维纳米结构材料被当作是构建下一代集成纳米体系最基本的单元模块,因为这类材料不仅可以充当单元器件,同时又可以作为纳米单元器件之间的联结线路。本文通过高温汽相的合成方法将发绿光的CdS和发红光的CdSe复合在一起,首次得到了结晶质量很高的尺寸均匀的三元CdSxSe1-x(0≤x≤1)合金纳米带,并实现这些合金纳米结构的发射光谱随合金组分的改变在可见光范围内连续可调。通过在显微荧光探测系统下对单个纳米带的光子学性能进行研究发现,所合成的合金纳米结构可以实现不同颜色的有源的纳米光波导,并在脉冲光的泵浦下成功观察到发射波长在可见光区内大范围连续可调的激光发射,从而首次实现了可调谐的纳米激光器。
  • 摘要:我们研究了扩散、漂移和光伏效应对光折变表面波(PR SW)的作用和影响,发现扩散是形成PR SW的根本原因并且证明了光束入射角与PR SW模式的关系。光伏效应和外加电场可以有效得改变PR SW的波形,降低其空间频率,这为人们利用光伏效应和外加电场把高阶模转化为更有利于导波的低阶模提供了理论依据。
  • 摘要:作为一种新奇的纳米结构,理论预言具有环状结构的单层碳纳米管将表现出非常有趣的传输现象,比如A-B效应(Aharonov-Bohm effect)、低温电磁传导等。在此报告中,我们将介绍在含有催化剂铁颗粒的浮动催化系统中,通过调整生长工艺,在1100℃温度下通过热解碳氢化合物,制取大量高纯度单层碳纳米管环的方法。单层碳纳米管环具有较小的环径,约为100nm左右,是由许多紧密排列的单层碳纳米管组成的管束弯曲而形成的完整圆环。利用原位的电镜测量系统,测量了单层碳纳米管环的电学性能以及单个环的场发射性能。场发射研究表明,相对于完整圆环结构,具有半圆结构的碳纳米管环表现出更好的电子场发射特性。另外,在100-500K的温度范围内,对比研究了单层碳纳米管环和线的Raman光谱温度依赖关系。实验结果发现,单层碳纳米管环的呼吸模(RBM)和G模的频率随温度的升高而向低频方向偏移,并且对应较大管径的RBM模频率的温度系数较大。同时,对应相同的管径,单层碳纳米管环的呼吸模比线形碳纳米管RBM模具有更小的温度变化系数。
  • 摘要:在极低温和强磁场下通过变温Shubnikov-de Haas(SdH)振荡测量,研究了AlXGa1-xN/GaN异质结的子带结构。观察到了磁致子带间散射效应。光照激发了GaN中的电子,使AlxGa1-xN/GaN异质界面处的二维电子气浓度增加。光照减弱了AlxGa1-xN/GaN异质结界面处量子限制,子带带底的能量差变小,SdH振荡的振幅增加。
  • 摘要:传统的介质光波导由于受衍射极限的限制,横截面尺寸不可能做到半波长以下,这阻碍了光波导器件集成度的进一步提高。光波导理论表明,光在金属表面传播形成的表面等离子激元(SPPs)可以突破衍射极限的限制。SPPs是外界光场与金属表面电子相互作用而形成的一种表而电磁波,它只能局域在金属表而传播。由金属-电介质-金属结构组成的纳米金属通道波导可以有效传输横截面尺寸在衍射极限以下的光束,它的基模是两个金属表面在外场激发下产生的SPPs之间的相瓦耦合模式,由于截止条件不受金属板间距离的限制,波导宽度可以做到极窄的程度。在横截面的另一个方向,通过改变金属的介电常数,在铝通道波导中嵌入银波导构成异质波导,由于SPPs于后者所在区域的相速相对前者要低,根据光趋向于在低相速区传播的原则,光束被局限在银波导中传输,在异质波导出射端的近场区则可得剑横截面尺寸仅为20nm×30nm(0.002λ2)聚焦光斑。另一方面,在金属通道波导的纵向构造周期排列的异质结构,波导等效折射率的周期性调制会产生SPP带隙,在其中引入缺陷,还可以构建SPP谐振腔。此外,SPPs也可在由金属-电介质结构组成的非对称会属波导中传播,在金属狭缝周围引入周期排列的由银和铝制成的非对称金属异质波导,可以实现对光束的准直、聚焦和分束,准直光束的远场发散角可以达到-3°。
  • 摘要:最近,我们在热原子系统中,实验观测了电磁感应透明效应(EIT)导致的光减速以及光信息的单通道存储和双通道释放。由于原子热运动带来的多普勒效应,以及退相干效应,限制了光信息在原子中的存储时间。为了解决这一问题,并进一步研究多能级原子中的双通道存储和释放,我们建立了87Rb原子的激光冷却与俘获的磁光阱(MOT)系统。俘获的冷原子数约109个,冷原子团直径约2mm,密度约为2×1011cm-3,温度约200μK。实验观测到了冷原子中由不同能级构成的A系统中的EIT信号,并且观测到冷原子EIT介质中的光减速现象,探针光脉冲群速度降低到c/7500。
  • 摘要:利用光诱导的原子力显微镜的KFM模式研究了WO3-TiO2双层纳米波薄膜的电子转移过程。在光照条件下,由于WO3纳米颗粒和TiO2纳米颗粒之间发生了电荷转移,WO3-TiO2纳米复合薄膜的电势从162 mV上升到592 mV。这种加光的KFM模式为此类的半导体异质结之间的电荷转移提供了一种良好的研究工具。
  • 摘要:二维类孤子波产生的临界泵浦功率往往超过了材料的损伤阈值,从而一直无法探索其物理本质。不久前,我们发现了两束泵光交叉耦合过程中的级联二阶非线性效应,其中一束椭圆光斑空间分裂产生的二阶空间孤子又做为新的光束参与到与基波、二次谐波之间的非共线二阶非线性过程中形成二维多色阵列辐射。本文进一步在二阶非线性介质中观察到了三束交叉重叠的超快强激光的二维多色上转换参量放大以及增强的二维多色阵列辐射。级联的二阶非线性效应在介质中建立了瞬态光栅,同步注入的超连续脉冲被此瞬态光栅衍射开并且得到放大,获得相位相关的二维多色上转换参量放大,从而反过来验证了此瞬态光栅的存在。改变轴向泵浦光的偏振方向,直接影响了级联非共线二阶过程,从而能够抑制二维多色上转换参量放大的产生。而同步注入第三束交叉的泵浦光,与其二维多色阵列辐射发生二维的级联的四波混频,由此而在介质输出端形成增强的二维多色周期波列辐射即。这两种方法实现的二维的多色图样都是基于二维多色阵列辐射,它们的产生阈值也远远低于介质的损伤阈值。
  • 摘要:自从MgB2(Tc=39K)超导体发现以来,人们已从实验和理论方面对其进行了详细的研究。MgB2材料的超导电性和基本物理性质都符合BCS理论的预言,事实上,许多理论工作已经证明MgB2属于电声耦合的超导体。本文运用透射电子显微镜(TEM)的高分辨技术与电子能量损失谱(EELS),结合第一性原理计算的方法,对材料电子结构随Nb含量的变化进行了分析,揭示了Nb-B系统中超导电性的起源。
  • 摘要:自从碳纳米管被发现以来,其独特的电学性能引起大家的广泛关注。一般的单壁碳纳米管可以看成是由石墨平面卷曲形成,管的半径和卷曲方式对碳管的电导性质起决定性作用。单壁碳纳米管既可以是金属,也可以是具有不同带隙的半导体(包括直接和间接带隙)。IV族元素有相同的最外层电子排布,有很多相似的性质。Si和Ge是重要的半导体材料,在电子元件等相关领域有着重要的应用,实验和理论对Si,Ge的纳米线和纳米管的研究相当丰富。
  • 摘要:反应本文利用传统固相反应技术制备了一系列多晶SrRu1-xMnxO3(0≤x≤1)样品。在4-300 K温度内通过超导量子干涉仪及物理性质测试系统测试了样品电磁性能和磁输运性质。实验表明,Mn的掺入驱使体系经历了铁磁金属性,自旋玻璃至反铁磁绝缘性的电磁相变。更为重要的是,当Mn掺杂浓度为0.55时,我们发现了-41%的磁电阻效应。分析认为,体系磁电阻主要来源于多晶样品中自旋玻璃行为。本实验以允实的数据证实在Ru基的3d/4d过渡族金属氧化物中调节离子掺杂可获得人的磁电阻效应,并在自旋电子器件应用上有很大的潜力。
  • 摘要:BCS理论是超导的一个成功理论,但是它只描写了费米子在单一费米面上的Cooper配对。近年来在对冷原子费米气体、强磁场中的超导体、同位旋不对称的核物质和电中性夸克物质的研究中,由于密度不对称、质量不对称和外场引起的Zeeman分裂导致参与配对的费米子的费米面都是错位的,这时候的费米子的配对态成了理论上和实验上都关注的热点。本文简要报道了清华大学物理系高能核物理研究室在这方面的理论研究进展。我们在最一般的两分量模型框架内讨论了若干种奇特配对态的竞争,给出了不对称费米气体的一般性相图。
  • 摘要:本文报导了以钨粉和双氧水为原料,采用溶胶凝胶技术结合提拉镀膜方法,制备了掺钯纳米多孔WO3气致变色薄膜。讨论了薄膜结构水、表面吸附水和反应生成水等对反应过程和薄膜性能的影响,并分析了其影响机理。结果表明:薄膜结构水与氢原子易形成H3O结构,加速了氢原予扩散,并提高了薄膜的性能。而表面吸附水则破坏了薄膜表面结构,反应生成水阻碍了反应进程,应尽量减少。
  • 摘要:B介子两体衰变在检验标准模型和寻找新物理方面具有重要意义.我们发展应用了一套新的方法来计算B介子的非轻子衰变-"微扰QCD方法(PQCD)"。微扰QCD方法利用了kT因子化重求和技术,能够避免在微扰计算中的端点发散问题,解决了非轻子衰变中长期不能很好计算的很多非因子化费曼图和所有的湮灭图的准确计算问题.最近,日本的Belle和美国的BaBar两个B介子工厂在非轻子衰变中发现了直接的CP不对称性,其测量结果与其它理论方法都不一致(符号相反),而微扰QCD方法在2001年给出的预言却与实验的结果一致,微扰QCD方法得到了实验的很好检验。我们首次用微扰QCD方法预言的纯湮灭过程B→DsK衰变的分支比也被实验证实了。另外,我们还成功解释了B→VV的极化反常,也得到了国际同行的认可。微扰QCD方法在B介子衰变中的应用非常成功,不但扩展应用到Bs、Bc、Ab等重B介子和重重子的衰变计算,还有可能应用到J/Ψ、D等介子衰变中。
  • 摘要:借助于扫描隧道显微镜,人们不仅可以在原子级分辨率的水平上观察材料的表面形貌,还可以通过横向和纵向操纵单个原子和分子制造出人工纳米结构。在最近的实验中,研究者用STM在Cu(111)表面上实现了单个Co原子的横向操纵。通过第一性原理计算,我们曾确定出Co原子沿Cu(111)表面的横向迁移是南Co原子的横向受阻振动模式被直接激发而引起的。为了更好地描述这个系统的动力学,必须更全面地研究它的表面振动性质。这里我们采用基于紧束缚二阶动量近似的经验势去描述体系中原子之间的相互作用。计算结果表明,随着模拟中采用的超级原胞的尺度的增大,系统的振动性质越来越接近Cu(111)表面上吸附单个Co原子的真实情况。在大尺度的原胞条件下计算得出的横向受阻振动模式和纵向振动模式的频率和以前的第一性原理的计算结果相当吻合。另外,从这两个振动模式的极化矢量图可以看出,它们都是吸附原子和衬底近邻原子之间的协同运动。
  • 摘要:本文研究了最近BES在J/Ψ→φππ衰变中发现的标量粒子,f0(1790).假定它是同位旋单态且具有0+(0++)量子数,我们提出了在通常的由两个同位旋单态的夸克偶素以及一个胶球构成的基矢中添加两个同位旋单态的混杂态,从而用这个新混合基矢来描述,f0(1790)以及已经证实的三个同位旋单态,f0(1370)、f0(1500)和f0(1710).由于基矢中包括两个同位旋单态的混杂态(uu+dd)g/√2和ssg,因此我们预言了另外一个粒子X.使用已知的实验数据我们找到了两组解,我们预言的X态的质量可以是1820 MeV或者1760 MeV.我们也研究了,f0(1790)和X的衰变。而我们预言的具有质量为1820 MeV的X态能够和最近BES实验在J/Ψ→γωφ衰变发现的X(1812)粒子吻合.
  • 摘要:碳纳米管因其优异的力学、电学、热学以及化学性能和潜在的应用前景而成为纳米科技研究的热点。存碳纳米管的诸多形态中,碳纳米管阵列作为一种有统一取向的自组织结构,被广泛关注并作为场发射体应用在平板显示和真空电子器件等许多领域。本文介绍了通过实验验证了碳纳米管阵列可控终止生长及其对基底结合力的影响。
  • 摘要:本文对非线性光子晶体中的连续倍频效应进行了研究,研究解决了周期以及准周期非线性光子晶体中波长、温度以及入射角度响应带宽过窄的难题,对于发展新型的全波段激光器以及研制多通道的光电子集成器件等都具有重要的意义。
  • 摘要:本文设计了连续变量类GHZ和类Cluster四组份纠缠态实验产生系统。指出,在同一套实验装置上,通过控制压缩态光场之间的相对位相,即可以借助于线性光学变换产生类GHZ四组份纠缠态,或产生类Cluster四组份纠缠态。我们计算了四组份纠缠对光场初始压缩度、系统传输效率及零差探测效率的依赖关系。讨论了光场相对位相锁定的原理,并给出了相对位相锁定的实验结果。
  • 摘要:我们理论研究了稀磁半导体二维电子气在均匀、周期调制弱磁场下的自旋极化输运,发现体系的载流子自旋极化度几乎为零,但电流的自旋极化度却可能很强:均匀磁场下,我们的理论计算很好地解释了实验结果,并发现电流的自旋极化度随磁场增加而振荡,通过改变磁场、电子浓度和磁离子组分,可以调节电流极化度的大小和正负。在一维周期调制磁场下,我们发现通过对能带的剪裁,让费米速度产生自旋极化,可以产生沿调制方向的强自旋极化电流,而垂直于调制方向的电流的自旋极化度却几乎为零。呈明显的各向异性。由此我们提出了一种与目前潮流不同的产生自旋极化电流的方案。我们研究了非磁性二维电子气中Rashba自旋轨道耦合(RSOI)、Dresselhaus自旋轨道耦合(DSOI)、Zeeman裂裂对低温磁输运的影响,理论结果与实验测量一致。只存在RSOI或DSOI时,二维电子气磁阻率振荡图案上拍频的节点位置敏感地依赖于由上述三种机制决定的电子的总自旋劈裂。我们发现只存在RSOI时的电子波函数可以由只存在DSOI(但Zeeman劈裂相反)时的电子波函数做时间反演得到。相应地,这两种情况下磁阻率的振荡图案完全相同。只存在大强度的RSOI或DSOI时.磁阻率的振荡显示出两个周期。当等强度RSOI和DSOI并存且没有Zeeman劈裂时,磁阻率的拍频振荡完全消失,随Zeeman劈裂或RSOI、DSOI强度差的增大,拍频图案重新出现。我们研究了8带k·p微扰理论中的虚假解问题,找到了它出现的原因和消除的方法。基于8带k·p微扰理论,我们修正了目前国际上广泛采用的线性、各向同性Rashba模型,给出了清晰的物理解释和Rashba劈裂的解析表达式。我们还从数值上研究了Rashba劈裂的参数(带隙、价带/导带带阶、平均电场、阱宽、不同子带)的依赖,我们的解析表达式可以定性解释所有这些依赖关系。我们发现非单调的Rashba自旋劈裂将导致DP自旋弛豫率随费米波矢(电子浓度)的上升而呈现非单调的先上升后下降的特征,与线性Rashba模型的结果(单调上升)显著不同。
  • 摘要:粒子物理标准模型的重大突破之一是引进了由单个希格斯二重态引起的对称自发破缺机制,从而使规范粒子,夸克和轻子得到质量。但是,单个的希格斯二重态不能引起CP对称性自发破缺。早在1973年,李政道先生就提出了对称性自发破缺的想法。这样至少需要两个希格斯二生态,凶此,双希格斯二重态模型作为标准模型的自然推广,曾被不少粒子物理学家讨论研究过。但直到1994年以后,CP对称性自发破缺的一个自洽和现实的模型才在双希格斯二重态模型(S2HDM)中逐渐完整的建立起来,并取得了突破进展。模型不仅解释了标准模型中CP破坏机制的起源,还发现了一类重要的新的CP破坏源。具体来讲查可概括为:1)CP对称性破缺起源于真空自发破缺后两个非零的真空期待值之间的相对位相。真空自发破缺后,不仪使每个夸克和轻子获得质量,而且它们还得到一个物理上非平庸的CP破坏相位。因此,在CP自发破缺的双希格斯二重态模型中,费米子需要同时由质量和CP位相两个量子数来描述,这使得模型具有非常丰富的CP破坏源。2)由单个真空位相诱导的所有CP破坏可按相互作用类型分为四类:带电规范矢量粒子-夸克和轻子的相互作用(即标准模型中的CP破坏):带电希格斯标量粒了-夸克和轻了相互作用;中性希格斯标量粒子-夸克和轻子相互作用;规范矢量粒了-希格斯标量粒了相互作用。3)模型中的新的标量相互作用可以导致许多新的物理唯象,尤其是在CP破坏的研究上,导致很多有意思的不同于标准模型的物理可观测量,有望在今后的B介子工厂和LHC上得剑检验。本文将主要基于介绍CP对称性自发破缺的双希格斯二重态模型,包括建立模型的动机,模型的主要结构和唯象上的心用,为进一步深入研究该模型给出一定的方向。
  • 摘要:本文利用北京谱仪(BESⅡ)在北京正负电子对撞机(BEPC)上收集的5,800万J/ψ数据,在J/ψ→K+K-π0。衰变道K+K-不变质量谱约1.5GeV处发现了一个很宽的共振结构。通过对该衰变道的分波分析,确定了该共振结构的JPC为1--,并得到了该结构的极点位置为(1576+49-55(stat)+98-91(syst))MeV/c2-i/2(818+22-23(stat.)+64-133(syst.))MeV/c2。该结构的共振参数与已知粒子是不一致的。
  • 摘要:探索高活性表面增强拉曼衬底,研究表面增强拉曼光谱的形态相关性在表面科学,光电子器件和生物检测上有着重要的应用价值。我们利用胶体晶体单层和溶液浸渍法在导电衬底上合成了大面积(>1cm2)氧化铝有序通孔阵列,并以此阵列为模板,采用电化学沉积法在一定的沉积参数下获得了金微/纳米分级结构有序颗粒阵列。以若丹明6G(R6G)为检测分子,表面增强拉曼散射光谱显示,这种微/纳米分级结构阵列具有高的形态相关的增强因子,R6G最低检测浓度达到10-12M,优于金纳米颗粒薄膜和非分级的有序阵列结构。实验和理论分析结果表明,这种优异的增强效应一部分来自于有序阵列结构诱导的局域电磁场增强,另一部分米自于分级结构造成的微米和纳米双重表面粗糙度。这种微/纳米分级结构阵列有望用于高灵敏性分析科学和生物传感以其新型的微/纳米器件。
  • 摘要:为了模拟交通中的亚稳态现象,许多经过修正的交通流元胞自动机模型被提出。这些模型能够产生经典的Ns模型所不能够产生的现象。但是它们都没有考虑到交通的拥挤状况对于车辆的慢启动过程的影响。在实际的交通过程中,静止车辆能否顺利启动与其周围的拥挤状况是直接相关的,而后者常常可以用车辆附近的堵塞集团的长度来衡量。所以我们提出了一个考虑了堵塞集团长度的慢启动模型。通过计算机模拟,这一模型能够再现很多真实交通中存在的现象,可以模拟更为复杂的交通过程。
  • 摘要:能量密度泛函方法因其为理论运算精度和运算耗时之间提供了一个有效的平衡而被广泛的应用于处理多体问题。我们采用能量密度泛函方法计算了丰中予核的中子皮厚度,并研究了中子皮厚度与与核态方程对称能项的关系。基于Skyrme能量密度泛函并对动能密度做拓展的Thomas-Fermi半经典展开,采用约束的密度变分方法求原子核总能量的最小值,可确定原子核的基态能量,基态核子密度分布。根据Hohenberg-Kohn思想,一旦核基态密度确定,即可确定原了核所有的基态性质。用这个方法我们检验了一系列有限核的基态能量,核子基态密度分布,电荷密度分布均方根半径,质子、中子密度分布均方根半径,能够很好的再现实验数据。由获得的核予密度分布出发,可以计算原子核的中子皮厚度Δrnp=1/2-t/2。挑选47组常用的Skyrme参数计算208Pb、112-124Sn、48Ca、96Zr、18O等丰中子核的中子皮厚度并与实验数据分析抽取的中子皮厚度比较,我们研究了中子皮厚度与核态方程中同位旋相关的对称能间的关系。研究中子皮厚度与对称能在饱和密度附近的斜率L=3ρ0(aesym/aρ)ρ=ρ0 、曲率Ksym=9ρ02(a2esym/aρ2)ρ=ρ0 以及对称能系数as的关系,我们发现中子皮厚度随L、Ksym和as的增大几乎线性增大,对称能越硬的核势确定的中子皮越厚。我们的研究表明想要获取准确的对称能对密度的依赖形式,模型无关的原子核中子皮厚度的实验数据是至关重要的。通过计算Z=8~120,A=5Z/3~3Z等一系列核的中子皮厚度,我们发现中子皮厚度与同位旋不对称度δ之间存在很好的线性依赖关系,我们给出由计算结果拟合的中子皮厚度与同位旋不对称度δ的线性关系:Δrnp=-0.053+1.016δ,与反质子湮灭法对所有测量原子核的中子皮厚度考虑系统误差拟合的线性关系:Δrnp=(-0.04±0.03)+(1.01±0.25)δ相吻合。以反质子湮灭法拟合的参考实验值作为标准,给出对称能系数,对称能在饱和密度附近的斜率和曲率的参考范围分别为:as=30~35MeV,L=20~100MeV,Ksym=256~70MeV。满足这个条件的Skyrme参数有:SLy0-SLy10、SkM*、SkP、SLy230a、SkMP、SKT1-3、Sk13、MSk1-2、SII。
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