碰撞电离

摘要： 为研究空间环境中通用航天器表面覆盖的热控层电磁辐照效应,采用粒子模拟(PIC)和蒙特卡罗(MC)模拟相结合方法,建立了真空环境下电磁辐照航天器热控材料模型,模拟了场致电子发射、次级电子倍增、释气雪崩电离的全过程,并讨论了释气密度对热防护材料表面产生释气电离现象的影响.通过对比不同释气密度下该过程产生的电子和离子情况,获得热防护材料表面释气产生雪崩电离的阈值.模拟结果表明,当铝膜表面气体密度较小时,由于材料表面释气碰撞电离概率偏低而不会发生雪崩电离;只有当释气密度超过阈值时,材料表面释气碰撞电离过程加强,材料表面发生雪崩电离生成等离子体,等离子体吸收电磁波能量,其离子和电子总能量提升,可能对金属铝膜材料造成损伤.

摘要： 分别利用连续扭曲波方法和初态程函近似-连续扭曲波方法对质子碰撞电离氖原子1s,2s,2p壳层后随电离电子能量变化的单重微分散射截面(SDCS)和二重微分散射截面(DDCS)及总截面进行了计算,所得结果与部分实验数据符合得很好.详细探讨了各壳层SDCS和DDCS的细致结构以及质子碰撞的电离机制.结果表明,对于氖原子2p壳层,随着入射质子能量的增加,SDCS的区域变长,幅度减小,在低能区以软电离为主;而DDCS出现的峰均迅速减小.此外,分析了初态程函近似对SDCS和DDCS的影响,发现该效应对截面的影响在低能入射时非常明显,随着入射能量的增大,这种影响逐渐减弱.

摘要： 运用系宗蒙特卡罗法计算了强THz场作用下,n型掺杂的GaAs和InSb中随时间变化的散射机制以及载流子非线性动力学演变,获取了电子散射至卫星谷并弛豫回原能谷的时间信息,并追踪描绘了载流子瞬态增加的过程,结果同时显示了强场作用下谷间散射是GaAs中的主要散射机制,而碰撞电离则是InSb中的关键因素.此外进一步讨论了这两种机制对于相关物理量:平均动能、平均速度、材料的电导率的影响,结果说明这两种机制导致了非线性效应并在两种材料中起到相反的作用,InSb中碰撞电离的响应时间比GaAs中谷间散射的响应时间更长.该研究结果在THz调制领域有一定的指导意义.%The ensemble Monte Carlo method was used to calculate the time-variation of scattering mechanisms and the carrier nonlinear dynamics evolution of n-doped GaAs and InSb in the high terahertz (THz) field.The time information of the electrons scattering into the side valleys and that of the electrons relaxation back into the original energy valley was directly obtained.The carriers transient increase process was also traced.Meanwhile,it showed that the intervalley scattering is the main mechanism of GaAs,while the impact ionization is a key point for InSb in high THz field.Furthermore,the work discussed the influences of the two mechanisms on related physical quantities:average kinetic energy,average velocity,and material conductivity.It indicates that the two mechanisms lead to nonlinear effects and play inverse roles in the two materials.The response time of impact ionization in InSb is longer than that of intervalley scattering in GaAs.The results have some guiding values in THz modulation field.

摘要： 重点研究了多级倍增超晶格InGaAs雪崩光电二级管(APD)的增益和过剩噪声，建立了新的载流子增益-过剩噪声模型。在常规弛豫空间理论基础上分析了其工作原理，考虑了预加热电场和能带阶跃带来的初始能量效应、电子进入高场倍增区时异质结边界附近的弛豫空间长度修正以及声子散射对碰撞离化系数的影响，提出了用于指导该类APD的增益-过剩噪声计算的修正弛豫空间理论。结果表明：在相同条件下，相比于常规的单层倍增SAGCM结构，多级倍增超晶格InGaAs APD同时具有更高增益和更低噪声，且修正的弛豫空间理论可被推广到更多级倍增的超晶格InGaAs APD结构，在保证低噪声前提下，通过增加倍增级数可提高增益。%The gain and excess noise of multi-gain-stage superlattice InGaAs APD was mainly studied in this paper, and a new multiplication-excess noise model of carriers was established. Based on the conventional Dead Space Multiplication Theory, we analyzed its working principle. Additionally, we considered initial energy from pre-heat electric field and energy band offset, and the modification of dead space length around heterojunction’s boundary when carriers entered high-field multiplication layer, as well as the effect of phonon scattering on impact ionization coefficients. Thus we proposed a modified Dead Space Multiplication Theory to guide the calculation of the gain and excess noise factor of this type of APD device. The results demonstrated that under the same condition, multi-gain-stage superlattice InGaAs APD has both higher gain and lower noise than conventional SAGCM APD with a single multiplication layer, and the modified Dead Space Multiplication Theory can be extended to superlattice InGaAs APD structure with more gain stages. On the premise of low excess noise, its mean gain can be improved by increasing number of gain stages.

摘要： 分析了高增益砷化镓光导开关中载流子的碰撞电离现象,阐明了光致电离效应和转移电子效应高场畴的意义,揭示了电子雪崩域形成的充分必要条件和载流子的局域雪崩生长特性,理论分析与实验观察一致.

摘要： 针对标准体硅在CMOS和PD SOI CMOS两种工艺下的nMOSFETs,研究了沟道长度和宽度缩减对热载流子效应的影响.实验结果表明,在两种工艺下,热载流子的退化均随着沟道长度的减小而增强;然而,宽度的减小对两种工艺热载流子退化的影响却截然不同:体硅工艺的热载流子退化随宽度的减小而增强,SOI工艺的热载流子退化随宽度的减小而减小.基于界面态对热载流子效应的影响深入分析了长度减小导致两种工艺下热载流子退化均加重的原因;同时基于边缘电场分布对热载流子效应的影响解释了宽度减小导致两种工艺下热载流子退化规律截然相反的现象.研究结果对于实际深亚微米工艺下,集成电路设计中器件工艺尺寸和版图结构的选择具有一定指导意义.

摘要： The production of multiply charged ions by the interaction of intense femtosecond laser with clusters has been widely reported. Recently, many groups discovered the multiply charged ions when the cluster was irradiated by a 532 nm nanosecond laser with the intensity as low as 1010 W/cm2. Although this interesting phenomenon could be explained by the mechanism of“multiphoton ionization triggered-inverse bremsstrahlung heating-electron impact ionization”, there is a lack of numerical simulation to explain the generation of multiply charged ions. In this paper, numerical simulation is performed to study the generation process of multiply charged ions in the moderate intensity laser. Firstly, the electron energy is calculated according to ponderomotive potential. Secondly, the cross section of electron impact ionization is calculated on the basis of Lotz formula. Finally, the evolution of multiply charged ions in the cluster is calculated with the kinetic reaction rate equation. The effects of cluster size and electron density on multiply charged ions are investigated in detail. Simulation results show that the ionization process is completed and the balance among C2+, C3+and C4+ is achieved in 0.7 ns. The relative intensity sequence of multiply charged ions is C2+ > C3+ > C4+, which is consistent with the experimental results. In addition, numerical simulation results show that the charge state of ions is increased with the increase of cluster size, which is consistent with the experimental results.%飞秒强激光与团簇相互作用产生多价离子的现象已被广泛报道，然而近期多个研究小组发现当功率密度低至1010 W/cm2的纳秒激光照射团簇时，同样也观察到了多价离子的存在.虽然可以用“多光子电离引发-逆韧致吸收加热-电子碰撞电离”电离机理对这种现象进行解释，但是缺乏相应的数值模拟.建立了一个简化的数值模型，根据有质动力势Up计算团簇内电子能量，再由Lotz公式计算出相应的电离截面，最后由动力学反应速率方程计算出团簇内多价碳离子随时间的演变.详细分析了团簇尺寸、电子密度等关键参数对多价离子产生的影响.数值模拟结果表明：团簇电离在小于0.7 ns时间尺度内完成， C2+， C3+和C4+多价离子强度达到平衡后，离子相对强度由大到小依次为C2+， C3+， C4+，这与实验结果相一致；多价离子的价态随着团簇尺寸的增加而升高，半径为5.6 nm的苯团簇比半径为3 nm的苯团簇更容易产生高价态的离子，这也与实验结果相一致.

摘要： 电荷增益结构（CCM）是利用信号电荷在传递过程中通过强电场时发生碰撞电离，实现信号电荷放大功能的电路结构。通过选择合适的碰撞电离模型，在增益电极上施加高压驱动，实现了信号电荷的倍增和电压对增益的控制，并且对信号电荷传递过程中的增益特性进行了仿真，经仿真分析可知，在一定范围内增益电压和平均增益正相关，当施加在信号增益电极的驱动脉冲幅度在30V附近，CCM的电荷增益效果最佳。

摘要： 研究了超短超强激光与不同厚度薄膜Al靶相互作用中靶背法线方向碳离子的最初来源。通过对比分析碰撞电离率和场致电离率所起的作用，发现C4+及更低价态的碳离子主要由场致电离产生，而高价态的C5+和C6+离子主要来自于超热电子与靶表面的碰撞电离。%High charge state carbon ions are observed from the rear surface of thin foil irradiated by intense femtosecond laser pulse at intensities up to 6.4 × 1018 W/cm2. The origin of the ions is studied by analyzing the basic ionization process occurring at the rear surface. It is shown that the normally dominant ionization process is field ionization by barrier suppression for charge states less than He-like (C4+), while collisional ionization is significant for C5+and C6+.

摘要： 我们应用含温有界平均原子模型,采用Younger公式和分波法研究了高温稠密等离子体中电子离子直接碰撞电离的截面.

摘要： 应用程函近似的连续扭曲波方法研究He离子与氢原子的碰撞电离过程,计算了随入射离子能量变化的总截面、出射电子随角度和速度变化的一阶、二阶微分截面.计算结果展示了软碰撞、电子转移到入射离子连续态、两体相遇碰撞等电离机制.

摘要： 应用经典径迹蒙特卡罗方法研究Si离子与氢原子碰撞电离反应过程,计算了随入射离子能量变化的总截面、出射电子随角度和能量变化的一阶、二阶微分截面,及出射电子随入射离子能量变化的平均能量.计算结果展示了软碰撞、电子转移到入射离子连续态、两体相遇碰撞等电离机制.通过计算出射电子到入射离子和靶的距离比的电离电子数分布,研究了不同入射离子能量"鞍点"电离机制的可能性.

摘要： 激光照射下光学材料的损伤过程中,导带电子的加热和碰撞电离是非常重要的过程,影响着导带电子的产生、品格能量的沉积和破坏。本文分析了Drude模型的局限性,从经典力学出发求解了周期量级激光场中导带电子的运动方程,计算了导带电子的光吸收和碰撞电离,分析了激光强度、载波相位等对碰撞电离的影响。

摘要： 使用Ｒ－矩阵方法，在扭曲库仑一玻恩非交换近似下（ＤＣＢＮＸ）采用二态密耦图象，计算了镁原子从电离阈值附近到１００ｅＶ范围的电子碰撞电离截面，并揭示了明显的Ｒｙｄｂｅｒｇ系列共振。

摘要： 信号电荷在电荷载流子倍增寄存器中的强场下，吸收电场能量激发碰撞电离过程。电子碰撞电离过程激发的电子-空穴对具有独立性和随机性，其激发过程产生的倍增噪声主要是散粒噪声。本文首先借助于马尔可夫链定理，得到了CCM单元的倍增因子的计算方法，建立了电子碰撞电离的数学模型。在此基础上推导了CCM单元倍增噪声的功率谱密度，表明其与倍增因子相关。

摘要： 本文在一级Born近似下,研究了激光场中正电子对基态氢原子的碰撞电离反应,并与入射粒子为电子的(e,2e)反应进行了对比。激光场中正电子态和敲出电子态分别采用Volkov波函数和Coulomb-Volkov波函数,靶原子的缀饰波函数由含时微扰论给出。计算结果显示：激光缀饰的三重电离截面明显依赖于入射粒子电荷符号；激光越强,二者差距越大。

摘要： 本文基于阴极爆炸电子发射和电子对气体的碰撞电离模型,用PIC粒子模拟方法研究了单间隙气体放电的物理过程.给出了在1.33×10Pa氢气压和10kV放电电压下,单间隙气体放电过程中阴极爆炸发射产生的电子和电子碰撞电离产生质子的动力学特性.计算结果也将有助我们对气体放电过程的认识.

摘要： 在一级畸变波Ｂｏｒｎ固定核近似下，计算了入射能为２５０ｅＶ、电离能为４．５ｅＶ，不同散射角度下的氢分子（ｅ，２ｅ）反应的三重微分散射截面（ＴＤＣＳ），并与实验值及氦原子（ｅ，２ｅ）ＴＤＣＳ结果进行了比较。

摘要： 与电子自旋相关的效应在散射过程中起着十分重要的作用,但却常常被较强的库仑相互作用所淹没,使得以自然电子为探针的散射实验很难对其进行直接观测,以极化电子作为探针,研制极化电子碰撞谱仪,将为开展自旋相关效应的实验研究奠定基础.本文简述了极化电子与原子分子碰撞研究的意义,并介绍了清华大学物理系极化物理实验室自行开发的GaAs极化电子源及基于该极化电子源的碰撞谱仪的研制情况.

摘要： 本发明公开了一种分子电离碰撞截面的计算方法及装置，在DM公式的基础上，确定了量子化学的计算级别，提出了针对特定体系的优化方法。其中方法包括：S1、对分子结构进行建模，并利用量子化学计算求解自洽场方程，得到分子的优化结构；S2、通过Hartree‑Fock法对分子的优化结构进行波函数分析，得到分子的Mulliken布居，确定各分子轨道的能量；S3、获取各价电子组成的分子轨道的权重值；S4、通过预置第一公式及预置第二公式计算得到分子的电离碰撞截面。

摘要： 公开了用于进行环境电离质谱和/或离子迁移率谱的设备。该设备包括基本上圆柱形、管状、棒状、线圈状、螺旋状或螺旋形的碰撞组件；以及第一装置，其被安装并适于将分析物、烟雾、烟气、液体、气体、手术烟雾、气溶胶或蒸气引导到所述碰撞组件上。

摘要： 本发明公开了可实现电子束碰撞电离和表面电离的离子源结构，属于加速器技术领域，其包括有靶、阴极、阳极、放电室、励磁线圈以及引出电极，其中所述靶、阴极、阳极和引出电极依次水平放置，所述放电室设置在所述阴极和阳极之间，所述励磁线圈布置在所述放电室外围，所述靶、阴极和阳极处于高温工作环境中；该离子源采用一台离子源可实现电子束碰撞电离和表面电离两种电离模式的切换，从而保证离子源对多种核素均具有较高的电离效率，该离子源的效果非常的明显，即减少了离子源研发的费用和放射性废物的产生，又可大幅度的减少离子源的更换频次，提高加速器的运行效率，一台离子源实现了两台离子源的功能。

摘要： 本文公开了一种碰撞电离源。一个示例性的源包括：设置为接收气体和带电粒子束的电离区域，其中带电离子束电离至少部分气体；以及设置为将气体提供到电离区域的供应管道，其中供应管道具有从输入孔向输出孔减少的非均匀高度，输出孔邻近电离区域设置。

摘要： 本发明属于离子推进器放电室中电子碰撞电离的蒙特卡罗模拟领域，具体为电子碰撞电离蒙特卡罗模型的非等权重宏粒子修正方法。本发明针对不同权重宏粒子之间相碰撞的情况做了改进修正，通过引入了一个电离碰撞权重基准值wbm，将每个宏粒子参与电离碰撞的权重进行了拆分，每个宏粒子从1次碰撞判断细分为了等价的Nc,j次，最大程度地保证了原有的碰撞特性。实现了控制每次有效电离碰撞中实际的宏粒子权重相等，并随之更新相应的碰撞后宏粒子属性，而非直接从两个不等权重的宏粒子里任取其一，从而避免了电离碰撞过程中电荷或是能量的不守恒。本发明有效解决了现有电子碰撞电离蒙特卡罗模型在非等权重宏粒子模拟中不适用的问题。

摘要： 本发明公开了基于局部碰撞电离的负阻和非饱和磁阻效应共存的器件，属于半导体器件技术领域，包括半导体基体和两个金属电极；两个金属电极设置于半导体基体的同一表面且至少有一个金属电极位于半导体基体表面的边缘；向金属电极施加持续增大的电流，半导体基体内形成的局部非均匀电场的电场强度增强，局部碰撞电离的发生，产生等效的载流子注入效应，使器件形成负阻效应；器件置于磁场中，半导体基体内部载流子由于洛伦兹力作用发生非均匀性变化，呈现出非饱和磁阻效应，实现负阻效应和非饱和磁阻效应共存于器件。本发明结构简单、性能测量方法成熟，可应用于发展新型多功能器件，比如具有高磁敏特性的脉冲发生器、新型多功能磁存储器件。

摘要： 本发明公开了可同时实现电子束碰撞电离和表面电离的离子源结构，属于加速器技术领域，其包括有靶、阴极、阳极、放电室、励磁线圈以及引出电极，其中所述靶、阴极、阳极和引出电极依次水平放置，所述放电室设置在所述阴极和阳极之间，所述励磁线圈布置在所述放电室外围，所述靶、阴极和阳极处于高温工作环境中；该离子源采用一台离子源可同时实现电子束碰撞电离和表面电离两种电离模式的切换，从而保证离子源对多种核素均具有较高的电离效率，该离子源的效果非常的明显，即减少了离子源研发的费用和放射性废物的产生，又可大幅度的减少离子源的更换频次，提高加速器的运行效率，一台离子源实现了两台离子源的功能。

摘要： 本发明属于离子推进器放电室中电子碰撞电离的蒙特卡罗模拟领域，具体为电子碰撞电离蒙特卡罗模型的非等权重宏粒子修正方法。本发明针对不同权重宏粒子之间相碰撞的情况做了改进修正，通过引入了一个电离碰撞权重基准值wbm，将每个宏粒子参与电离碰撞的权重进行了拆分，每个宏粒子从1次碰撞判断细分为了等价的Nc,j次，最大程度地保证了原有的碰撞特性。实现了控制每次有效电离碰撞中实际的宏粒子权重相等，并随之更新相应的碰撞后宏粒子属性，而非直接从两个不等权重的宏粒子里任取其一，从而避免了电离碰撞过程中电荷或是能量的不守恒。本发明有效解决了现有电子碰撞电离蒙特卡罗模型在非等权重宏粒子模拟中不适用的问题。

摘要： 本发明公开了基于局部碰撞电离的负阻和非饱和磁阻效应共存的器件，属于半导体器件技术领域，包括半导体基体和两个金属电极；两个金属电极设置于半导体基体的同一表面且至少有一个金属电极位于半导体基体表面的边缘；向金属电极施加持续增大的电流，半导体基体内形成的局部非均匀电场的电场强度增强，局部碰撞电离的发生，产生等效的载流子注入效应，使器件形成负阻效应；器件置于磁场中，半导体基体内部载流子由于洛伦兹力作用发生非均匀性变化，呈现出非饱和磁阻效应，实现负阻效应和非饱和磁阻效应共存于器件。本发明结构简单、性能测量方法成熟，可应用于发展新型多功能器件，比如具有高磁敏特性的脉冲发生器、新型多功能磁存储器件。

摘要： 本发明涉及氮化镓功率器件反偏压可靠性测试方法及碰撞电离方法。测试方法，包括：(1)器件关态特性测试；(2)获取电流特性；(3)悬空源端下关态特性测试；(4)利用Sentaurus仿真获取沟道电场分布；(5)获取碰撞电离发生原因；(6)一路接续步骤(2)；(7)对碰撞电离发生前电压偏压测试；(8)获取器件常温下对应寿命，绘制威布尔分布图；(9)进行常温下寿命预估；(10)另一路利用变温台升温至150°C；(11)进行关态特性测试；(12)获取关态电流特性；(13)选取碰撞电离发生前电压偏压测试；(14)绘制高温下威布尔分布图；(15)寿命预估；(16)得到常温和高温下器件的真实寿命。