关键词： TiC/Fe-Al复合陶瓷   量子化学   化学键   性能  

摘要： 用离散变分密度泛函方法研究了TiC、FeAl、Fe3Al和TiC/Fe-Al复合陶瓷材料,讨论了材料组成、结构、化学键与性能等之间的关系。在TiC/FeAl和TiC/Fe3Al复合体系中,界面上两相之间的离子和共价相互作用都较强。从TiC、FeAl和Fe3Al单相,到TiC/FeAl和TiC/Fe3Al复合体系,离子键强度逐渐减弱,而共价键强度逐渐增强。TiC/Fe3Al复合体系中轨道相互作用和共价键比TiC/FeAl的强。这与TiC/Fe-Al系列样品中,随铝含量逐渐减少,即FeAl含量逐渐减少,Fe3Al逐渐增多,抗弯强度等增加的实验结果一致。

关键词： 单壁碳纳米管   双空位缺陷   量子输运   量子尺寸效应   碳管异质结   电子输运  

摘要： 单壁碳纳米管是一个中空的圆柱体，可以看作由单层石墨卷曲而成。它具有纳米数量级的直径和微米数量级的长度。碳管的这种特殊几何结构使得它具有很多奇特的性质，例如碳纳米管既有可能是金属也有可能是半导体，完全取决于它的直径和螺旋性。碳纳米管的尺寸特点使得量子尺寸效应在其特性研究中起着重要作用，需要考虑电子的波动性带来的影响。碳纳米管不仅是一个理想的低维纳米结构材料，可以用来研究许多奇特的量子现象，具有重要的基础研究意义，并且具有广阔的应用前景。可用于制作下一代纳米光、电子器件，比如：各种碳管异质结是实现分子电子器件的重要组成部分。另外，了解各种缺陷对碳纳米管性质所造成的影响，就有可能实现利用缺陷有目的地控制器件性能。\n 本文主要采用紧束缚近似模型和非平衡格林函数方法研究碳管异质结和含有双空位缺陷的非螺旋管的电子输运性质，主要分为以下几个部分：\n 第一章是绪论，在第一节中我们简要介绍了碳纳米管的发现、合成、基本性质以及应用。第二节对单壁碳纳米管的几何结构和对称性作了介绍。第三节首先推导出石墨层的能带结构，然后利用布里渊区折叠法求出碳管的能带结构。\n 第二章对本文所用到的基本理论方法作了介绍。在第一节和第二节中分别简要介绍了非平衡格林函数方法和计算微分电导的Landauer—Büttiker公式。在第三节中介绍了计算较大的准一维系统的格林函数递推方法。在第四节中简要介绍了如何计算系统的电子局域化长度。\n 第三章主要研究单壁碳纳米管异质结的电子输运性质。在第一节中通过对\n 两个同轴金属/金属碳管异质结的研究发现两个金属管连接起来之前所具有的快振荡频率在形成异质结后依然存在，并且基本不变。另外，在异质结中发现了构成它的两个碳管的快振荡频率的和频。在第二节中研究了对称性和曲率效应对环形结中的电子输运行为的影响。计算结果表明，当环的上下两臂的管径不同时，在某些能量处，小管径处更有利于准驻波态的形成。缺陷的无规分布使得束缚态和扩展态间的耦合增加，在电导图上的反映是Fano共振形状的改变。曲率效应使得某一能量范围内电导从接近1G0降落到接近于零，这个特征说明可以通过调节门电压来调控这种环形结的导电性能。在第三节中对掺杂的(12，0)/(6，6)碳管异质结的研究结果表明在不同位置掺杂时，即使系统的旋转对称性是相同的，系统的输运性质也可能截然不同。界面的旋转对称性和掺杂位置共同决定了系统的输运性质。\n 第四章则研究了双空位缺陷对单壁碳纳米管中的电子输运性质的影响。在第一节中通过对含有一对双空位缺陷的非螺旋管中的电子输运的研究，我们发现两个双空位缺陷间的关联对碳管的输运性质有很大影响。另外，当第一个双空位缺陷固定时，在(10，10)管中第二个双空位缺陷的位置绕管轴转过2π/n(n是碳管的管指标)时，在能量E=0附近，系统的电导谱和局域态密度都保持不变。在(18，0)管中也存在类似的旋转不变性。通过对一对双空位缺陷的研究，可以定性的知道含有多个双空位缺陷时碳管的输运性质。第二节中研究了含有多个双空位缺陷时(10，10)管和(18，0)管的电子输运性质。在双空位缺陷的平均间距和数目相同的情况下，双空位缺陷在碳管表面无序分布时，只含有asym+双空位缺陷的(10，10)管，含有asym+、asym-两种双空位缺陷的(10，10)管和含有sym、asym+、asym-三种双空位缺陷的(10，10)管在E=0附近，具有类似的输运性质。而对于(18，0)管，只含有sym双空位缺陷，含有asym+、asym-两种双空位缺陷和含有sym、asym+、asym-三种双空位缺陷时，在E=0附近，系统具有类似的输运性质。通过能带计算发现，sym和asym+双空位缺陷对(10，10)管的能带的改变很不相同，而它们对(18，0)管能带的改变非常类似。在第三节中我们初步探讨了含有双空位缺陷的单壁碳纳米管中的电子局域化问题。我们的结果显示当三种双空位缺陷都含有时，在E=0附近系统的局域化长度基本与碳管管径和螺旋性无关。另外，双空位缺陷的轴向分布是否有序以及沿圆周方向是否有分布对系统的局域化长度的影响不大。只含有对称双空位缺陷的armchair管的局域化长度比只含有不对称双空位缺陷或者三种双空位缺陷都含有的锄armchair管的局域化长度大一个数量级，并且会随管径的增大而增大。

关键词： 高特征温度   分子束外延(MBE)   俄歇复合   AlInGaAs/AlGaAs应变量子阱激光器  

摘要： 为了解决半导体激光器在高温、高功率情况下工作时出现的阈值电流升高,波长飘移,发光效率下降等问题,设计并生长了一种具有高特征温度A lInGaAs/A lGaAs应变量子阱激光器。首先从理论上剖析影响半导体激光器特征温度的主要因素。分析了这四个因素与器件的材料和结构的关系。通过综合考虑各个因素,选用了A lInGaAs四元系统作为有源材料,优化设计出了高特征温度的半导体激光器结构,并用MBE设备生长这种结构,测试样品质量达到了设计要求。

关键词： 耦合双量子点   Kondo效应   库仑阻塞   微分电导  

摘要： 使用双杂质的Anderson模型的哈密顿量,从理论上研究了一个嵌入并联耦合量子点(DQD)的介观电路在低温情况下的非平衡电子输运性质,并用隶玻色子(slave-boson)平均场近似方法求解了哈密顿.结果表明在低温情况下,这个系统中的Kondo效应、库仑阻塞效应以及外加偏压的复杂相互关系决定了电子的输运性质随偏压的增加,电流先是快速增大而后缓慢增大;随耦合强度的增加,微分电导由Kondo单峰变成Kondo双峰,且峰值降低,双峰距变宽.

关键词： 量子点   输运   共振隧穿  

摘要： 研究了电子隧穿通过量子点的相干输运特性。考虑量子点上的库仑相互作用,得到了电导—门压的共振隧穿曲线,并讨论其物理意义。

关键词： 量子相干效应   光子带隙材料   等离子体共振   微结构材料   电磁感应透明   原子自发辐射   亚波长   光子-原子束缚态   态密度分布   三能级系统  

摘要： 我们对两类光学材料-光子晶体及左手材料中的量子相干效应进行了理论研究。光子带隙材料通常是指人工制作的具有光子通带和禁带的光学材料，它可以用来控制光场的传输及某些微观过程。光子晶体是典型的光子带隙材料，光子晶体的周期性结构导致其中的原子的量子光学性质与自由空间中明显不同，例如出现光局域化与原子自发辐射的抑制、光子-原子束缚态、二能级原子布居数囚禁等现象。最近的研究还表明心，特殊的态密度分布会导致感应透明现象，使得原子对与其共振的探测光场的吸收趋于零。这与电磁感应透明（EIT）类似，但不需要外加耦合场来建立相干。我们系统地研究了光子晶体特殊态密度产生的量子相干效应，包括三能级系统的感应透明、无反转增益、光速减慢等，及四能级系统的自发辐射和光开关效应，发现强的量子相干效应导致原子辐射与吸收性质产生多方面的改变。

关键词： 量子自旋   极化输运   一维波导  

摘要： 本文对介观体系中量子自旋极化输运特性进行了研究。文章首先简单地介绍了介观体系和自旋电子学中的一些基本概念。采用一维波导理论的方法，分别研究了电子自旋通过处于冠状电场中的介观AC环和处于切向磁场中的介观AB环的量子输运问题并获得了这些问题的精确解。电子自旋通过连接两个电极的介观AC环时，起源于自旋-轨道相互作用的Aharonov-Casher相位导致了电子自旋的进动，通过介观AC环的自旋极化流和电子自旋的极化方向是AC相位的函数，因此可以通过改变电场的大小和方向来调节极化自旋流的大小和极化方向。如果对称连接在AC环上的两个电极是铁磁材料，适当调节电场的大小和方向还会出现负磁阻效应。对于电子自旋通过处于切向磁场中的介观AB环的情况，可以发现透射电子的自旋极化方向不仅可以由附加磁通控制而且还可以由切向磁场控制，可以通过改变磁场来调节极化自旋流的大小和极化方向。特别是当适当调节磁通或切向磁场时，可以发生电子自旋极化方向的翻转，因此可以由此充当自旋开关。

关键词： 量子波导   输运几率   介观体系  

摘要： 量子波导理论研究不仅是对基础物理而且对量子器件研究具有重要意义,我们采用模匹配方法,研究了非均匀磁场下开放的四端量子波导中的电子输运性质。结果表明,从一端入射的电子可以透射到两个与之垂直的输出端和一个与之平行的输出端。在没有外加磁场的情况下,两个垂直输出端的输运几率是相同的,但垂直端与水平端的输运几率不同;在外加磁场下,由于磁边缘态效应,两个垂直输出的输运几率也有着相当大的差别。

关键词： 半导体量子点   聚合物   纳米复合材料   光电特性  

摘要： 半导体量子点/聚合物纳米复合材料是在分子尺度上形成的先进光电功能材料,其综合了半导体和聚合物材料的各自优点,并呈现出独特的电学、光学和光电子学等特性。根据聚合物中掺杂纳米半导体量子点材料的种类不同,对半导体量子点/聚合物纳米复合材料的制备、分类、器件结构与特性和研究进展进行了概要评述,并展望了其发展趋势。

关键词： 各向异性材料   量子真空   动量转移   磁电材料   力学效应   各向同性   本征模式   光学传感器   真空涨落   电磁环境  

摘要： 各向同性材料内部量子真空涨落场具有各向同性，因此一般表现不出其宏观力学效应。但各向异性材料内部可以造就一个各向异性电磁环境，从而使得量子真空也具有各向异性秉性，表现为真空具有非零的动量与角动量密度，这导致各向异性材料与真空之间会发生宏观力学量（如动量、角动量甚至能量）的转移，表现出量子真空宏观力学效应。Feigel在近年研究过磁电材料中量子真空对材料的力学贡献（Phys Rev Lett，2004，92：020404），但只研究了最简单的本征模式（沿主轴传播）的真空水平动量对介质的贡献。我们用新的不同于Feigel的方法得到任意方向真空本征模式对各向异性材料的动量贡献，证明各向异性磁电材料因真空动量转移可以获得纳米每秒量级的速度，并指出该速度可以被最近才发展起来的光纤光学传感器所测量。