输运性质

摘要： 地球之所以能成为宜居性行星的一个关键因素是其具有已存在约35亿年的全球性磁场(Tarduno et al.,2010),它保护着地球上的有机生命体免受太阳和宇宙的有害射线。地磁场是由地心液态金属核的带电对流产生(Buffett,2000),需要持续的能量予以驱动和维持.一般认为,成分对流(chemical/compositional convection)和热对流(thermal convection)是驱动地核对流的两种主要方式.

摘要： 周期性弦球链体系作为典型的声子晶体体系,其能带结构已得到了广泛而深入的研究.在实际观测体系能谱的过程中,会探测到一类特殊的能量本征态——边缘态(能量处在带隙间,且波函数局域在体系边缘的态),同时观察到其存在具有一定的鲁棒性.由于实验上观测到的弦球链边缘态的性质与电子体系中拓扑绝缘体的边缘态性质的相似性,可以利用同一套能带拓扑的语言研究弦球链体系.本文通过数值计算能带的拓扑不变量,揭示了弦球链体系非平庸的拓扑性质,从而证明了实验上探测到的边缘态是拓扑保护的边缘态.基于数值计算的结果,讨论了体系的拓扑相变与边缘态的输运性质。

摘要： 基于密度泛函理论和非平衡格林函数,研究了中心散射区长度对于锯齿-扶手椅-锯齿型石墨烯纳米带(Z-A-ZGNRs)的电子输运特性的影响。结果表明:中心散射区长度对导电性能有很大的影响。散射区长度较小时,在一定区间内具有明显的负微分电阻现象,长度增加时,这种效应减弱。Z-A-ZGNRs在-2~2 V偏压下存在整流现象,散射区长度较小时,在负偏压下导电性能优于正偏压,存在反向整流现象,最大整流比为1.98;长度较大时在正偏压下导电性能优于负偏压,存在正向整流现象,最大整流比为2.54。在-1~1 eV内,散射区长度较长的能量窗内几乎无透射曲线,表明在该能量区间几乎没有电流,器件处于截止状态。该理论计算结果对石墨烯纳米器件的设计具有一定的参考价值。

摘要： 利用第一性原理对Li原子掺杂C_(28)的分子器件的热自旋输运性质进行了计算。在不同的温度场下,上下自旋分别为Li原子掺杂C_(28)的分子器件中的空穴和电子提供了输运通道,在MJ_(1)和MJ_(3)分子器件中,热自旋电流随着温度增加而增大,但在MJ_(2)分子器件中,热自旋电流先增大再减小。三种分子器件都出现了自旋塞贝克效应,MJ_(2)还出现了负微分电阻现象,利用费米-狄拉克分布和自旋输运谱对其物理机理进行了解释。根据Li掺杂C_(28)的单分子器件的热自旋输运性质,可设计新的自旋纳米器件。

摘要： 厚度低至原子层的金属薄膜具有优越的光吸收能力和导电特性,尤其是在金属薄膜和介质界面激发的表面等离激元,可以很好地捕获光子并产生热载流子,使其在提高太阳能电池的光电转换效率、设计近红外波段的光电探测器和基于表面等离激元的传感器等方面表现出优异的性质.然而,目前还缺少对金属薄膜的表面等离激元和热载流子性质的系统理论研究.本文基于多体第一性原理计算方法,系统地研究了1—5个原子层厚Au(111)薄膜的表面等离激元特性,以及由表面等离激元产生的热载流子的能量分布和输运性质.研究结果表明, Au(111)薄膜具有低损耗的表面等离激元特性.同时,在Au(111)薄膜和介质界面激发的表面等离激元约束程度较强,可以增强局部电场,这在纳米光子学应用中至关重要.此外, Au(111)薄膜具有高热载流子产生效率,且产生的热电子及热空穴能量较高,具有优异的平均自由程和平均自由时间.意外的是,Au(111)薄膜的直流电导率显著优于块体Au.这些结果为Au(111)薄膜在光电子器件和能量转换设备等的设计和制造提供了新的思路和理论基础.

摘要： 在铁基超导体中存在着多种有序态,例如电子向列相和自旋密度波等,从而呈现出丰富的物理现象.输运性质的测量能为认识铁基超导体的低能激发提供极为有用的信息.铁砷超导体由于其电子结构的多能带特性,其电阻率和霍尔系数与温度的关系出现多样性的变化,但在正常态并没有看到有类似铜氧化物超导体的赝能隙打开等奇异行为.在空穴型掺杂的铁基超导体中观测到霍尔系数在低温下变号,对应温区的电阻率上出现一个很宽的鼓包等,可能是从非相干到相干态的转变.热电势行为也表现出与铜氧化物超导体的明显差异,比如铁基超导体的正常态热电势的绝对值反而在最佳掺杂区是最大的,这也许跟强的带间散射有关.能斯特效应表明铁基超导体在Tc以上的超导位相涨落并不明显,与铜氧化物超导体存在明显差别.在铁基超导体上所显示出来的这些反常热电性质,并没有在类似结构的镍基超导体(如LaNiAsO)上观测到,镍基超导体表现得更像一个通常的金属.这些均说明铁基超导体的奇异输运性质与其高温超导电性存在内在的关联,这些因素是建立其超导机理时需要考虑进去的.

摘要： 利用密度泛函理论结合玻尔兹曼输运方程,预测了二维层状热电材料XTe2(X=Pd,Pt)的热电性质.两种材料都具有较低的热导率,材料的晶格热导率随温度的升高而降低,且表现出各向异性.而电子热导率随温度的升高而升高.在较低温时,晶格热导率对总热导率的贡献占据主导地位.较高的载流子迁移率、电导率及塞贝克系数也对材料的热电转换效率产生极大的影响,展现出较为优异的电输运性能.对比分析PdTe2和PtTe2两种材料的ZT值,发现两种材料的热电性能以p型掺杂为主.PtTe2单层的ZT值高于PdTe2单层,并且PtTe2单层在常温下的ZT峰值可达到2.75,是一种极具潜力的热电材料.

摘要： 镍氧化物超导材料的发现,激发起研究人员新一轮对近似铜氧化物新型超导材料的探寻以及对高温超导机理中有关晶体结构-电子结构密切关系的研究兴趣.本文重点从具有无限层结构的掺杂镍氧化物(Nd0.8Sr0.2NiO2)超导体的发现、目前的实验研究进展、对其电子结构及物理机制的研究等方面概述这类新型超导材料的基本特性,并在结尾对镍基超导体系的构建、一些亟待解决的物理和材料问题以及今后研究的方向等作开放性讨论.

摘要： 近年来低温铝电解质的研究已成为铝电解工业上节能减排的热点问题,对其基本物理化学性质的探索是一个必然的过程。本文运用密度泛函理论与经典分子动力学方法相结合的方法系统研究了1100 K下xKF-2.2NaF-AlF3熔盐体系的结构性质和输运性质。研究结果表明在平衡的高温钾冰晶石熔盐体系中六配位[AlF6]3−、五配位[AlF5]2−、四配位[AlF4]−络合离子共同存在,且六配位铝氟离子集团占主导地位(70%以上),并会发生部分的离解,生成五配位或者四配位离子团;当KF浓度增大时,电解质体系中游氟原子含量会增加,桥氟含量逐渐降低,体系的聚合程度也会随之下降。此外,KF的加入使得桥氟离子解离,Na、Al的自扩散系数会先增大后降低,体系显示出低粘度高电导率的特性,但当KF浓度达到2%后,电导率会逐渐降低。

摘要： 利用基于紧束缚模型的非平衡格林函数方法研究了扶手椅形石墨烯纳米带的输运特性.详细给出了倍增算法递归过程.运用该算法计算电极的表面格林函数,减少了数值计算时间,使我们能够研究较大的系统.我们专注于不同宽度的中心器件的能带结构、透射系数和态密度.数值结果表明,中心器件的宽度决定了系统具有金属性还是半导体性.透射系数出现了量子化台阶.随着中心器件的宽度的增大,可用的电子能带的数目在增加,透射系数的台阶数也在增加.电子能带增加一条时,电子通道多开辟一个,透射系数也多增加一个台阶.

摘要： 在现代飞行器气动设计中，人们通常基于雷诺平均方法(RANS)框架下的湍流模式对整机气动力进行评估和计算。由于传统的壁面衰减函数峰值并不考虑雷诺数的变化,因此仅能在特定的雷诺数下还原边界层的近壁衰减效应.为了改善这个缺陷,一个结合不同湍流雷诺数的因子被引入壁面衰减函数,从而使其峰值对雷诺数的变化能够合理感知.另外,基于DNS数据,将Bradshaw假设中的常数进行了重新标定,引入平滑的湍涡黏性系数切换函数,最终形成了一个带有剪切应力输运性质的k-ε两方程湍流模式.通过平板、翼型以及机翼对模型的精度进行了校验,结果显示新模式的精度较高,具有一定的工程实用价值.

摘要： 本文着重从理论和实践两方面研究生物分子在周期性纳米有序结构的分离和输运情况。采用COMSOL多物理耦合软件中的粒子追踪和稀物质传递模块耦合流场和电场，分别从微观和宏观上了解多种生物分子的运动和分离过程。实验材料制备方面:首先采用多种方法对周期性纳米有序结构进行研究。利用毛细管力在楔形槽和毛细管内制备周期性有序孔洞结构。通过低浓度单分散性好的聚苯乙烯微球或二氧化硅球在楔形槽和毛细管内形成有序胶体模版。填入前驱体溶液后，再利用烧结或溶剂溶解法除去微球模版，形成有序孔洞结构。利用软刻蚀技术制备微图案，再利用PDMS覆盖转移得到图案。在图案通道内紧密排布低浓度单分散性好的聚苯乙烯微球或二氧化硅球，得到有序胶体模板。利用扫描电子显微镜观察胶体晶体的表面形貌，光学显微镜和荧光显微镜结合观察生物分子分离情况，对生物分子的分离与输运性质的研究。力争达到免染色高效的生物分离。使有序孔洞结构在生物分子分离方面有较好的应用前景。

摘要： 本文采用将经典的Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法计算获得了双温度化学平衡条件下空气等离子体的粘性、热导率和电导率.结果表明,压力和热力学非平衡程度的改变会影响解离和电离反应的温度区间,从而使气体的粘性和热导率的峰值区域产生变化.局域热力学平衡条件下空气等离子体输运性质的计算结果与文献报道结果符合较好,验证了本文结果的可靠性.

摘要： 在现代分子生物学和生物医药工程领域,,高效而准确地从复杂生物样品中分离和识别生物目标生物分子是至关重要的.本文利用聚苯乙烯(PS)和二氧化硅(SiO2)纳米颗粒的自组装来制备有序多孔结构,将其作为生物分离介质,利用其有序性,孔洞大小可调性来提高生物分离的灵敏性,并减少样品的消耗.主要分为三个方面:利用垂直沉降溶剂蒸发和光刻微流控体系制备具有周期性有序孔洞结构;在制备得到的有序多孔体系中实现55bp,380bpDNA分子的分离;采用COMSOL多物理耦合软件模拟多种生物分子的分离情况.利用SEM,光谱,超景深显微镜,正置荧光显微镜等仪器对材料进行表征和分离过程的监测.

摘要： 本文研究了压电效应与逆压电效应的问题,得到了电场与外延层(AlGaN)中弹性能量的关系,即得到氮化物材料中逆压电效应表达式。AlGaN/GaN异质结中受电场调控的几种散射机制被研究:粗糙量子阱散射、失配位错散射。

摘要： 在现代分子生物学和生物医药工程领域,高效而准确地从复杂生物样品中分离和识别目标生物分子是至关重要的.传统的生物分子分离方法,例如凝胶电泳是基于生物分子所带电荷和尺寸不同,利用高分子长链形成的不规则孔洞进行分离,在系统的分离速度、试剂消耗量和多重功能集成方面有局限性.本文着重研究周期性纳米有序结构的可控制备.基于对周期性纳米有序结构制备方法的研究,利用毛细管力在楔形槽和毛细管中制备周期性有序孔洞结构.

摘要： 实验研究了以纯氮、纯氢、氨气以及不同体积比氮氢混合气、氨氢混合气作为推进剂时，千瓦级电弧加热推力器的性能。结合理论分析，获得了推进剂组分对推力器性能的影响规律。结果表明，推进剂有效分子量和比热比对推力器冷态性能影响显著。热态下，推进剂组分的热力学性质以及输运性质是影响推力器比冲和效率的关键因素。

摘要： 本文基于密度泛函理论和非平衡格林函数方法分别研究了金属和半导体单壁碳纳米管的电子、声子的输运性质，分别比较了电子和声子对碳纳米管热导的贡献，指出金属性碳管的电子对热导的贡献不可忽略，进而分析了温度以及掺杂水平对碳纳米管热电性质的影响，最后得到半导体型碳管具有较高的ZT，可以通过适当的掺杂提高碳管的热电性能。

摘要： 本文对多环芳烃分子(PAH)与氦气(He)的L-J系数及二元扩散系数进行了理论研究,通过与实验测量值和经验估计值的比较,重点分析对分子间势能场进行各向同性(球形)近似的两种不同方法的适用性和准确性.研究发现对于两个维度尺寸接近的多环芳烃平面分子,先对势能场进行球形平均再计算L-J系数的传统方法,相比于新近提出的一维优化方法,计算结果与实验值更为接近,而对于分子量基本相同但维度尺寸相差较大的不同分子,不同计算方法得到的结果差别较大;理论计算结果在低温下与现有的多环芳烃L-J经验预测模型结果保持了较好的一致性;而理论计算方法相比于经验预测方法,能更显著得表现出分子结构差异对L-J系数及二元扩散系数的影响.

摘要： 本文对多环芳烃分子(PAH)与氦气(He)的L-J系数及二元扩散系数进行了理论研究,通过与实验测量值和经验估计值的比较,重点分析对分子间势能场进行各向同性(球形)近似的两种不同方法的适用性和准确性.研究发现对于两个维度尺寸接近的多环芳烃平面分子,先对势能场进行球形平均再计算L-J系数的传统方法,相比于新近提出的一维优化方法,计算结果与实验值更为接近,而对于分子量基本相同但维度尺寸相差较大的不同分子,不同计算方法得到的结果差别较大;理论计算结果在低温下与现有的多环芳烃L-J经验预测模型结果保持了较好的一致性;而理论计算方法相比于经验预测方法,能更显著得表现出分子结构差异对L-J系数及二元扩散系数的影响.

摘要： 本发明的一种高温高压原位精确测量电热输运性质的装置及方法属于高压科学与材料科学的技术领域，结构包括叶腊石(1)、氧化镁管(4)、石墨管(5)、氮化硼管(7)、电阻率测试电极(10)、NiCr‑NiSi热电偶(11)、电动势测试电极(12)等，测量步骤包括电阻率的测量、样品上下两端温度的测量、温差电动势的测量等。本发明的方法成功率高，实验重复率好，测试方法不仅适用于热电材料，还适用于测试其他导电物质的电阻率和塞贝克系数。

摘要： 本发明属于电子核心产业超导集成电路技术领域，特别涉及一种利用界面结构调控氧化铝约瑟夫森结电输运性质的方法，采用量子弹道输运理论与第一性原理结合的方法，对规则的三维Al/Al2O3/Al约瑟夫森结器件模型中Al2O3的不同终端方式及厚度对电子输运性质的影响进行模拟分析，通过分析三种不同氧化铝界面终端方式下的零偏压电导、电流‑电压曲线，及不同厚度下各种界面终端方式对电输运性质的影响，明确影响约瑟夫森结性能的微观结构因素，通过从原子尺度来对约瑟夫森结器件进行研究，能够更加清晰地认识氧化铝的界面终端方式及厚度对Al/Al2O3/Al体系电子输运性质的重要影响，为工艺上能够制备出更高质量的约瑟夫森结提供理论参考，具有较好的应用前景。

摘要： 本申请公开了一种测量纳米器件输运性质的系统和方法，利用FPGA性能高、I/O接口多和可重复配置的优点，控制数据转换单元输出信号并采集信号，对纳米器件进行控制和读出，以测量和表征纳米器件的输运性质，其是一种集成度高、多通道、具有高精度和低噪声优点的系统。

摘要： 本发明公开了一种半导体纳米材料热输运性质测试方法，包括：由具有无线通信功能的半导体纳米材料热输运性质测试装置对半导体材料的热输运性质进行测试，并得到测试数据；与第一半导体纳米材料测试中心数据收集终端建立通信连接；接收由第一半导体纳米材料测试中心数据收集终端发送的测量配置；接收由第二半导体纳米材料测试中心数据收集终端发送的参考信号；判断参考信号的接收功率是否大于门限值；如果判断参考信号的接收功率大于门限值，则向第一半导体纳米材料测试中心数据收集终端发送通知消息；由第一半导体纳米材料测试中心数据收集终端向第二半导体纳米材料测试中心数据收集终端发送询问消息；由第二半导体纳米材料测试中心数据收集终端判断是否能够接收发送的测试数据。

摘要： 本发明的基于金刚石对顶砧高温高压输运性质测量装置属于极端条件下物理量原位测量装置的技术领域。本发明装置包括压机上模(1)，压机下模(11)，金刚石压砧(2)，金属垫片(6)夹放在两颗金刚石压砧之间，两颗金刚石压砧分别固定在托块(4)和摇床(5)上，摇床底部放置摇床底座(7)，上部放置摇床盖(8)，托块和摇床底座与压机之间放置云母片(9)，将制备好的陶瓷模具(3)固定在托块的阶梯槽内，陶瓷模具(13)套装在摇床上。本发明确保样品(10)处于高温高压环境，并且在操作便捷、克服高温使压机受损及压力丢失的基础上，实现对样品高温高压输运性质的测试，为极端条件下多物理量的原位测量提供了有利条件。

摘要： 本发明公开了一种再生骨料混凝土界面过渡区输运性质测试方法，属于材料检测领域，包括在试模中放置加工成一定尺寸的再生骨料，在其侧表面利用导电硅胶粘贴一定数目的金属针状电极且间距相同，随后浇筑砂浆振捣密实，在砂浆中部插入数目和间距与上述相同的金属针状电极。养护完成后，逐次分别测试再生骨料周围及砂浆中部相邻的两根电极间的电阻，均取其平均值。随后采用上述砂浆成型试块，检测其输运系数，最终通过公式计算得到再生骨料界面过渡区的输运系数。本发明可用于检测砂浆与再生骨料界面过渡区的输运性质，测试原理简单，结果可靠。

摘要： 本发明属于超导集成电路技术领域，涉及利用Al/α‑Al2O3界面堆叠顺序调控氧化铝约瑟夫森结电输运性质的方法。包括：搭建不同氧化层界面终端方式以及不同Al/Al2O3界面堆叠顺序的约瑟夫森结器件模型；计算规则的三维器件模型的电输运性质的相关参数；通过对得到的三维器件模型的电输运性质的相关参数进行分析，明确Al/Al2O3界面堆叠顺序对氧化铝约瑟夫森结性能影响；对氧化铝约瑟夫森结电输运性质进行调控。结果表明，在Al/Al2O3/Al体系中Al2O3的界面终端方式相同的情况下，铝和氧化铝堆叠顺序的变化对体系的电子输运性能有很大影响。

摘要： 本发明公开了一种常温探测磁性材料电输运性质的装置，包括底板、电磁铁、磁铁控制电源、高斯计、电流源、电压表、转台、计算机、样品托、PCB电路板和金属支撑架，所述样品托置于两块对称安装的所述电磁铁的中心区域，所述高斯计探针置于两块所述电磁铁之间，所述转台固定在所述底板上，所述转台通过内部的电机控制所述金属支撑架，所述金属支撑架与所述样品托固定连接，所述PCB电路板固定于样品托上，所述PCB电路板用于放置磁性材料样品，并用于将样品上的霍尔棒器件与所述电流源和所述电压表连接，本发明提出了一种常温探测磁性材料电输运性质的装置及测量方法，通过该装置及测量方法可表征磁性材料的反常霍尔、磁电阻和载流子迁移率等物理特性。

摘要： 本发明属于电子核心产业超导集成电路技术领域，特别涉及一种利用界面结构调控氧化铝约瑟夫森结电输运性质的方法，采用量子弹道输运理论与第一性原理结合的方法，对规则的三维Al/Al2O3/Al约瑟夫森结器件模型中Al2O3的不同终端方式及厚度对电子输运性质的影响进行模拟分析，通过分析三种不同氧化铝界面终端方式下的零偏压电导、电流‑电压曲线，及不同厚度下各种界面终端方式对电输运性质的影响，明确影响约瑟夫森结性能的微观结构因素，通过从原子尺度来对约瑟夫森结器件进行研究，能够更加清晰地认识氧化铝的界面终端方式及厚度对Al/Al2O3/Al体系电子输运性质的重要影响，为工艺上能够制备出更高质量的约瑟夫森结提供理论参考，具有较好的应用前景。

摘要： 本发明的一种高温高压原位精确测量电热输运性质的装置及方法属于高压科学与材料科学的技术领域，结构包括叶腊石(1)、氧化镁管(4)、石墨管(5)、氮化硼管(7)、电阻率测试电极(10)、NiCr‑NiSi热电偶(11)、电动势测试电极(12)等，测量步骤包括电阻率的测量、样品上下两端温度的测量、温差电动势的测量等。本发明的方法成功率高，实验重复率好，测试方法不仅适用于热电材料，还适用于测试其他导电物质的电阻率和塞贝克系数。