摘要：基于密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的第一性原理计算方法,系统地研究了通过碳原子(C)连接的同分异构喹啉分子(C9H5N)嵌于石墨烯纳米带电极间的分子电子器件输运性质.研究结果表明:器件电流在偏压[–0.3 V,+0.3 V]范围内呈线性变化,电流在[–0.4 V,–0.9 V]和[+0.5 V,+0.8 V]范围内随着偏压的增大而减小,呈现显著的负微分电阻效应;当喹啉分子平面与石墨烯纳米带电极间存在一定夹角时,器件电流呈现明显的负微分电阻效应且与喹啉分子平面旋转方向无关,当喹啉分子平面与石墨烯纳米带电极垂直时,器件电流截止.以上研究结果得到偏压窗内透射系数积分以及零偏压下实空间电荷密度分布等的有力印证,可为设计制作基于同分异构喹啉分子电子开关和负微分电阻器件提供理论依据.

摘要：光学系统中周期调制主要是通过周期性变化的复折射率材料来实现,类似于周期驱动系统的量子隧穿行为,宇称-时间(PT)对称光学波导系统中光的传播可以通过周期调制来进行有效操控.本文设计了一种通过周期调制波导与增益型-耗散型波导交叉放置调控PT对称性的物理模型,在高频近似下讨论了周期调制对体系能谱的影响,最后结合解析和数值的方法揭示了光在非厄米四通道光学波导中的动力学演化.结果表明,与以往周期调制波导与增益型-耗散型波导平行放置的四通道光学波导体系相比,不仅可以通过周期调制调窄完全实能谱的存在范围,且可以更早地观测到实能谱.此外,调制参数变化时,四通道波导的相对光强和光学周期更为稳定.该理论研究给出了一种更为高效、稳定的调控PT对称的构型.

摘要：褶皱结构引起的周期性连续变化应变为调控二维材料电子和光电性质提供了重要手段.然而,关于褶皱状二维材料的形成机理及其对相关物性的调控研究仍缺乏理解.本文基于原子键弛豫理论和连续介质力学方法,系统研究了褶皱状单层GeSe能带结构随波长和位置的变化规律.结果表明,由于各向异性的力学性质和褶皱引起的周期性连续变化应变,褶皱状单层GeSe表现出各向异性的能带漏斗效应,激子会定向聚集在褶皱的谷区域,且聚集能力随着波长的减小而增强.此外,当波长减小至106 nm,锯齿型褶皱状单层GeSe的能带漏斗消失,而扶手椅型褶皱状单层GeSe的能带漏斗依然得以保持.这些结果为褶皱状单层GeSe在激子输运中的应用提供了理论基础,并为设计高性能基于二维材料的光电器件提供了新策略.

摘要：采用水热合成法制备合金半导体材料Mo_(1-X)W_(X)S_(2)(X为浓度),并应用扫描式电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱仪(Raman)对其形貌和晶体结构进行表征。实验结果表明,由SEM形貌测试发现,随着掺杂浓度的增加,Mo_(1-X)W_(X)S_(2)片状合金材料表面逐渐粗糙;由XRD晶体结构表征发现,随着掺杂浓度的增加,Mo_(1-X)W_(X)S_(2)的晶格常数逐渐增大;在合金材料的拉曼频移中,随着掺杂浓度的增加,Mo_(1-X)W_(X)S_(2)中A_(1g)振动模发生蓝移,而E_(2g)^(1)振动模发生红移。通过晶格结构和拉曼频移的检测和分析,证实水热合成法可制备不同浓度的Mo_(1-X)W_(X)S_(2)合金半导体材料。本方法可进一步拓展为二硫族化物合金半导体材料的批量制备方法,为合金半导体器件的制作和设计提供依据。

摘要：中性或弱酸性体系下的水系锌离子电池(AZIBs)因高安全、低成本及高能量密度等特性成为近年来研究的热点。其中,备受关注的钒基化合物具有比容量高、结构灵活多样等优点在AZIBs领域展现出了广阔的市场应用前景。主要总结了钒基材料的4种反应机制并叙述了钒基正极材料在AZIBs中的研究进展,在AZIBs中,Zn^(2+)有着较大的离子半径,随着循环的进行Zn^(2+)不断嵌入/脱出,引起材料结构的变化,从而导致活性物质从导电集流体上脱落,严重影响电池的循环寿命;钒基材料本身的导电性能较差,不利于电子的转移;钒基材料在AZIBs中的电压窗口比较窄。针对这些问题,主要从离子和分子预嵌、表面修饰和复合材料制备、缺陷设计及金属离子掺杂、自支撑电极结构设计、电解液优化等5个方面进行了总结,并对未来AZIBs钒基正极材料的研究方向进行了总结与展望。

摘要：针对水肥一体化设备营养液制备系统的非线性、时变性、时滞性、精准性等问题,设计出了自适应模糊PID (FPID)营养液制备系统控制器。通过营养液制备原理与工程应用条件,建立营养液制备过程控制系统模型,基于此模型搭建自适应模糊PID控制技术应用下营养液制备系统仿真及种植试验平台,设置PID控制对比仿真试验。试验结果表明,自适应模糊PID控制相较于PID控制,超调量降低53%,响应时间减少270 s,能够有效解决营养液制备系统存在的非线性、时变性、时滞性、精准性问题。为验证应用效果优越性,设置CK组(人工种植)、PID组(PID控制)、FPID组(自适应模糊PID控制)对比种植试验,并以CK组为基准参照组(节水率、节肥率均为0%)。其结果表明,FPID组节水率为22.62%,节肥率为15.01%,PID组节水率为17.53%,节肥率为11.69%;净光合作用效率检测验证控制效果表明,自适应模糊PID控制>PID控制>人工种植。证明自适应模糊PID (FPID)控制方法具备较好的应用优越性。

摘要：在量子网络的两个站点间通信时,一旦数据帧中出现误码就需要重新发送数据帧,此举虽然能够保证数据的正确性,但是在一定程度上增加了信道的压力、降低了通信效率。为了缓解信道压力,从量子态的复制、隐形传送的过程出发,针对现有的量子纠错电路进行分析和改进,设计出了七粒子纠缠态的量子纠错线路,七粒子纠缠态量子纠错可以纠正不多于3位量子态出现的位反转或者位相翻转错误。并对改进前后协议的效率、信道的利用率进行对比,发现改进后的纠错电路能有效提高数据传输的效率,为以后多粒子纠错提供可参考的依据。

摘要：针对由压电陶瓷驱动的微定位平台工作行程不足的问题,设计了一种基于二级杠杆机构的二自由度微定位平台。考虑到不同柔性铰链的物理特性,通过差异化的铰链组合方式来优化新型二自由度微定位平台的性能,使其具有较快响应速度和大范围输出位移。基于拉格朗日定理,构建了新型二自由度微定位平台的刚度模型,并推导了其固有频率的解析表达式。有限元仿真结果表明,该二自由度微定位平台刚度模型的误差较小,验证了刚度建模方法的准确性和可靠性。研究结果可为柔性精密微定位平台的构型设计和建模分析提供一定的理论指导。

摘要：针对参数化结构系统的响应极值问题,提出了一种适用于快速分析结构静态响应极值的计算方法。该方法在有限元模型基础上,利用减基法原理建立减缩的优化模型,并结合遗传算法快速、准确地获取结构在测点处的静态响应极值,同时,为了更贴近工程应用,在建立优化模型和设计优化步骤时,考虑了求解多测点情况下的最大静态响应极值。算例分析和结果比较,表明该方法在保证响应极值求解精度的同时,具有极大的时效性。

摘要：传统的Dammann光栅是基于标量衍射理论设计的二值相位等光强分束器件,其衍射效率的典型值为80%左右.基于严格耦合波分析理论和遗传算法,提出了一种设计亚波长结构Dammann光栅的新方法,且该新型二值相位光栅具有较高的衍射效率.同时利用自编的仿真程序包设计了多个光栅,并分析了制作误差对其衍射效率和光强均匀性的影响.仿真结果表明,用该方法所设计的Dammann光栅的衍射效率超过92%.