二维γ-GeSe基异质结的电子特性研究

二维γ-GeSe拥有类似石墨烯的优异导电特性.利用第一性原理,对二维γ-GeSe的结构和电子特性进行了研究;构建了γ-GeSe/SnSe 2异质结,结果表明该异质结是典型的Ⅱ型能带排列.在施加电场后,其带隙值会有明显的增大,但其能带排列类型保持稳定的Ⅱ型能带排列,这种特性表明此异质结具有在太阳能电池领域应用的潜力.构建的γ-GeSe/GaSe异质结具有典型的Ⅰ型能带排列,施加电场对异质结的电子结构影响甚微;但能一直保持稳定的Ⅰ型能带排列,表明该异质结在发光二极管领域和激光器中具有应用潜力.

课程思政融入大学物理的实践与探索——以狭义相对论为例

大学物理是全国高等理工院校各专业学生必修的公共基础课,其基本理论思想渗透自然科学各个领域。课程思政是思想政治教育的一种形式,它以专业课程为载体,在保证思政内容与教学目标紧密结合的前提下,将思想政治教育的内涵、要求、原则有机融入每一门具体课程中。在大学物理课程中开展思政教育,不仅能使学生掌握基本的物理理论知识,提高学生的科学素养,而且对引导学生塑造独立人格、完善道德品性、培养公共精神等方面具有重要价值。文章以狭义相对论章节为例,探索了在课程中挖掘蕴含的思政元素及课堂融入方法。通过合理设计课堂、线上线下混合教学等途径,在课程教学中更好落实知识传授和价值引领的根本任务。

大学本科生参与科研工作的重要科学意义研究

随着本科教育的不断普及,本科教育已经不再是精英教育,继续读研读博深造也成为众多大学生本科毕业后选择的重要方向之一。那么,本科阶段提前参与科研工作就显得尤为重要。因为本科生参与科研不仅对学生英语水平的提升和眼界的拓宽有着重要的意义,也对学生创新、科研能力的培养,团队精神的形成以及研究生阶段的学习等方面产生重要影响,因此,鼓励和激励本科生参与科研越来越引起国内高校的重视。

宽带近红外荧光材料InBO_(3)∶Cr^(3+)的发光性能及应用研究

近红外光谱技术在无损检测、生物成像和夜视等领域有着广阔的应用,开发一种小型化、快速响应的宽带近红外光源是其大规模应用的前提。基于近红外荧光粉的转换型发光二极管(NIR pc-LED)由于具有紧凑高效、成本低、寿命长等特点而备受关注。目前,开发高效稳定的宽带近红外发射材料成为该技术的关键。采用高温固相法合成了三方晶系的InBO_(3)∶Cr^(3+)荧光粉,在450nm蓝光的激发下,其实现了700~1100nm的宽带近红外发射。随着Cr^(3+)浓度的增加,荧光粉的发射带出现红移。得到的最佳掺杂浓度为2%Cr^(3+)(摩尔分数),其光学带隙为2.35eV,活化能ΔE为0.53eV。将荧光粉与蓝光芯片结合,构筑了具有宽带发射的NIR pc-LED器件。以该LED作为近红外光源,证实了其在生物医学成像和食品检测等领域的潜在应用前景。

基于物联网技术的智慧健康监测系统设计与实现

传统的医疗模式很难及时获取人的健康数据,不能实现对老年人健康及姿态信息的实时监控。文中以STM32F103单片机为核心控制器,采用心率血氧传感器、姿态传感器等采集身体健康数据,通过MQTT物联网协议将其上传至阿里云平台,并应用云端数据分析处理平台对身体健康数据进行实时分析和预警。系统经过测试,当用户跌倒或心率血压异常时,设备会发出警报声,提醒周围人进行救护,同时监护人手机会收到异常预警。

应用消息传递和卡尔曼模型的无线传感网定位跟踪算法

针对无线传感网系统中传感节点的定位跟踪问题,提出了一种基于消息传递和卡尔曼模型的定位跟踪算法。将目标物与多个锚节点之间的测距整理为线性混合模型,通过贝叶斯公式进行因式分解,建立因子图。假定目标物位置随时间连续移动,相邻的定位坐标之间存在潜在的缓变关系,并利用卡尔曼模型挖掘该关系,即将测距、定位和卡尔曼模型整体进行优化。在因子图中选择合适的消息更新规则,对每条边上的消息进行更新计算,形成定位跟踪算法。最后,建立虚拟和实测环境对所提算法进行数值验证。由于将测距、跟踪和卡尔曼模型融合为一个整体进行优化,相比文献中已有方法,所提定位跟踪算法在仿真环境中表现出超过2 dB的性能优势,在实测场景下也具有接近1 dB的性能增益,证明了其有效性。

MEMS微热板结构设计与仿真

微热板作为很多微机电系统(MEMS)传感器和执行器的基础结构,对器件性能影响极大,在气体传感器、燃料电池等领域都有着重要的应用。本文提出了几种悬浮式结构的微热板设计,并利用有限元分析方法(FEA),在气体传感器常用的工作温度400℃下,从热稳定性、机械稳定性、功耗和效率多方面对微热板进行了仿真,结果表明:螺旋形微热板的综合性能更好。进一步对可能影响微热板性能的多个因素,如电极电压、支撑层厚度、微加热器线宽间距比等进行了优化,获得了综合性能最优的微热板图形及参数设计。

基于弹丸定位精度分析的传感器布局优化方法

能否快速准确地对超声速弹丸在靶面上的弹着点进行定位,是影响智能报靶系统性能的核心因素。在通过建立弹丸入射模型获取弹丸入射点的过程中,传感器的布局形式对弹丸入射精度的求解至关重要。针对如何选取最佳的传感器布局方法,该文提出使用几何精度因子(GDOP)精度分析与优化算法相结合的弹丸入射精度分析方法,通过计算高精度下弹丸入射精度等号线的面积,在特定范围内寻找最佳的传感器布局形式。基于弹丸入射精度分析法进行多组理论可行性仿真实验,实际情况下进行有限入射范围仿真实验及拓展实验等,最后得出基于高精度弹丸入射定位中传感器布局的基本规律。通过多组实验验证可得,该文提出的弹丸定位精度分析法可有效地选取高精度的传感器布局方式,且最优的传感器布局均符合高精度传感器布局的基本规律。

Ti^(4+)掺杂对Ca_(3)Co_(2)O_(6)磁性和磁-介电性能的影响

本文采用溶胶-凝胶法制备了一系列Ca_(3)Co_(2-x)Ti_(x)O_(6)(x=0,0.02,0.04,0.06)多晶样品,并对他们的磁性、介电和磁介电性能进行了研究.X射线衍射结果显示少量的Ti4^(+)并未改变Ca_(3)Co_(2)O_(6)的晶体结构.虽然非磁性的Ti4^(+)离子破坏了Ca_(3)Co_(2)O_(6)的长程铁磁链并抑制了部分铁磁相互作用,使得掺杂样品的磁化强度有所降低.但磁性测量结果拟合得到的居里-外斯温度和交换常数均为正值,说明在Ti4^(+)掺杂的Ca_(3)Co_(2-x)Ti_(x)O_(6)样品中铁磁相互作用依旧是占据主导地位的.由于Ti4^(+)离子的引入,Ca_(3)Co_(2)O_(6)的自旋阻挫得到一定程度释放,抑制了Ca_(3)Co_(2)O_(6)磁化台阶的形成.Ca_(3)Co_(2)O_(6)作为一种典型的磁介电耦合材料,Ti4^(+)离子掺杂对体系自旋阻挫的释放和精细磁结构的调控也使得样品的磁介电耦合效应受到了一定程度的抑制.

基于深度学习和蛋白质语言模型的抗菌肽预测模型研究

针对目前已有抗菌肽(Antimicrobial Peptides,AMPs)预测模型的准确度(ACC)仍有待提高的问题,提出一种新的基于深度学习和蛋白质语言模型的抗菌肽预测模型DeepGlap,该模型分别采用两个蛋白质语言模型对抗菌肽序列进行特征提取,将提取的特征向量融合后输入由多层双向长短记忆网络(mBi-LSTM)、一维卷积神经网络(1D-CNN)和注意力机制组成的深度学习网络中,并进行性能评估与优化。结果表明:该模型的ACC、皮尔逊相关系数(MCC)和曲线下的面积(AUC)分别为0.739、0.489和0.81,优于已有抗菌肽预测模型的预测效果。

温度对自种子直线腔光纤激光器的影响研究

为了研究温度对光纤激光器输出性能的影响,构建了一种自种子直线腔光纤激光器。该激光器采用掺铒光纤作为腔内放大增益介质,并利用光纤布喇格光栅(FBG)和光纤环镜组成线形激光腔。通过改变腔中核心器件的温度对激光器进行了实验研究。实验结果表明:随着温度的升高,激光器波长线性增加;与FBG自身加热时激光器的输出波长变化相比,激光器波长额外红移0.05243 nm。当温度从25℃升高至55℃时,激光器输出转换效率降低了4.878%,输出功率降低了33%。

研究生课程思政构建与教学实践——以《科技论文写作》课程为例

科技论文写作是理工科研究生的必修课程,对研究生了解科研过程、科研方法、科研成果的展现形式等具有重要意义。文章介绍基于课程思政构建的主题式教学模式在《科技论文写作》课程中的教学和实践效果,从课程思政构建、教学实施、教学评价与反馈等方面进行阐述。基于思政构建的主题式教学法更能满足学生在知识目标、能力培养和价值引导方面的需求,为进入科研环节奠定坚实基础。该研究为光电信息类研究生课程的思政融入与教学模式改革提供参考。

高压下磷酸酯类离子液体1-(O,O-二乙基膦酰丙基)-3-辛基咪唑六氟磷酸盐的拉曼光谱和粘度研究

磷酸酯类离子液体1-(O,O-二乙基膦酰丙基)-3-辛基咪唑六氟磷酸盐([DPPOIM][PF6])是一种新型的润滑剂材料,本文利用拉曼光谱和自制的高压粘度测量装置对其在高压的结构、相变及粘度进行了研究。基于高压拉曼光谱结果和红宝石荧光峰峰位的分析,推断[DPPOIM][PF6]的玻璃化转变压力约为2.9 GPa,[DPPOIM][PF6]在该压力点由液态转变为玻璃态。采用自制的粘度测量装置测得[DPPOIM][PF6]高压下的粘度数据,并将粘度与压力的关系进行线性拟合,获得[DPPOIM][PF6]的玻璃化转变压力点为2.6 GPa,这与分析红宝石荧光峰获得的结果基本一致。通过研究磷酸酯类离子液体润滑剂在高压下的拉曼光谱和粘度,对于拓宽其在高压等极端条件下的应用具有非常重要的实用价值。

高温高压下叶蜡石和白云石的结构研究

叶蜡石和白云石是金刚石高温高压合成工艺中重要的辅助原材料,直接影响着高压合成过程中的设备安全及产品质量。同时,高温高压环境必然会对叶蜡石和白云石的结构性能产生重要影响。采用X射线衍射和热重分析研究了叶蜡石模具和白云石套管在高温高压使用前后的成分和结构变化。结果表明:经高温高压使用后,叶蜡石模具,包括其边角处、外侧、中部和内侧均未产生相变,与使用前具有相似的结构和热稳定性。而白云石则发生明显改变,高温高压下套管外侧的白云石会部分分解,生成CaCO3和MgCO3,而套管内侧白云石则相对稳定。但是由于高温扩散作用,石墨会扩散并在白云石套管内侧形成聚集。因此,该结果表明,高温高压使用后的叶蜡石存在再次循环使用的可能性。

共面式MEMS气体传感器微热板设计与仿真

【目的】常见膜式结构和悬浮式结构的MEMS气体传感器在垂直方向上存在寄生电场,会对气体传感器的检测信号造成一定影响。为了降低寄生电场对气体传感器性能的影响,提出了一种共面结构的MEMS气体传感器,并对其微热板进行了建模仿真及优化。【方法】利用SolidWorks对共面式MEMS气体传感器进行建模,并通过有限元分析方法从热稳定性、机械稳定性等方面对微热板进行了仿真。【结果】仿真结果表明:共面结构的微热板可以在整个气体传感器的测量区域内提供稳定、均匀的热分布,并且可以避免高温工作时微热板加热电极和气体传感器测量电极之间相互连通,为MEMS气体传感器提供优异的测量环境。【结论】共面式MEMS气体传感器不仅可以有效降低垂直方向上的寄生电场对传感器性能的影响,而且可以简化气体传感器的工艺流程。仿真结果也证明了共面结构的可行性,为实际MEMS气体传感器的设计和制备提供参考依据。

《半导体物理学》混合式教学模式探索

针对传统教学中学时有限、缺乏实践环节、考核方式单一等问题,借助爱课程、超星等线上平台,将信息技术与教育教学的深度融合,探索在《半导体物理学》教学过程中开启课堂教学为主、线上教学为辅的混合式教学模式,并就其实施过程、考核方式和改革成效等方面进行初步改革和实践。

改进型迈克尔逊干涉仪测量溶液变温折射率

将单片机、摄像头、步进和减速电机等模块添加到传统的迈克尔逊干涉仪上进行改进,基于Open CV图像识别技术进行干涉条纹识别,使用改进后的迈克尔逊干涉仪测量乙醇溶液在不同温度下的折射率,并拟合出折射率与温度的关系式。实验验证,改进后的装置使用方便,测量准确。拟合后的曲线较好地反映乙醇溶液折射率随温度的变化关系,可以为科教、工业等领域提供数据参考。

新工科背景下大中物理有效衔接教学探讨--以光电效应为例

大学物理课程作为高校理工专业学生的重要基础课程,在培养具有科学素养、探索精神和创新能力的高素质复合型人才方面具有重要作用。中学物理给学生学习大学物理奠定了坚实的理论基础,但两者教学方法和学习方法不同,给大学物理的学习带来一定的困难。文章以光电效应为例,在教学内容上进行拓展和挖掘,避免讲解重复内容从而提高学生学习兴趣;同时还要从教学及考核方式上进行改革,转变学生的学习和思维习惯,从而实现大中物理教学的有效衔接。

大数据在本科教学中的应用研究

大数据的迅猛发展深刻地影响各个领域,教育领域也同样受益。尤其是大数据在本科教学中的应用,成为当前教育界的热点话题。本科教学是高等教育的重要组成部分,在教学中需要对学生的综合素养和专业技能进行进一步培养,通过应用大数据技术能够为学生提供更多的学习资源,使教师的教学设计更加新颖有效,通过收集分析海量的学生数据,教育工作者能够对学生进行全面了解,为教师开展个性化教学提供依据,能够更好地满足本科学生的学习特点,提高教学效果和学习成果。本文主要探究大数据应用于本科教学的意义以及具体应用,希望为教育工作者提供灵感。

《半导体物理学》课程教学改革探讨

《半导体物理学》是高等院校材料物理类专业的主要专业课程之一,该课程涉及的知识内容繁多,理论性和系统性也较强,因此对大多数学生而言该课程学习起来具有一定难度。另外,因课时限制等因素,不少教师在该课程的教学过程当中普遍还存在着讲解不够深入,所讲解内容枯燥乏味,因而导致学生普遍学习兴趣不是很高,求知欲望不是很强,这就使得在该课程学习完成后学生对相关知识掌握不够牢靠。基于以上问题,本论文深入探讨了在当前的教育模式下,教师如何从改变授课方式,合理分配不同内容的授课时间,理论与实践结合等方面进行课程教学改革的方式方法,以不断提高《半导体物理学》的教学质量。