高职“模拟电子技术”教学中思政元素挖掘与融入

“模拟电子技术”课程蕴含丰富的思想政治教育资源,如何挖掘这些资源并以潜移默化的方式作用于学生思想政治教育工作,是“模拟电子技术”课程教师迫切需要解决的问题。梳理“模拟电子技术”课程所蕴含的四类典型的思政资源,体现出思政教育的政治性和时代性。根据高职学生的特点,提出了思政元素融入学生教学的四种方法,为实施教学策略提供支持。

基于声虹吸效应的薄膜声学超材料结构设计与低频吸声性能研究

针对低频噪声防治问题,本文设计了一种薄膜型声学超材料,通过引入质量块自身结构的不对称性,使其在低频范围内形成新的振动模态,实现低频范围内有效控制噪声。所设计单胞结构在200~1000 Hz的范围内存在4个完美吸声峰,吸声系数0.56以上的频带宽度达到350 Hz,平均吸声系数达到0.53。我们通过进一步优化了薄膜超材料的几何参数,并构建了超胞结构,实现声虹吸效应。通过增加不同共振频率的结构单元,使得结构与空气阻抗相匹配,在研究的低频宽带范围内,吸声峰达到10个,最大吸声系数为0.983,平均吸收系数达到0.781,有效拓宽薄膜超材料结构的吸声范围。该研究提升了声学超材料低频吸声效果,为声学超材料结构设计与优化方面提供了解决思路。

二维三角形受限势量子结构的电子能谱与波函数

基于一种非分离变量方法,讨论了三种二维三角形量子结构中的电子态,包括半等边三角形、等腰直角三角形与等边三角形,得到了精确解析的电子波函数与能级方程.以AlN半导体材料参数进行了数值计算,并讨论了这些三角形量子结构的能级结构与波函数分布特点.

六角密积晶格中紧束缚电子的能带结构

本文采用紧束缚电子模型计算六角密积晶格的能带.结果表明,六角密积晶格的能带为特殊的复数形式,产生复能带的原因是由于其独特的晶格结构导致近邻原子的对称性破缺造成的.在倒空间k z=0的平面上,实部关于k x轴和k y轴对称,而虚部则只关于k y轴对称,关于k x轴不对称,这是由直角坐标空间六角密积晶格中次近邻的两个密排层原子的不对称性决定的.本文相关研究结果既是固体物理教学内容的拓展,同时也可为分析晶体材料相关物理性质提供理论依据.

一种多振子软基体声子晶体板的低频带隙特性研究

低频噪声与振动具有波长长、穿透能力强的特点,容易对人类的生产和生活造成严重影响。针对低频噪声控制,设计了一种椭圆铅球嵌在周期孔硅橡胶基体中的声子晶体板,利用有限元方法计算了其能带结构,并讨论了低频局域共振带隙形成机理。研究了散射体的填充率、高度、旋转角度以及材料参数和预应变对声子晶体板第一带隙宽度的影响。结果表明:所设计的声子晶体板能达到低频宽带隙的特点,施加在基体板上的预拉伸应变对其第一带隙影响较小。该研究为低频减振降噪结构设计和带隙优化提供了潜在理论参考价值。

手性碳纳米管能带特性的研究

探讨手性 (chiral)单层碳纳米管 (SWNTs)电子结构的主要特点。提出了确定与Fermi能级EF=0相交或相近的子能带指数J及相关的波矢ky 值的方法。并直接从A -B效应出发 ,导出了任意手性角的SWNTs在磁场中发生金属—半导体连续转换的条件 ,同时对其能隙变化规律进行了详细讨论。

石墨化度对2.5D碳/碳复合材料在低能条件下的摩擦学性能影响

在MM-200型摩擦磨损实验机上,对2.5D编织结构的不同石墨化度的碳/碳(C/C)复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行了观察分析。结果表明:石墨化温度升高到一定值之后,可使摩擦系数下降,而试样的摩擦系数不稳定,相应磨损量也会增大。在摩擦初始时,摩擦系数呈现交错变化,随时间的推移,摩擦系数出现分化,石墨化度高的试样摩擦系数较低,当石墨化度增加50%时,磨损率增加0.05%,磨损量变化不是很大。石墨化程度以及石墨化的均匀程度都对材料的摩擦磨损性能有很大影响。

不同转速及载荷下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能

在MM-200型摩擦磨损试验机上，对3K炭布叠层结构的炭，炭（C/C）复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验，用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行观察分析。结果表明：在干摩擦条件下，随转速增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损量增大。随载荷增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损量增大。摩擦初始时主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损，润滑膜产生后主要磨损机理为疲劳磨损。炭，炭复合材料在低能条件下的磨损是正常磨损，其摩擦系数在0．1～0．2，温度在0～100℃之间。

KN_3和TIN_3的能带结构、导电性和爆炸性

首次用推厂的Hückal晶体轨道(EHCO)法计算了叠氮化钾和叠氮化亚铊的能带结构.KN_3的带隙较大(E_g=4.75eV),带宽较小(BW=0.00～0.10eV),TIN_3带隙较小(Eg=1.55～2.42eV),带宽较大(BW=0.29～0.87eV).预示TIN_3比KN_3导电性强.比较前沿轨道之间的能级差(△E)和电子在其间的跃迁性质,表明KN_3比TIN_3钝感.从电子结构层次首次阐明了金属叠氮化物导电性和爆炸性之间的关系.

Ge_2Sb_2Te_5晶体结构的第一性原理模拟

基于密度泛函理论,采用CASTEP软件对Ge2Sb2Te5亚稳态晶体进行结构优化,并比较了局部密度泛函LDA CA-PZ和广义梯度近似GGA PBE两种不同电子交换关联函数对模型晶体结构、能带、态密度、分波态密度、布居数等相关性质的影响,获得Ge2Sb2Te5亚稳态晶体结构的性质.研究发现,电子交互关联函数采用局部密度泛函LDA CA-PZ时计算体系的总能量更低,具有更好的稳定性,但该优化使晶格常数缩小,而采用广义梯度近似GGA PBE方法对GST材料的晶胞结构进行模拟获得的结果与实验结果较为吻合.亚稳态Ge2Sb2Te5的能带没有带隙,呈现典型的金属性,而对材料性质影响最大的是Te原子.

铝掺杂单壁扶手型(6,6)硅纳米管电子结构和光电性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了铝掺杂对单壁扶手型(6,6)硅纳米管电子结构和光电性质的影响。结果表明,本征态硅纳米管属于直接带隙半导体,其禁带宽度为0.42eV,而铝掺杂硅纳米管为间接带隙半导体,其禁带宽度为0.02eV。单壁扶手型(6,6)硅纳米管的价带顶主要由Si-3p态电子构成,而其导带底则主要由Si-3p态电子决定。同时通过铝掺杂,使硅纳米管的禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础。

量子点量子阱中束缚态的能级结构(英文)

在有效质量近似下,考察了一个特殊量子点量子阱体系中的电子与空穴束缚态能级结构,以CdS/HgS和ZnS/CdSe构成的量子点量子阱为例进行了数值计算。结果显示,束缚态的本征能量对量子点量子阱的尺寸依赖曲线存在一些拐点,这一结果与均匀量子点体系明显不同;对某个固定的量子点量子阱结构,随量子数n的增加,CdS/HgS量子点量子阱体系中的束缚电子态的能级间隔不是单调增加的,在某些量子数n处存在峰值,而ZnS/CdSe量子点量子阱体系中的空穴束缚态的能级间隔则是单调增加的,这是由构成量子点量子阱的材料的有效质量比率不同造成的。

空气中正方形排列的大声阻抗柱体阵列的声波禁带

采用平面波展开法,分析了一类声阻抗较大的圆柱体正方形周期排列在空气中形成的二维声子晶体声波禁带。数值计算结果表明,在柱体声阻抗远大于基体的条件下,声波禁带与柱体材料及其是否空心无关,而与柱体半径和晶格常数有关。

工艺参数对TiO_2薄膜性能的影响

研究了基本工艺参数 (如聚乙二醇的添加量和分子量、热处理制度、薄膜层数 )对溶胶凝胶法制备TiO2 薄膜性能的影响。结果表明 :添加分子量 2 0 0 0的聚乙二醇 1.0g(相对于 10 0ml溶胶 ) ,以 2℃ min的速度缓慢升温至 550℃ ,保温 1h ,制得的TiO2 10层薄膜 ,表现出分解稀醋酸的光催化活性较好。

钙钛矿型YNiO_3电子能带结构的第一性原理

采用第一性原理计算了钙钛矿材料YNiO3正交相、单斜相的电子能带结构。计算结果表明:YNiO3正交相为直接带隙,带隙大小约为0.99 eV;单斜相低能导带向费米面移动进入带隙区,与费米面相交而部分填满,使其具有金属性而导电。同时发现,Ni在正交相中只存在一种组态Ni3+,而在单斜相中则存在Ni2+和Ni4+两种不同的组态,即存在电荷歧化2Ni3+→Ni2++Ni4+。

在Au表面硫醇自组装单分子层微结构的原子力显微镜表征

利用原子力显微镜(AFM)对亚丁硫醇,正十二硫醇以及两种硫醇等摩尔混合物在Au表面的自组装单分子层的微结构进行了表征.由原子分辨的AFM图象观察到了3种单分子层的周期性排列结构,最邻近间距分别约为0.50nm、0.52nm、0.51nm,与Au(111)晶格表面上的间距为0.50nm的(3^(1/2)×3^(1/2))R30°吸附层结构排列一致、用AFM观察测量单分子层的厚度分别为0.67nm、1.60nm、1.30nm.

椭圆柱三维简立方排列声子晶体的带隙结构

用平面波法研究了椭圆钢柱与环氧树脂组成的三维简立方晶格声子晶体的带隙结构。一般情况下,椭圆柱体的横截面形状对称性越高,带隙宽度极值和中心频率越大;带隙宽度随椭圆柱体绕其中心轴旋转角度的增大而增大,但带隙中心频率随旋转角度的增大而减小;无论柱体是否旋转,通过改变柱体横截面半径都比改变柱体高度更易获得宽带隙。

Zwicker时变响度的一种计算方法

根据德国标准DIN 45631/A1,在Zwicker稳态响度模型的基础上,模拟了频域和时域掩蔽效应,通过引入一个时间常量来描述响度的动态行为,设计并基于MATLAB实现了Zwicker时变响度的计算算法。选用国内某汽车持续加速时的噪声样本为算例进行计算,计算结果与B&K公司的声品质软件Sound Quality的计算结果具有良好的一致性,从而验证了该时变噪声响度计算方法的准确性。

心材密度及弹性模量对二维局域共振型声子晶体声波禁带的影响

局域共振型声子晶体由包覆软橡胶后的钢柱周期排列在树脂中形成。本文采用平面波展开法分别计算了该声子晶体在正方形和三角形点阵下的能带结构,分析了各点阵下心材密度和弹性模量对各模态(包括Z模态和XY模态)最低完全禁带的影响。结果发现,在心材弹性模量接近橡胶弹性模量而改变时,禁带上边界变化较大。但总的来说,当心材的密度(弹性模量)增大时,各模态上下边界频率降低(升高)。同时三角形排列下禁带宽度大于正方形排列。

VO_2晶体电子结构及其掺杂的第一性原理研究

运用密度泛函平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,对二氧化钒(VO2)两种不同晶体电子结构进行了计算.研究了低温单斜晶型和高温四方晶型结构的VO2电子态密度(DOS)和能带(energyband)结构,通过分析发现,四方晶的金属性比较明显,这是由于电子态密度和能带结构分析结果表明不同特性产生的原因是V原子的3d电子贡献不同导致的.本文中我们还将部分O原子替换为F原子后对单斜晶替位掺杂进行了的计算讨论,本文的计算结果都较好地符合实验结果,表明密度泛函平面波赝势和广义梯度近似方法可以用来描述VO2的结构和性质.我们认为,这种方法应用于描述氧化物的电子结构和性质是一种新的探索.