基于改进PSO-BP神经网络算法的半导体材料带隙宽度预测

半导体材料的带隙宽度对其性能有重要影响,准确预测带隙宽度对半导体材料的研究具有重要意义。通过密度泛函理论计算半导体材料带隙宽度通常需要耗费大量的时间且预测精度较低,因此建立了一种基于统计学方法和改进PSO-BP神经网络算法的半导体材料带隙宽度预测模型,用于提高带隙值的预测精度。该模型先通过统计学的方法对半导体材料带隙宽度数据集的特征属性进行分析和选择,而后利用改进的PSO-BP神经网络算法挖掘特征属性与带隙值之间隐含的数学关系。实验结果表明,该预测模型相比于对照模型的均方误差降低了25%以上,可靠性达到了75.15%,可广泛应用于需要大量预测半导体材料带隙宽度的场合。

光子晶体——一种新型人工带隙材料

光子晶体是近十年来才发展起来的存在光子禁带的一种新型人工材料,具有操控光子行为的独特能力,在众多领域有着广泛的用途。介绍了光子晶体的结构特征,分析了光子带隙产生的物理机理,着重介绍了光子晶体材料中存在的新现象及其应用。

光子带隙材料及亚波长微结构材料中等离子体共振导致的量子相干效应

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。

人工带隙材料的拓扑性质

近年来,人工带隙材料(如声子晶体和光子晶体)由于其优异的性能,已成为新一代智能材料的研究焦点.另一方面,材料拓扑学由凝聚态物理领域逐渐延伸到其他粒子或准粒子系统,而研究人工带隙材料的拓扑性质更是受到人们的广泛关注,其特有的鲁棒边界态,具有缺陷免疫、背散射抑制和自旋轨道锁定的传输等特性,潜在应用前景巨大.本文简要介绍拓扑材料特有的鲁棒边界态的物理图像及其物理意义,并列举诸如光/声量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应、Floquet拓扑绝缘体等相关工作;利用Dirac方程,从原理上分析光/声拓扑性质的由来;最后对相关领域的发展方向和应用前景进行了相应的讨论.

人工带隙材料研究进展与趋势

人工带隙材料有许多奇特的调控效应,其基础和应用研究受到各国政府、军方、学术机构以及产业界的高度重视。本报告对光子人工带隙材料领域国内外研究进展和趋势进行了梳理分析,并提出了我国进一步发展重点和对策建议。

一种金属——电介质复合型微波人工带隙材料

介绍了一种用铜箔和环氧玻璃布层压板复合并利用简单印刷电路技术制作的微波频段人工带隙材料,同时对其在1～20GHz频率范围内的TE表面波传输情况进行了测试.用LC模型对结果进行了分析比较.实验表明:各材料在一定频率范围内均有明显的禁带出现.

哈尔滨师范大学、光电带隙材料省部共建教育部重点实验室——王选章校长、张喜田教授及他们领导的团队

王选章，1957年10月生，博士。走近王选章教授，发现他是位对事业孜孜追求、不断探索、从未停止的人。旱在1995年他就获得黑龙江省有突出贡献中青年专家称号，1996年获国务院政府津贴，同年获国家教委——劳动人事部国家优秀归国留学人员奖，1998年获国家级有突出贡献中青年专家称号。了解王选章教授的人说，他是位可敬的人，是一个永不停止追求的人。

二维光子晶体的带隙分析

研究了三角形二维光子晶体的带隙随结构参数的变化规律。计算表明 ,对于空气柱等边三角形二维光子晶体 ,当介电常数比为 13:1时 ,最佳填充比为 0 .78,最大带宽是 0 .0 94 (Δωa/2πc) ;当填充比固定时 ,介电常数比大于 8才会有带隙出现 ,且介电常数比越大 ,带隙越宽 ;两个晶格矢量的夹角与最佳夹角偏离 60° ,向上最大达到 74°、向下最大达到 4 6°时带隙消失。

由色散材料构成的体心立方晶体的光子能带计算(英文)

计算了小球排列构成的体心立方结构的光子带隙性质 ,小球的介电函数可以是极化激元型或等离子型 .虽然在通常的介电材料体心立方结构中并不容易形成光子带隙 ,但在我们考虑的这两类情况中均发现绝对带隙 .本文中讨论的光子能带结构是由非常有效的矢量波多重散射方法计算 ,该方法可以精确地处理介电函数在界面附近的突变 .

胆甾相液晶的带隙结构及其在光电检测中的应用探讨

本文分别采用平面波展开法(Plane Wave Expansion,PWE)和有限元法(Finite Element Method,FEM)对胆甾相液晶(Cholesteric Liquid Crystals,CLCs)的带隙结构进行研究并探索其在光电检测领域的应用。通过两种方法计算的模拟结果显示,CLC具有类似于一维光子晶体的带隙结构特性,同样可以对光子进行有效的局域,这反映在实验上是具有反射或者透射能带。进一步的推导说明,这种独特的螺旋结构具有对偏振光旋转方向即手性的选择作用,此类结构只和具有相同手性的圆偏振光发生相互作用,这为圆偏振光的检测,圆偏振度的测定提供了一个非常有效的解决方案。

提供可调带隙的硅结构

可调光子带隙材料有望成为光调制器件,可应用于电信、显示和数据储存等领域。但是现有的材料呈现的不是高可调性慢响应速度,就是快响应速度低可调性。目前,美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员已设计出一种光子晶体,它能同时提供高可调性和快响应速度。他们还设计出一种由两种绝缘材料构成的列阵结构。他们把一种材料加工成柱形并嵌入另一种材料,构成一个六边形图案。根据这两种材料的介电常数以及所嵌入的柱的直径和间距,计算结果表明,这种结构应呈现一个绝对带隙,它能同时阻止横向电场偏振光和横向磁场偏振光的传播。在硅薄膜中有气孔。

何时迎来宽能带隙时代?

对于功率电子而言，宽能带隙材料能够以相同甚至更低的成本，显著改善效率、尺寸及重量等指标。简单地说，宽能带隙器件具有优胜10倍的导通和开关性能，这种性能提升对于风能和太阳能、混合动力以及电动车辆的普及是至关重要的。即便功率电子绝对成本在不断降低，其成本仍然是这类系统成本中不断增加的部分。

一维反转对称组合光子晶体结构界面态的可调性

通过电磁波在介质中的传播,以及介质与介质界面处电场和磁场的切线分量的连续条件,分别给出光在介质中传播的传输矩阵以及光在介质界面处的匹配矩阵,从而得到组合结构光子晶体总的传输矩阵,并给出其反射率.在此基础上,研究具有反转对称组合结构为(ABA)N(BAB)M的光子晶体界面态,改变介质A的折射率系数n_(a0)、参数e,厚度d_(a)和周期数N与介质B(葡萄糖溶液)的质量浓度、温度、厚度d_(b)和周期数M以及入射角的大小,给出界面态的位置和峰值大小随参数的变化曲线,并研究葡萄糖溶液质量浓度对组合结构PC_(1)+PC_(2)+PC_(1)和PC_(1)+PC_(2)+PC_(1)+PC_(2)+PC_(1)多个界面态的影响.数值计算结果表明,当改变葡萄糖质量浓度时,可改变界面态的位置和峰值大小,从而实现对界面态的调节.

一维光子晶体禁带的特点及增宽

用光学导纳特征矩阵方法研究了光波在一维光子晶体中的传播,分析了光子禁带的特点及其与一维光子晶体结构的关系,指出了增宽光子禁带的几种可行的方法。

一类新型天然结构色宝石材料的初步研究

应用光学显微镜及扫描电镜对双壳纲贝壳韧带结构色的研究表明,韧带具有非常美丽的结构色,可以做为宝石材料或收藏品。韧带结构色可能是由定向排列的纳米级文石及蛋白质纤维构成的光珊衍射引起的。韧带结构色的发现为宝石的颜色成因及光子带隙材料等研究提供了新的思路。

一维Metamaterial禁带性质的定性分析

用变容二极管制作了可调Metamaterial,基于微波网络理论,推导了这种新型复合材料的色散方程。在实验测量的基础上,分析了禁带宽度和深度与电容之间的关系。实验发现:禁带的宽度既不是随着电容的增大而增大,也不是随着电容的增大而减小,而是与二极管电容对匹配点的偏离有关,当其电容大小等于匹配电容时,偏离为零,禁带消失,电容偏离匹配点的数值越大,禁带越宽,同时也越深。理论分析表明,当二极管电容与匹配电容相等时,微波反射为零,因此禁带消失。

新型人工带隙材料和器件研究

光子带隙材料与器件的研究不仅有重要科学意义,而且对推动我国高新技术的发展具有战略意义。围绕新型光子人工带隙材料和器件,开展以重大需求为牵引的全链条攻关,在基础研究以及器件与应用研究方面取得突破性进展。本文以少层人工微结构光场调控和声子晶体的奇异能带调控、微小卫星用光子晶体激光器微推光源和基于非厄米共振耦合结构的新型无线电能传输系统3个典型成果为例,阐述基础研究与应用需求有机结合的全链条工作特点。

高性能半透明有机太阳能电池的实现途径

半透明有机太阳能电池(STOSC)能够同时发电和透光,是极具应用前景的新能源技术,未来可应用于建筑物的窗户和屋顶实现光电建筑一体化,以及农业温室和交通工具等多种领域.然而,半透明电池的能量转换效率(PCE)和平均可见光透过率(AVT)的均衡调谐仍是一个问题.理想的高性能半透明有机太阳能电池需要平衡与提高AVT和PCE,即在选择性吸收和利用非可见光谱的光子转换为电能的同时,透过可见光谱区域光子实现透光,并保持良好的审美观感和颜色纯度.本文从活性层调控策略、器件工程和多功能STOSC等多个角度,讨论和总结了实现高性能STOSC的途径,为推进该技术的研究和发展提供有益的参考和建议.

III-V族级联电池光电效率与并网发电前景浅析

提升太阳电池转换效率对降低太阳能发电成本至关重要,本文简要介绍了国内外太阳能电池的研究和应用现状,根据太阳能电池基本原理的计算结果,揭示了III-V聚光级联电池应用于光伏发电的潜力,并在级联电池材料结构方面对影响电池转换效率的因素进行了简单讨论。