叠层高k栅介质中远程界面粗糙散射的理论模型

利用双子带近似,从理论上研究了远程界面粗糙散射对叠层高k栅介质MOSFET反型载流子迁移率的退化作用,模拟了叠层高k栅介质结构参数和材料参数对远程界面粗糙散射的影响。结果表明,对于精确的迁移率模型,远程界面粗糙散射必须加以考虑,另外,在设计叠层高k栅介质MOSFET时,在EOT得到满足的条件下,尽可能利用具有较高介电常数的界面层和具有较低介电常数的高k栅介质,可以减小迁移率退化。

具有分形结构的SiC/SiO_2界面的粗糙散射

用结构函数的方法建立了SiC粗糙表面的分形模型,用rms粗糙度Δ,分形维数D,以及相关长度L三个参量来刻画表面高度的自协方差函数,并提出了参数的计算方法.在此分形模型的基础上,能计算出SiC SiO2界面对沟道电子的粗糙散射.

几种粗糙散射理论对海面中频后向声散射的有效性研究

不同粗糙散射理论由于均采用了一定的近似方法,只在特定条件下才具有较好的预测准确性。本文采用PM海浪谱模型,利用积分方程法研究了几种常用粗糙散射理论对海面中频1~20 kHz后向声散射的有效性。仿真结果表明,中频频段相干散射一般远低于非相干散射,平均低约20 dB。四阶小粗糙微扰近似和小斜率近似的预测准确性最好,在频率15 kHz风速小于10 m/s的情况下,24°以上中高掠射角范围的小斜率近似和9°~64°掠射角范围的四阶小粗糙微扰近似的预测误差不超过2 dB。二阶小粗糙微扰近似整体预测精度偏低,特别是在小于20°的小掠射角和大于60°的大掠射角范围。掠射角80°以上的近垂直入射时,小粗糙微扰理论的预测结果偏高,相反Kirchhoff近似只在近垂直入射时才具有较好的准确性,中小掠射角的预测结果偏高。海上测量结果也验证了上述结论。

SiC/SiO_2界面粗糙散射对沟道迁移率影响的Monte Carlo研究

提出了一种SiC反型层表面粗糙散射的指数模型 ,并对 6H SiC反型层迁移率进行了单电子的MonteCarlo模拟 ,模拟中考虑了沟道区的量子化效应 .模拟结果表明 ,采用表面粗糙散射的指数模型能够使SiC反型层迁移率的模拟结果和实验值符合得更好 .模拟结果还反映出有效横向电场较高时表面粗糙散射的作用会变得更显著 ,电子的屏蔽效应降低了粗糙散射对沟道迁移率的影响 ,温度升高会引起沟道迁移率降低 .

海底声散射特性进展及展望

为了对海底声散射特性进行系统分析和规律总结,本文梳理了国内外有关海底声散射特性的研究进展。介绍了海底声散射的基本概念,并对界面粗糙散射及沉积物体积散射的理论模型进行了总结;从高频(>10 kHz)和中频(1~10 kHz)2个方面阐述了国内外典型海底声散射特性测量实验,同时对当前具有代表性的海底声散射实验结果进行了归纳分析。最后剖析和探讨了当前海底声散射研究中存在的问题和未来发展方向,并指出海底中频及宽掠射角声散射模型研究在水下攻防应用中尤为紧要。

大粗糙度表面激光散射特性实验研究

本文利用激光散射自动测量系统，对经喷丸处理后的钢基粗糙表面及其喷漆表面的后向激光雷达散射截面（ＬＲＣＳ）进行了测量。测量波长分别为λ＝６３３ｎｍ和λ＝９０４ｎｍ。在λ＝９０４ｎｍ，利用粗糙面电磁散射理论的基尔霍夫方法对上述样片进行了理论计算，其中将粗糙表面视为双尺度模型，根据驻留相位法和标量近似法理论计算双尺度模型随机粗糙表面的散射强度角分布。

用角相关函数识别随机粗糙面上散射目标的有限元解法

研究随机粗糙面上有散射目标时散射场求解的有限元数值方法．并提出用散射场角相关函数在非记忆线上的增强，来识别粗糙面上散射目标的存在。给出了随机粗糙面上无散射目标和有散射目标时散射场角相关函数的特征性变化。

粗糙面下方金属目标复合电磁散射的快速算法

为快速有效计算粗糙面下金属目标的复合电磁散射,提出了一种基于前后向迭代算法(FBM)和共轭梯度(CG)法的快速互耦迭代算法(CCIA)。首先建立目标与粗糙面的耦合积分方程组,并采用矩量法将其离散为矩阵方程。其次针对得到的耦合积分方程,用FBM求解粗糙面表面电流分布,用CG法求解目标表面电流分布,目标和粗糙面的相互作用通过更新两方程的激励项完成。最后,计算了高斯粗糙面下方无限长金属圆柱目标的复合电磁散射系数,当目标尺寸趋于零或目标深度趋于无穷时的结果与单独介质粗糙面相一致,验证了该数值方法的正确性;同时,讨论了不同粗糙面情况下该方法的收敛性,并分析了不同粗糙面媒质、目标尺寸和目标位置对双站散射系数的影响。

双程传输中粗糙面散射场统计特性的研究

为了研究激光散斑对目标探测的影响,采用广义惠更斯-菲涅耳原理,进行了双程传输中激光束照射远场目标时在接收平面上散斑的统计特性的理论分析,导出了汇聚光束及准直光束照射情况下散斑场的互相关函数、平均散射强度以及强度协方差的表达式。结果表明,随着波束特征半径以及传输距离的减小,会聚波束照射时接收平面上散斑场的互相关函数下降迅速,而准直波束正好相反,总体上准直波束比会聚波束下降要快得多;强度协方差函数的变化规律与互相关函数的变化规律基本一致。

粗糙体目标激光束散射场的互相关函数统计特征

依据高斯波束体目标散射特征,研究了粗糙体目标高斯波束散射场量的互相关函数统计特征。在激光波束入射下,通过数值方法讨论圆球类目标、不同半径、不同材料、不同入射波束极化等条件下,散射场量的互相关函数随散射角变化情况。数值计算结果表明:金属薄膜材料比非金属镀漆材料互相关函数量值要大,金属材料球体目标的后向散射互相关函数值较大,而非金属镀漆材料球体互相关函数值较小。材料表面的粗糙度和目标尺寸对互相关函数影响较大,而入射光的极化方式对相关函数有影响但影响较小。

粗糙面上2D目标散射的KA-CG方法

针对TE极化下粗糙面上方的目标散射问题,提出了粗糙面的基尔霍夫近似(Kirchh off Approximation,KA)计算与目标的共轭梯度法(Conjugate Gradient,CG)求解相结合的混合算法,无需数值求解粗糙面的EFIE,节省了大量的计算时间。提出目标与粗糙面的快速互耦迭代算法:每一次迭代中,首先用上次求得的目标表面场计算粗糙面的差值感应场,代入目标积分方程求解右端激励项,再用CG方法求解目标的EFIE获得新的目标表面场。多次迭代直至目标的表面感应场收敛。结合Monte-Carlo方法迭代计算了二维Gauss粗糙面上柱状目标的散射,数值分析其散射峰值的角度性分布。

非高斯粗糙面电磁散射特性的谱估计方法

计算粗糙面电磁散射特性的方法有微扰法、基尔霍夫近似法以及双尺度法,这些方法都有各自的适用范围.根据近代谱估计的原理,基于粗糙面高度起伏的谱分布特征,提出了一种用近代谱估计方法计算粗糙面电磁散射的新方法.这种方法只要了解粗糙面的Fourier频域分布,就可计算粗糙面的电磁散射特征.最后对谱估计方法和传统的几种方法进行比较,表明这种方法在一定情况下能够对粗糙面的散射特征进行分析,而且与论述类似问题的文献的结果相当吻合.

分形粗糙海面电磁散射的波束模拟法

利用波束模拟法研究了波束入射下一维分形粗糙海面的电磁散射.通过与传统的矩量法计算进行比较,避免了矩量法在数值计算时因计算机内存限制而遇到的困难,分析了波束模拟法处理粗糙面散射问题的有效性,讨论了计算精度与子波束数目、极化特性和分维的关系.

二维纹理特征指数谱粗糙面的极化散射

研究了具有纹理特征的二维指数谱粗糙面的极化散射特性。在两个方向上相关长度的比值足够大时指数谱粗糙面表现为条纹特征,而在比值接近为一时又表现为方格特征。这两种视觉特征又可以通过傅里叶变化旋转得到不同的纹理角效果。通过粗糙面的小面元积分,推导出椭圆极化入射时笛卡尔坐标系下的散射场,并得到了不同纹理特征指数谱粗糙面的极化散射。结果显示极化散射特性的研究对利用遥感信息提取粗糙面的纹理特征具有重要意义。

一种粗糙面双站散射非定常迭代算法

发展了一种残差光滑平方化共轭梯度(RSCGS)方法。通过残差光滑技术和平方化共轭梯度法的结合,使该方法既有收敛迅速的特点,同时又保持良好的收敛性质。在电磁离散矩阵方程求解计算中,该方法能加速迭代收敛和改善迭代收敛性质。最后利用该方法计算了当TE、TM高斯波束入射在高斯粗糙导体表面和复合粗糙导体表面的双站散射系数,计算结果表明了该方法的有效性。

正常金属-d波超导结中的粗糙界面散射和准粒子有限寿命效应对散粒噪声的影响

考虑到粗糙界面散射和准粒子的有限寿命效应 ,利用散射理论 ,计算正常金属 -d波超导结中的散粒噪声 .研究表明 ,粗糙界面散射和准粒子的有限寿命效应都可导致平均电流与散粒噪声功率降低 。

杂质和粗糙界面散射影响下NIS结的隧道谱和束缚态

在正常金属/绝缘层/s波超导隧道结中,考虑绝缘层中的体杂质散射以及粗糙界面散射,运用Blon-der-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论和Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程,计算系统的微分电导.计算表明:(1)电导峰的位置与绝缘层的厚度密切相关,当绝缘层厚度具有几个相干长度时,隧道谱中的能级谐振峰数目增多,从而在超导能隙内形成一些束缚态;(2)粗糙界面散射和绝缘层中的杂质散射均能有效地压低电导峰,由此可解释理论与实验间尚存的偏差.

基于GPU的并行FDTD方法在二维粗糙面散射中的应用

利用显卡(Graphics Processing Unit,GPU)加速时域有限差分(Finite-Difference Time Domain,FDTD)法计算二维粗糙面的双站散射系数,介绍了FDTD的理论公式以及计算模型.采用各向异性完全匹配层(Uniaxial Perfectly Matched Layer,UPML)截断FDTD计算区域.重点讨论了基于GPU的并行FDTD计算粗糙面双站散射系数的并行设计方案计算流程.在NVIDIA GeForce GTX 570显卡上获得了50.7×的加速比.结果表明:通过对FDTD计算粗糙面散射问题的加速,极大地提高了计算效率.

粗糙球体和锥体目标激光散射非相干分量比

为了研究激光散斑对目标探测的影响,采用物理光学近似方法,进行了平面波激光照射在粗糙球体和圆锥体目标时对散射场统计特性的理论分析,推导了粗糙体目标散射场量的二阶统计矩,数值计算了粗糙球体和锥体的非相干散射分量比随粗糙度、散射角、半径及目标材料的变化情况。结果表明,散射角的变化对粗糙球体散射非相干分量比有影响,粗糙度变大,目标的非相干分量占总散射分量的比重越大;随着粗糙球体半径变小,球体表面越粗糙;圆锥体目标散射非相干分量比的峰值位置随粗糙度变化而不同,但其峰值均位于镜反射方向上;金属类材料比非金属抛光铝材料的非相干分量比小,且半径变化与非相干分量比成正比。该研究结果可为更复杂目标激光散射特性和激光散斑探测、识别的研究提供一定的参考价值。

粗糙表面电磁散射研究

研究随机粗糙表面的电磁散射问题.在用数值方法研究粗糙表面电磁散射过程中,经常遇到大型的数值计算问题,为此本文提出一种名为"前后向"(FBMethod)的迭代方法来求解大型矩阵.该种方法的主要思想是将粗糙表面每个离散单元的感应电流分为两个部分:前向贡献和后向贡献,先计算前向贡献,再迭代求解后向贡献,其特点是收敛速度快,迭代次数少.在本文中,用此算法对粗糙表面的散射进行了计算.散射计算结果与用直接反演的计算结果进行了比较,结果表明,两种方法符合很好,证明了本文所提方法的可行性.