利用变温扫描隧道显微镜原位测量锐钛矿型TiO_(2)(001)重构表面

金属氧化物表面的催化性能主要取决于其表面原子结构,在不同的样品处理条件和催化反应过程中,表面原子结构通常会发生变化.因此,获得不同处理条件的表面原子形貌对于进一步理解复杂重构表面的催化机理具有重要意义.本文报道了氩离子刻蚀后的锐钛矿TiO_(2)(001)薄膜,在不同温度加热处理下的表面形貌演变,并使用变温扫描隧道显微镜进行了表征.实验结果表明,在不同的加热温度下,样品的表面形貌不同.热处理过程中,O原子从体相向TiO_(2)(001)表面迁移,对形成(1x4)重构过程中Ti^(2+)和Ti^(3+)态的再氧化起了重要作用.TiO_(2)(001)-(1x4)表面的原子级分辨图像显示出不对称的脊链特征,这很好地支持了TiO_(2)(001)-(1x4)重构表面的完全氧化结构模型.

Si(111)(2×1)清洁重构表面

研究了Si(111)(2×1)清洁重构表面,计算了此表面的弯曲模型和修正的π—键链模型的能带结构。结果表明,修正的π-键链模型与实验符合很好。

Si(111)-2×1重构表面的自动张量低能电子衍射研究

使用自动张量低能电子衍射研究 Ｓｉ（１１１）．２×１重构表面，对１４个垂直入射非等价衍射束的分析表明，两个不同倾斜的π键链模型的混合能使理论计算与实验Ⅳ曲线的符合程度得到显著的改善．我们认为由于表面原子较大的表面振动，表面存在“劈裂位置”．

O_2/Si(100)-2×1重构表面相互作用过程的动力学研究

对双原子分子O2与Si（100）－2×1重构表面的相互作用过程进行了动力学研究。建立了相互作用系统的LEPS势能超曲面，并在此基础上采用准经典轨迹方法计算了不同特征吸附位上的分子运动轨迹，得到了与理想表面模型相比更为合理的表面吸附特性。

由单幅图像重构表面形状的B样条变分法研究

针对 SFS(Shape From Shading)问题中的 L agrange乘子难题 ,经过 B样条插值 ,将 SFS问题的可积性、光滑性限制隐含 ,消除 L agrange乘子的不利影响 ,采用 B样条变分法解决了 SFS问题 ;并根据 B样条特殊结构 ,设计了 SFS问题变分格式的层次基变换共轭梯度加速算法 .初步的计算实例表明 ,此方法在精度、速度上有所提高 ,效果令人满意 .

Si(001)-2×1重构表面吸附锂原子的第一性原理研究

采用六层硅原子超原胞模型,基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)用广义梯度近似(GGA)和有效核势数值基函数组,模拟了锂原子在S i(001)-2×1重构表面上的吸附.模拟中采用三种不同的初始构型,优化计算结果都显示在吸附锂原子后,S i(001)-2×1重构表面的二聚物基本消失,锂原子在新表面的四个硅原子形成的空位上方时体系能量最低.同时还分析了二聚物中两个硅原子的"亲电子"性以及费米面附近态密度的变化.

基于点云数据的主成分分析重构表面算法

提出一种基于三维点云数据的主成分分析重建三维表面模型的方法,该方法利用基于主成分分析的动态聚类方法对三维扫描数据进行聚类,进而对点云数据重构—点片,研究在局部利用二维三角网构网技术构建三角网,然后在考虑局部三角网边缘一致性的基础上组合成整体三维表面模型的算法。应用实例表明,该算法能有效地完成重建物体三维表面模型。

富砷GaAs(001)-(2×4)重构表面光电发射性质

采用密度泛函理论计算了5种GaAs(001)-(2×4)重构表面的电子结构与光学性质,比较了不同GaAs(001)-(2×4)重构表面的表面能与功函数,分析了重构表面的能带结构和态密度.结果表明:β_(2)(2×4)重构表面最稳定,具有最小的功函数;重构表面处的电子向材料体内运动从而形成表面能带弯曲区;材料通过改变表面电子分布平衡偶极子产生的电势,从而消除偶极矩使表面稳定.最后分析比较了5种重构表面的吸收谱和反射谱,发现重构表面吸收系数与反射率小于体材料,透过率大于体材料,有利于光子透过表面从而激发体内电子.

半导体硅重构表面相及其相变研究

硅是推动人类文明大步前进的现代计算机技术的核心，可能在未来的计算机技术等方面起到关键作用，所以硅的研究历来就是围际重大研究领域。半导体表／界面是未来关键器件中复合结构的基础，Si（111）-7x7重构表面相又是半导体重构表面的代表，因此Si（111）-7x7重构表面相及其相变动力学现象的研究，一直是一个国际重大课题。

半导体硅重构表面相研究新进展

硅是推动人类文明大步前进的现代计算机技术的核心，硅也可能在未来的计算机技术等方面起到关键作用，所以硅的研究历来就是国际重大研究领域。半导体表／界面是未来关键器件中复合结构的基础，si（111）--7x7重构表面相又是半导体重构表面的代表，因此Si（111）-7x7重构表面相及其相变动力学现象的研究，一直是一项国际重大课题。

子连接有源可重构智能表面辅助的宽带无蜂窝网络能效优化

面对无蜂窝网络中超密集基站部署产生的高功耗问题,提出了一种基于子连接有源可重构智能表面辅助的宽带无蜂窝网络系统。考虑有源智能超表面最大功率约束、放大因子约束和基站端最大功率约束,构建了一个联合基站和可重构智能表面波束优化的能效最大化问题。由于所形成的优化问题非凸,提出了一种交替优化方案将原问题转化为多个子问题,进而利用块坐标下降、拉格朗日对偶变换、多维复二次变换等方法将每个子问题转化为凸优化问题,通过交替求解每个子问题最终获得原问题的解。仿真结果验证了所提方案的有效性。

基于可重构智能表面的二维高精度角度估计方法

可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface)因其提高频谱和能量使用效率、成本低等特点,被认为是未来无线通信和目标感知的关键性技术。RIS在平面上集成了大量低成本的无源反射元件,通过连接RIS的智能控制器,可以控制入射到这些可重构元件的信号的相位和幅度,从而重新配置入射信号的传播。波达方向(Direction of Arrival)估计问题是实现目标感知的重要组成部分,而RIS因其能够重新配置信号的特性被用来提高DOA估计的准确性。然而,在实际使用RIS时,由于元件之间的距离小于半波长而引起的互耦效应以及无法完美控制反射过程导致的反射失配(反射相位和幅度误差)等问题会严重影响RIS的性能。本文针对基于RIS系统的二维DOA估计问题,建立了考虑互耦效应和反射失配的RIS系统模型;并基于该模型,提出了一种新的二维角度估计方法用于DOA估计。该方法首先通过深度神经网络(Deep Neural Network)将RIS接收的信号进行重构,以降低互耦效应和反射失配的影响,再进一步使用非线性最小二乘法(Nonlinear Least Square)进行高精度的DOA估计。本文通过仿真验证了算法的估计性能,并与快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation)、正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit)等传统方法进行比较,结果表明相对于快速傅里叶变换、正交匹配追踪等传统方法新算法具有更好的估计性能。

可重构智能表面辅助通信系统时变级联信道估计

针对可重构智能表面(RIS)辅助通信系统时变级联信道的估计中需解决的级联信道稀疏表示、时变信道参数跟踪和信号重构等关键问题,提出了一种结合Khatri-Rao积的分层贝叶斯卡尔曼滤波(KR-HBKF)算法。该算法首先利用信道的稀疏特性,通过Khatri-Rao积和克罗内克积变换得到RIS级联信道的稀疏表示,将RIS级联信道估计问题转化为低维度的稀疏信号恢复问题。然后,根据RIS级联信道的状态演化模型,在HBKF算法的预测模型中引入了时间相关性参数,应用改进的HBKF解决时变信道参数跟踪和信号重构问题,完成时变级联信道的估计。KR-HBKF算法综合利用了信道的稀疏性和时间相关性,能以较小的导频开销获得更好的估计精度。仿真结果表明,与传统压缩感知算法相比,所提算法具有约5 dB的估计性能提升,且在不同的时变信道条件下具有更好的鲁棒性。

可重构智能表面辅助通信系统网络架构演进综述

随着无线通信技术的发展,越来越多的无线终端接入到通信系统中,对通信网络造成很大的业务承载与传输压力,尤其是障碍物严重阻挡或强信道衰落情况下,使得接收机信号以及系统频谱效率下降现象日益严峻。为了解决该问题,近年来,可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)作为一种有效的6G候选技术被提出。RIS可以通过电磁调控方式主动改变信道传输质量,从而能够解决无线通信系统频谱效率受限、信号补盲、绕障通信等现实难题。基于此,对RIS辅助通信网络架构演进进行了研究。介绍了RIS的基本概念,并对其三种基本网络架构进行了分析与对比;根据不同的信号传输类型和传输环境,对RIS辅助通信网络架构进行了分析与设计;对当前网络架构发展所面临的挑战以及未来研究趋势进行了展望,为RIS辅助通信系统性能分析、资源分配、网络优化、RIS位置部署提供帮助。

可重构智能表面辅助双功能雷达通信系统的联合波束优化

双功能雷达通信系统(DFRC)是有效解决未来网络频谱资源拥挤问题的理想技术之一,该文引入了可重构智能表面(RIS)技术,旨在提升用户的加权和速率和系统的探测性能。首先在雷达功率约束和可重构智能表面的恒定模约束以及通信的整体功率预算下,构建了通信用户的加权和速率和系统探测性能最大化的优化模型。通过联合优化基站的主动波束和可重构智能表面的无源被动波束形成,该文设计了一种有效的基于加权最小均方误差、分式规划和流形优化的交替优化算法,将非凸优化问题转化为两个子问题并利用迭代进行求解。仿真结果表明,所提方案对解决该问题的有效性和对用户加权和速率在较低迭代次数下达到收敛,并且可使用户的加权和速率上限提升0.86 bit/(s·Hz)和使系统探测更具方向性。

可重构智能表面辅助通信系统的非线性优化及实验设计

针对可重构智能表面辅助的通信系统,提出了一种智能反射表面开关选择和功率分配的联合设计方法,以改变电磁波传播环境、提高信号传输效率、减少功率消耗。首先,在保证接收端数据传输速率达到一定门限值等多个约束条件下,建立以系统能量效率最大化为目标的多维变量联合非线性优化问题,其中涉及的优化变量包括:智能反射表面开关选择、相位调整和功率分配。在开关选择方面,采用贪婪算法选择开启起主要作用的元器件,并关掉起次要作用的智能反射表面。在功率分配方面,通过求解凸优化问题得到功率分配的闭式解。基于此,设计出一种高传输速率、低功率消耗的迭代优化算法。最后,设计仿真教学实验,通过MATLAB软件,验证了所提出的联合优化算法通过改变电磁波传播环境,有效地提高了信号传输的速率和能量效率;并分析了实验中导致算法性能发生变化的机理,这也有利于帮助学生提高科研创新能力和工程实践能力。

可重构智能表面辅助的无源波束成形和信号检测

针对基于空间调制的可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)联合无源波束成形和信号检测系统中无源波束成形的非凸二次约束二次规划问题,提出了基于连续凸逼近(Successive Convex Approximation, SCA)和优化最小化(Majorization-Minimization, MM)的低复杂度算法。针对用户信息的双线性检测问题,提出自适应阻尼因子双线性广义近似消息传递(Bilinear Generalized Approximate Message Passing, BiG-AMP)算法,在保证误码率性能的同时算法具有更快的收敛速度与更低的复杂度。针对仅有0和1组成的可重构智能表面信息检测,提出基于广义近似消息传递(Generalized Approximate Message Passing, GAMP)算法的改进算法,在计算从检查节点到变量节点的消息时算法不使用GAMP算法中近似值,而直接计算信息。仿真结果表明,在降低误码率性能方面改进的GAMP算法比GAMP实现了4 dB的信噪比增益。

Cu-Al尖晶石氧化物缓释催化剂表面重构对促进甲醇重整反应性能的研究

Cu-Al尖晶石氧化物作为甲醇水蒸气重整制氢缓释催化剂,在反应过程中逐渐释放活性Cu,其催化行为与催化剂的表面结构密切相关。本研究采用酸碱溶液对固相球磨法合成的Cu-Al尖晶石催化剂进行表面处理,以期通过表面组成及结构的修饰来提高其催化性能。研究结果表明,硝酸、氨水、氢氧化钠溶液与催化剂的作用差别极大,酸处理去除了催化剂表面的Cu和Al物种,氢氧化钠溶液处理则主要去除了Al物种,氨水溶液处理作用最弱,去除了极少量的Cu和Al。伴随着Cu、Al物种的流失,催化剂表面结构重组和铜物种再分布改变了铜的缓释行为。反应性能评价结果表明,硝酸和氨水处理改善了缓释催化性能,其中,硝酸处理后的催化剂表现出更优异的催化稳定性;而氢氧化钠溶液处理不利于缓释催化性能的提高。结合反应后催化剂表征结果,阐明缓释Cu粒径大小和Cu晶粒微观结构应变对催化性能发挥着重要作用。当前工作为提高缓释催化提供了一种切实可行的方法。

融合可重构智能表面和深度强化学习的波束成形算法研究

可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)技术是一种新兴的、绿色的技术,可以有效地实现频谱和能量的高效无线通信.本文研究基站(Base Stations,BSs)与RIS的联合波束形成中总发射功率最小化问题.由于人工智能(Artificial Intelligence,AI)在处理高维数据问题和非凸模型方面的优势,本文基于深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)中的双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin Delayed Deep Deterministic policy gradient,TD3),设计一种新颖的联合波束成形算法来处理RIS辅助无线通信系统的基站总发射功率最小化问题.仿真结果表明,本文所提算法的性能优于经典的交替优化算法,并且通过本文所提算法训练得到的模型可以直接部署和调用,不需要再次重复计算.

Cu_(3)P辅助诱导Ni_(2)P电荷定向转移和表面重构以获得高效析氧活性

与助催化剂形成异质结,通过调整活性位点的电子结构和电荷输运来提高Ni_(2)P的电催化活性是一种可行的方法。本文成功构建了一种高效的Cu_(3)P/Ni_(2)P异质结催化剂,其中Cu_(3)P本身仅作为助催化剂,通过调节Ni_(2)P的电子转移和表面重构来提高电催化活性。结果表明,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下,Cu_(3)P/Ni_(2)P具有优异的析氧反应(OER)活性,过电位为213 mV。结合实验结果和理论计算可知,Cu_(3)P助催化剂可以有效调整Ni中心的电子结构,实现电荷重分布,降低反应能垒,从而显著提高OER催化活性。此外,Cu_(3)P助催化剂诱导的丰富的晶界和晶格畸变促进了表面重构,形成Ni5O(OH)9,为OER提供了有效的活性位点。本工作通过引入助催化剂构建了一种新型异质结电催化剂,为优化过渡金属磷化物的电催化性能提供了一条有效途径。