铁磁绝缘体中磁振子的非平衡稳态输运性质

玻色子体系中的非平衡输运过程研究是极具挑战性的工作.磁振子是玻色子,具有与电子等费米子截然不同的自旋输运行为.本文以钇铁石榴石(YIG)铁磁绝缘体为研究对象,聚焦影响稳态下YIG中磁振子非平衡输运过程的关键因素.通过将具有非零化学势μm的玻色-爱因斯坦统计函数引入到玻尔兹曼输运方程中,获得了以为幂次的输运方程严格解析表达式(当α(=-μm/(k_(B)T))<1时).结果显示,当α<<1时,我们得到了与以往研究不同的化学势μm与非平衡粒子浓度δn_(m)之间的非线性关系δn_(m)∝-α^(1/2)α-(-μm)^(1/2)α;较大时,则还须考虑其高阶项.正因这种非线性关系,导致磁振子扩散方程显著不同于电子自旋扩散特性,其由线性微分方程演变为更复杂的非线性微分方程.本文重点研究了在两种极端温度梯度(即■T~1K/mm和10^(4)K/mm)下非平衡磁振子浓度δn_(m)和化学势μm的空间分布,它们分别对应于μm的值约为-0.1μeV和-6.2meV,均满足前提条件α<1.在远离平衡态的大温度梯度分布下,本文理论计算与实验结果吻合很好.这些理论研究结果将加深人们对铁磁绝缘体中磁振子非平衡输运行为的认识.

环形碳纳米管—量子点耦合系统的介观输运(英文)

应用非平衡格林函数方法研究通过环形碳纳米管—量子点耦合系统的介观输运 .相干隧穿与环形碳纳米管和量子点各自的能级结构有强烈的依赖关系 ,阿哈郎诺夫—玻姆效应使能级周期性变化 ,隧穿电流则随磁通量作周期性振荡 .环形碳纳米管的具体纳米结构显示出金属—半导体相变特性 ,这种行为也在输出电流中体现出来 .

拓扑电路——新奇拓扑物理现象的研究平台

在过去的十年里,材料的拓扑相变以及它们的奇异物理现象在固态电子学领域掀起了研究热潮。近些年来,人们开始在其他系统中重现和模拟电子体系中的各种拓扑现象,包括冷原子气体、离子阱、光子学、声子学、机械波和电路体系。在这些体系平台中,由电感电容所组成的拓扑电路因具有高度灵活的设计自由度、高性价比、易加工和易集成的独特优势而备受关注。除此之外,在拓扑电路中可以方便地设计具有任意长程耦合、非线性、非互易、增益等效应的拓扑模型,从而实现很多在电子体系和光学体系中难以实现的非线性、非阿贝尔和非厄米的拓扑相变材料。本文作为拓扑电路领域的第一篇综述,系统性地回顾了过去六年拓扑电路领域的主要进展,重点关注其理论建模、电路设计与实验测量,并对拓扑电路与电子和光学体系中的拓扑绝缘体着重进行讨论和区别。本综述涵盖了多种不同类型的拓扑电路,包括含有非平庸边界态、高阶拓扑角模式以及外尔粒子的厄米拓扑电路,拥有拓扑节线和节点态的高维拓扑电路,具有趋肤效应和由增益/衰减导致的非厄米拓扑电路,自感应拓扑边界态的非线性拓扑电路,以及具有非阿贝尔规范场效应的拓扑电路。

过渡金属氧化物界面二维电子气及其超导电性研究

过渡金属氧化物异质界面形成的二维电子气(2DEG)因其丰富的物理性质而备受研究人员关注,其中最具代表性的是能带绝缘体LaAlO 3和SrTiO 3形成的界面.此界面高迁移率的2DEG展现出超导电性、铁磁性、超导和铁磁共存等性质,其他过渡金属氧化物界面系统也显示出高迁移率和类似的新奇量子现象.本文主要介绍过渡金属氧化物异质界面2DEG的超导电性及其研究进展,并着重展示近年来北京师范大学在本领域取得的研究成果.

La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3薄膜结构与输运性质

用磁控溅射方法在不同单晶衬底材料上制备了一系列含La2/3Ca1/3MnO3(LCMO)薄膜。当薄膜厚度大于200?,在我们实验条件下可观测到金属-绝缘体转变,且转变温度随厚度和衬底材料而变化。渗流电阻模型被用来解释薄膜材料的电输运特性,结合薄膜外延特性(晶格失配)和薄膜与衬底的相互作用,及薄膜表面、界面粗糙度的测量可知薄膜的剩余电阻、极化子的激活能、金属-绝缘体转变温度等密切与薄膜质量相关。

参数电子抽运的最新进展(英文)

评述含时散射矩阵方法和非平衡格林函数方法的参数电子抽运的一般理论 ,分析论证了这两种方法的计算公式之间的联系 ,指出该普适理论在对量子抽运行为的预言上与绝热近似理论不同 .

低纬度末证认γ射线源的起源问题的探讨

对银道面附近（｜ｂ｜ ≤ ５°）未证认的伽玛射线源和年龄小于 １０６年的银河系年轻脉冲星之间的成协的可能性进行了统计研究．结果表明，年轻脉冲星可能说明大多数未证认ＢＧＲＥＴ源，它们和超新星遗迹以及 ＯＢ星协在位置上成协．其表现为：有 ２／３是年轻射电宁静脉冲星， １／３是年轻射电脉冲星．对这些未证认γ射线源的变化性的研究发现，它们中的大部分都是不变的．同时我们预期， ＧＬＡＳＴ的空间探测将可能在银道面附近（｜ｂ｜ ≤ ５°）中检测到≈８０Ｎ１００颗射电脉冲星和≈１１００Ｎ１００颗未证认γ射线源，这里Ｎ１００是以１００年为单位的中子星生成率．

石墨烯带正常-超导结的量子输运

基于非平衡格林函数(non-equilibrium Green's function,NEGF)和密度泛函理论(density functional theory,DFT),从第一性原理出发研究Armchair型和Zigzag型的石墨烯带正常-超导结的电子输运性质,计算了缺陷对这两种正常-超导结输运性质的影响.计算表明,对无缺陷正常-超导石墨烯带,在超导能隙内,Andreev反射系数TA恰好等于正常石墨烯带的电子透射系数TN.当石墨烯带存在缺陷时,Andreev反射系数TA不再是一个常数,而在超导能隙边缘出现两个尖锐的峰,其峰值大于正常系统的电子透射系数.在超导能隙之外,Andreev反射系数TA逐渐减小为0,准粒子的正常隧穿几率T1逐渐增大,且趋于无超导下的正常系统的电子透射系数TN.不同缺陷构型对石墨烯带中载流子的输运过程影响不同.如果缺陷的存在对正常石墨烯带电子散射过程影响越大,则其对正常-超导体系中的Andreev反射和准粒子散射影响也越大.

共价键结合的石墨烯和碳纳米管三维复合材料的载流子迁移率研究

应用密度泛函理论对共价键结合的多孔石墨烯和单壁碳纳米管三维复合材料进行结构优化和能带计算,确定石墨烯和碳纳米管以共价键的形式结合.基于第一性原理计算出石墨烯二维平面上的弹性常数和形变势常数,得到石墨烯电子和空穴迁移率约为104cm2/(V·s),比完整的单层石墨烯低1个数量级.该模型可以扩展到共价键结合的碳元素三维空间结构,在未来的有机电子学领域具有广阔的发展前景.

导线非共线的分子器件输运性质的第一性原理研究

分子器件是电子器件向小体积化发展的极限,分子器件中的电子在输运过程中体现出明显的量子效应,分子导线与分子接触的位置和导线间的角度等器件结构因素都会对分子器件的输运性质产生较大的影响.迄今为止,尚未见利用第一性原理量子输运计算方法研究导线非共线的分子器件输运性质的报道.本文以金-苯(硫醇)-金结构的分子器件为例,利用基于非平衡格林函数理论和密度泛函理论的第一性原理量子输运计算方法对其输运性质进行了系统研究,特别注重于研究随着非共线导线间导线夹角角度的变化及导线和苯(硫醇)分子接触位置的不同对器件输运性质的影响.计算表明,金导线与苯(硫醇)的接触位置及导线的夹角等器件结构细节不仅能够定量地影响金-苯(硫醇)-金分子器件的电流大小,还能够定性地改变器件的输运性质,使得部分器件结构出现负微分电阻效应.研究结果对全面理解分子器件的输运性质具有一定的指导意义.

超短脉冲激光与液滴相互作用过程物理机理研究进展

超短脉冲激光与液滴相互作用在激光大气传输、光谱增强、极紫外光源以及生物医学等中扮演着重要的角色.这些应用背后涉及多个物理过程,包括等离子体的产生与演化、等离子体的能量沉积、相变和流体动力学等.经过几十年的发展,这一现象背后的物理机理研究已取得巨大进步,助力了相关实际应用的进步,尤其是激光大气传输中的雾霾清除和纳米光刻中极紫外光源的产生.本文综述了超短激光与液滴相互作用物理机理的研究进展,围绕主要物理过程展示最新的研究成果,重点阐释了液滴内部等离子体演化、液滴击穿光谱、超短脉冲激光在大气中的传输、等离子体能量沉积、相变以及液滴形变等现象背后的物理机理,并对当前研究中存在的不足进行了总结,对未来发展进行了展望.

小质量X射线双星中UV/OPT/NIR与X射线辐射的幂律相关性研究进展

小质量X射线双星系统中的辐射涵盖射电到伽马射线波段。通常认为X射线辐射来自吸积盘内区,射电辐射主要由喷流贡献,而紫外、光学以及近红外(UV/OPT/NIR)辐射可能由多种辐射机制贡献。确定X射线双星系统中UV/OPT/NIR辐射的主导机制可以对吸积过程的研究提供非常重要的信息。分析不同波段辐射流量之间的相关性是一种重要的研究方法。前人通过分析UV/OPT/NIR辐射与X射线辐射之间的幂律相关性,研究了UV/OPT/NIR辐射的主要起源。总结了不同源中存在的幂律相关性的观测结果,并介绍了用于解释UV/OPT/NIR辐射起源的理论模型。

基于蒙特卡罗方法模拟球面上60个点电荷的稳定态结构

一般性地说,根据数学对称性可知,60个带正电的点电荷在球面上所可能形成的数学结构有:截角二十面体,即足球烯C 60结构,小斜方截半二十面体结果和扭棱十二面体结构.然而,在本文中,通过基于蒙特卡罗方法模拟,计算结果表明60个带正电的点电荷在球面上所形成的结构并不是早先数学上根据对称性所给出的预期结构,而是一种全部由三角形组成的新的结构,它在能量上比其它3种结构的能量均要低.因此,通过本文的研究,计算结果展示出60个点电荷在球面上可以形成另外一种新的结构,同时该计算模拟方法也可为后续利用基于蒙特卡罗模拟方法探索研究不同的分子结构的模拟提供一种新的技能以寻找可能存在的新的结构.

利用跨海建筑测量地球半径

在数理思维训练中,测量地球半径独具魅力,从古至今,人们提出了许多别有趣味的测量方法。基于粤港澳大湾区得天独厚的地理优势,提出利用跨海建筑的高度来测量地球半径。在大湾区30公里的跨海范围内,目视观察标志性建筑,通过简单的代数和几何计算,可以得到地球半径,其精度达2%以下。通过跨海建筑的应用实例,不仅锻炼了师生的数理能力,还可以增进学生对粤港澳大湾区建设的自豪感。

丰质子核^(29)S的β延迟γ衰变研究

在兰州重离子研究装置的放射性束流线(HIRFL-RIBLL1)上,使用由三块双面硅微条探测器及环绕它的五个高纯锗探测器组成的探测器阵列,对丰质子核^(29)S的延迟衰变性质展开研究。本次实验获得了^(29)S的半衰期,为183(4)ms。首次实现了^(29)S的延迟测量,准确地获得了4条射线,得到了通过衰变布居到子核^(29)P低激发态的衰变分支比,并由此建立了^(29)S的部分衰变纲图。基于实验数据,研究了^(29)S→^(29)P/^(29)Al→^(29)Si镜像衰变过程中的同位旋对称性破缺。

ZnO单晶的KOH碱液法生长和表征(英文)

采用自发成核方法,以KOH碱液作助熔剂,在银、镍和铁坩埚中分别生长了透明、棕绿色和棕色的纤维锌矿氧化锌单晶。X射线衍射和电感耦合等离子体原子发射光谱分析表明:晶体的颜色与所含的杂质有关,这些杂质来源于所使用的坩埚。采用光致发光(photoluminescence,PL)光谱对所生长的晶体进行了表征,结果显示,从银坩埚中生长的氧化锌晶体质量较高,其室温下用325nm波长光激发的PL光谱显示381nm强的紫外发射峰。在此基础上,从200mL银坩埚中生长出了尺寸为φ3mm×34mm氧化锌晶体。

GRB 980703射电、光学和红外余辉的数值模拟研究

GRB980703有丰富的多波段余辉观测数据.特别是它的射电余辉非常明亮以至于在爆发后1000多天还能被观测到.此外,它的多波段余辉光变曲线中没有特殊的特征,也就是说没有增亮、平台、快速衰减或缓慢衰减等现象.以上这些特点使得GRB980703成为伽玛暴研究领域中一个十分难得的样本.在本文中利用GRB980703的观测数据来详细地检验伽玛暴余辉的标准火球模型,计算结果表明火球模型可以满意地解释伽玛暴多波段余辉光变曲线的行为.拟合得到的GRB980703的物理参数如下:喷流的半张角约为θ0≈0.23radian;暴周围环境介质密度约为n≈27cm?3;火球各向同性总能量约为E0≈3.8×1052ergs;伽玛暴寄主星系对视线方向的消光贡献约为AV≈2.5mag.