Vol. 54, No. 11 (2005)
2005年06月05日
总论
2005, 54 (11): 4985-4988.
doi:10.7498/aps.54.4985
摘要 +
研究完整力学系统Lie-形式不变性的定义与判据，给出由Lie-形式不变性导出的Noether守恒量，Hojman守恒量和Lutzky守恒量. 举例说明结果的应用.
2005, 54 (11): 4989-4993.
doi:10.7498/aps.54.4989
摘要 +
讨论圆截面弹性细杆在黏性介质中的平面振动. 基于Kirchhoff理论，以杆中心线的Frenet坐标系为参考系，建立其动力学方程，杆中心线为任意平面曲线时，其扭转振动与弯曲振动解耦. 讨论两端固定条件下任意形状杆的平面扭转振动，以及无扭转的轴向受压直杆和圆环杆的平面弯曲振动，导出其自由振动频率和阻尼系数. 证明空间域内压杆的Lyapunov稳定性和欧拉稳定性条件为时域内渐近稳定性的充分必要条件，或无阻尼压杆的稳定性必要条件. 圆环杆平衡恒满足渐近稳定性条件.
2005, 54 (11): 4994-4998.
doi:10.7498/aps.54.4994
摘要 +
将Clifford代数所定义的双曲复空间RH和作用在双曲复空间RH上的双曲相位变换群U4(H)赋予了明确的物理意义. 双曲复空间RH同构于四维Minkowski时空，而其上的双曲相位变换群U4(H)就是四维相对论时空中的洛仑兹(Lorentz)变换群. 进一步，利用U4(H)群的复合变换性质，自然导出了四维Minkowski时空中Lorentz变换和速度变换的一般表达式. 由此，将狭义相对论中的特殊Lorentz变换作为特例包含其中.
2005, 54 (11): 4999-5002.
doi:10.7498/aps.54.4999
摘要 +
用普通Sine-Gordon的行波变换方程，提出了一种新的求解变系数Kaolomtsev-Petviashvili(KP)方程的方法，获得了变系数KP方程新的类孤波解、类Jacobi椭圆函数解和三角函数解.
2005, 54 (11): 5003-5013.
doi:10.7498/aps.54.5003
摘要 +
研究了双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体系(BEC)的自俘获现象(self-trapping). 在平均场近似下通过相平面(phase space)分析的方法研究了两种自俘获的机理：1)势阱中的粒子数在平衡位置附近振动，而相对相位随时间单调变化(running-phase); 2) 势阱中的粒子数和相对相位都在平衡点附近振动. 研究了周期调制场对自俘获现象的影响，发现发生自俘获现象的相变参数能够被周期场非常有效的调制，从而在弱相互作用BEC体系中也可以观察到自俘获现象. 还研究了多体量子涨落对自俘获现象的影响，讨论了在现有的实验条件下对凝聚体自俘获现象进行观察和周期调制.
2005, 54 (11): 5014-5017.
doi:10.7498/aps.54.5014
摘要 +
提出了利用两个偏振分束器的量子密钥分发系统，有效地解决了相位调制器的偏振依赖性问题. 以1310nm波长在通信距离为25km的光纤中实现了高密钥生成率，干涉对比度99.4%. 有效密钥生成率大于0.6kbit/s, 误码率0.5%.
2005, 54 (11): 5018-5021.
doi:10.7498/aps.54.5018
摘要 +
对带质量四极矩的静态黑洞Hawking辐射的隧穿过程进行了简单直接的推导，得到了热谱.因推导过程应用了能量守恒定律，故真正的辐射不一定是纯热的.这一结果支持了这样一种观点：隧穿的辐射携带信息是可能的.
2005, 54 (11): 5022-5026.
doi:10.7498/aps.54.5022
摘要 +
建立了电压反馈型DC-DC变换器连续运行模式下的频闪映射模型，利用离散映射方程的Jacobian矩阵的特征值分析了变换器在参数变化时不动点的失稳情况. 以具体的电压反馈型buck变换器为例， 通过理论分析与数值仿真，两者的结果具有很好的一致性，表明利用离散映射分析DC-DC变换器的稳定性是切实可行的.
2005, 54 (11): 5027-5033.
doi:10.7498/aps.54.5027
摘要 +
研究了偏置信号调制下关联分段噪声驱动的过阻尼线性系统的随机共振现象，推导出了一阶矩、二阶矩和信噪比的解析表达式. 通过对信噪比曲线的分析，发现该系统中存在三种不同形式的随机共振：传统的随机共振、真正的随机共振和广义的随机共振. 此外，数值结果还表明，加性噪声能够减弱输出的信噪比，而噪声之间的互相关强度能够使输出的信噪比增强.
2005, 54 (11): 5034-5038.
doi:10.7498/aps.54.5034
摘要 +
给出了一种预测混沌时间序列的模糊神经网络及其学习方法，给出的方法能直接从数据中提取模糊规则，经过优化得到最佳模糊规则库，并利用神经网络的自学习功能修改隶属函数的参数和网络的权值，减少了规则的匹配过程，加快了推理速度，增强了网络的自适应能力. 使用该神经网络及其学习方法对Lorenz混沌时间序列进行了预测仿真研究，试验结果表明给出的预测工具和方法是有效的.
2005, 54 (11): 5039-5047.
doi:10.7498/aps.54.5039
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对两大类常用连续混沌系统，给出了同步的充分条件，以及状态变量的演化范围，对其作了证明，从理论上分析了这些充分条件一定可实现. 作为应用，证明了时变参数混沌同步的实现充分条件，并用Chua系统仿真实现. 时变参数混沌同步通信具有强抗破译性，也给出其抗破译的仿真.
2005, 54 (11): 5048-5052.
doi:10.7498/aps.54.5048
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给出了仅仅由几个运算放大器、电容和电阻组成的一个新混沌电路. 对混沌电路的状态方程进行计算表明，该系统具有一个正的李雅谱诺夫指数，数值计算得到了此系统的混沌吸引子. 同时，对此混沌系统进行了电路实现，得到了混沌电路的吸引子，结果表明，实验结果与数值计算结果完全符合. 最后，对该混沌电路中的两个可调电阻的变化对混沌电路的影响进行了研究，结果表明可调电阻在一定范围内变化时，电路仍然保持有基本相同的混沌输出.
2005, 54 (11): 5053-5057.
doi:10.7498/aps.54.5053
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提出了基于稳定性准则的延迟非线性反馈控制混沌的方法，即SC延迟非线性反馈控制法. 通过对混沌系统的适当分离，得到一个特殊的非线性函数，并利用混沌输出信号与其延迟信号的非线性函数的差，构造了连续反馈输入干扰，以控制混沌轨到某一期望的不稳周期轨上. 该方法继承了延迟反馈控制方法的优点，实现了自-控制过程. 另外由于该方法基于线性系统的稳定性准则，保证了控制的有效性. 控制过程可随时开始，具有简便、灵活性. 给出耦合Duffing振子的例子，数值模拟结果显示了SC延迟反馈方法控制的有效性.
2005, 54 (11): 5058-5061.
doi:10.7498/aps.54.5058
摘要 +
从线性反馈同步、广义同步、耦合同步三个方面讨论了混沌系统的速度反馈同步，计算了速度反馈同步所需要满足的反馈系数的条件，并与一般意义下的位移反馈同步系数进行了比较，结果表明速度反馈系数均大幅度减小，从而降低了同步的复杂度和代价.数值仿真表明了该方法有效可行.
2005, 54 (11): 5062-5068.
doi:10.7498/aps.54.5062
摘要 +
拓展了多项式逼近理论，利用连分式法建立了混沌时间序列非线性全局预测模型，此模型替代混沌序列的动力学方程，实现对其动力学特性分析，达到预测目的. 理论分析和仿真实验表明，连分式法能够有效预测一些混沌序列，该方法预测精度高，并且能得到显式的预测表达式.
2005, 54 (11): 5069-5076.
doi:10.7498/aps.54.5069
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将基于参数展开的同伦分析法(PE-HAM)进行了推广，使之适用于谐和激励与随机噪声联合作用下的强非线性随机动力系统. 通过构造合适的同伦映射，将对强非线性随机动力系统响应的求解转化为对一组线性随机微分方程的求解. 进一步研究了受到谐和与Gauss白噪声激励的强非线性Duffing振子，由PE-HAM得到了该系统的解过程和稳态概率密度的解析表达式. 数值模拟的结果说明了PE-HAM方法的精确性.
原子和分子物理学
2005, 54 (11): 5077-5081.
doi:10.7498/aps.54.5077
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利用多体微扰理论(MBPT)计算了氦原子1snd(n=4—11)组态的１Ｄ—３Ｄ谱项分裂值.基于两种不同的模型分别计算Rayleigh-Shrdinger微扰展开式中仅含束缚态的部分和包含连续态的部分.对于束缚态，较严格地通过自洽迭代求解Hartree方程构造零级近似波函数，并利用积分处理方法对无穷项求和中的余项给出了近似算法.而对于连续态波函数，则采用简化的氢原子势模型.按照Rayleigh-Shrdinger微扰展开方法，将Rydberg态的微扰论修正计算至三级.计算表明，二级和三级微扰对谱项分裂的贡献主要来自于束缚态求和部分.单态-三重态精细结构分裂的计算结果与两组实验结果基本符合.
2005, 54 (11): 5082-5088.
doi:10.7498/aps.54.5082
摘要 +
通过自洽迭代求解Hartree方程，得到了氦原子1snl组态下的严格数值解波函数，以此构造LS耦合谱项(支项)波函数作为基矢.采用线性变分法，同时考虑交换作用和Breit-Bethe近似下的磁相互作用项，计算了氦Rydberg态10G—10M系列能级的磁精细结构，计算结果很好地符合已有的实验值.对计算方法的进一步改进提出了设想和讨论.
2005, 54 (11): 5089-5092.
doi:10.7498/aps.54.5089
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采用水热法制得表面包裹有十二烷基苯磺酸(DBS)和硬脂酸(St)的BaTiO3纳米粒子，平均粒径均为60nm左右.拉曼光谱检测结果表明，样品的确为表面包裹有表面活性剂(DBS或St)的BaTiO3纳米粒子集合体.与未包裹的相比，各光学声子模对应的拉曼振动模式峰均发生了蓝移.还发现不同的包裹体，所导致的蓝移值也不同.从纳米粒子的表面结构及包裹层的压力出发对此现象进行了定性解释和讨论.
2005, 54 (11): 5093-5097.
doi:10.7498/aps.54.5093
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在铯原子简并二能级系统中6S1/2F=4—6P3/2 F'=5 的循环跃迁上获得了电磁感应吸收(EIA)峰，并研究了轴向均匀磁场对二能级系统相干效应的影响，即存在轴向均匀磁场时，观测到在铯原子6S1/2F=4—6P3/2F'=5 跃迁频率处EIA和电磁诱导透明(EIT)的混合结构，在合适的实验条件下，其结果与Ye等(2002)的理论分析相一致.
2005, 54 (11): 5098-5103.
doi:10.7498/aps.54.5098
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利用脉宽为25ns的脉冲Nd: YAG 532 nm的激光，在8×1010W/cm2的强度下，用飞行时间质谱对CS2的激光电离过程进行了研究.观察到了较强的C2+和S2+高价离子信号，这些高价离子C2+，S2+的最可几平动能高达144 eV，112 eV.不同进样方式，激光延迟以及束源压力的实验结果表明，这些高价离子可能来源于CS2团簇的库仑爆炸过程.多光子电离引发，逆韧致吸收加热-电子碰撞电离模型可能是高价离子产生的机理.
2005, 54 (11): 5104-5108.
doi:10.7498/aps.54.5104
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介绍采用短程飞行时间吸收谱测量铯原子磁光阱(MOT) 中冷原子温度的基本原理及实验实现.与通常的飞行时间方法不同，采用短程飞行时间吸收谱来测量MOT 中冷原子云的温度.在MOT 区域正下方若干毫米处入射一束圆柱状共振探测光束(实验中对于h=3mm，5mm，8mm的情况均作了研究)，释放冷原子云，在其膨胀和自由下落过程中穿过探测光束，即可由光电探测器测得飞行时间吸收谱，由此推得MOT中冷原子的温度.
2005, 54 (11): 5109-5115.
doi:10.7498/aps.54.5109
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提出了采用四台阶相位光栅与微透镜阵列组合产生一种新颖的表面空心微光阱阵列的方案，研究了表面空心微光阱阵列的光强分布，计算了相应的光学囚禁势，并讨论了该微光阱阵列在原子分子光学中的潜在应用.研究表明当用1W的YAG激光照射时，在1cm2面积上可产生近104个空心光阱，每个光阱具有较小的囚禁体积和较大的有效光强及其强度梯度，对85Rb原子的光学囚禁势可达190μK.如此深的光阱足以囚禁冷原子或冷分子，并可用于实现全光型原子或分子玻色-爱因斯坦凝聚，甚至制备新颖的光学晶格等.
2005, 54 (11): 5116-5120.
doi:10.7498/aps.54.5116
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基于标准的Hanbury-Brown-Twiss探测方式下，研究了具有Poisson统计背景的实际单分子光子源与理想双分子系统的光子统计特性，通过比较分析二者在具有相同平均光子数n—时的Mandel参数，研究给出一种利用双光子的统计概率P(2)判别单分子的方法为P(2)2.同时研究了单分子光子源的信号/背景比对分析结果的影响.
2005, 54 (11): 5121-5125.
doi:10.7498/aps.54.5121
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原子碰撞中的取向(orientation)参数的研究为原子碰撞动力学、原子受激态结构提供了丰富的信息.散射靶原子集合可用态多极(state multipole)描述，用它可以表征受激态原子的取向参数.通过取向参数与受激原子态退激的偶极辐射光子的Stokes参数之间的关系，可以进行实验与理论的比较.本文主要研究钠原子受电子散射S→P跃迁中取向参数，根据散射理论的扭曲波近似展开计算得到的散射振幅，带入态多极，然后计算钠原子3P态取向与散射角的关系及不同入射能下受激态取向参数变化特点，并与电子-光子符合散射实验所测数据进行比较.考虑到符合散射实验的测量困难，在误差范围内，理论分析与实验结果符合得比较好.
2005, 54 (11): 5126-5129.
doi:10.7498/aps.54.5126
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采用密度泛函DFT中的B3LYP方法，选择LANL2DZ双ζ基组，优化并得到了Yn=(n=2—8)小团簇的基态平衡结构，同时计算出其电离势.结果表明，钇原子之间形成团簇最稳定的结构是倾向于平均配位数最大，其电离势没有“奇-偶”振荡或“幻数”效应，表明Yn团簇光致电离开始主要发生在Y原子局域化的4d轨道上的电子而不是在5s上.对Tomasz提出的钇团簇电离势的解析式进行合理地修正，修正后电离势解析式的计算值与实验值更接近.
唯象论的经典领域
2005, 54 (11): 5130-5138.
doi:10.7498/aps.54.5130
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研究了二维导体微粗糙面与其上方金属平板复合电磁散射特征.应用互易性原理使求解二次散射场简化为求解包含平板上的极化电流和微粗糙面散射场的积分方程，从而降低了求解难度.应用物理光学近似和微扰法分别求解了平板上的极化电流和粗糙面的电磁散射场，得到了复合散射截面计算公式并进行了数值计算.尤其对该复合模型后向耦合电磁散射结果进行了详细分析和讨论.
2005, 54 (11): 5139-5143.
doi:10.7498/aps.54.5139
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提出了一种将任意入射波束因子用矢量波函数展开的方法，根据波束在球坐标系中的展开形式，以及球谐矢量函数与非球坐标系的波矢量函数之间的关系，推导出任意入射波束在相应坐标系中的波束因子的理论表述形式.以椭球坐标系为例，介绍了将离轴的入射波束，用椭球矢量波函数展开的波束因子求解方法，此方法还可应用于柱坐标、椭柱坐标系中波束因子的求解，为研究粒子对任意入射波束的散射打下了基础.
2005, 54 (11): 5144-5148.
doi:10.7498/aps.54.5144
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基于矢量瑞利-索末菲衍射积分公式，得出了波动方程的一个解，它代表矢量非傍轴离轴高斯光束，其在自由空间的传输方程表示为解析的结果.矢量非傍轴离轴高斯光束的轴上和远场公式，矢量非傍轴高斯光束的传输方程，以及傍轴的结果都可作为一般表达式的特例而得出.研究表明，f参数对光束的非傍轴特性有重要影响，而离心参数也影响非傍轴行为.与共轴情况不同的是，对离轴情况，在y方向存在场的纵向分量.
2005, 54 (11): 5149-5156.
doi:10.7498/aps.54.5149
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星间激光通讯中，精跟踪起着十分重要的作用，而精密偏转镜(FSM)是精跟踪系统中最为关键的部件.基于光学矢量反射定律，推导得到了FSM的精确光学特性，这一特性为精跟踪控制系统提供了精确的理论依据.设计了基于FSM精确光学特性的精跟踪控制系统，对系统整定所用的单纯形法进行了两点重要改进，并对所设计的精跟踪系统进行了数字模拟，由此实现了对FSM的精确控制，提高了精跟踪系统的精确性；将光学衍射超分辨原理应用到星间激光通讯中.利用三区位相光瞳滤波器的超分辨性能，改变光学系统的点扩散函数，从而改变接收端焦平面上的光强分布.由此减小接收衍射光斑的大小，提高系统的光学分辨能力，从而提高精跟踪系统的精确性.
2005, 54 (11): 5157-5163.
doi:10.7498/aps.54.5157
摘要 +
提出利用物体的相位特征联合神经网络的方法对透明半透明三维物体进行识别.首先利用波长扫描数字全息技术和数字再现技术提取物体的相位特征，然后将物体的这些相位特征作为学习模式训练一个BP神经网络，最后利用训练好的网络对三维物体进行识别.实验表明，对于具有小尺度变化的透明半透明三维物体识别，该方法的正确识别率为100%.
2005, 54 (11): 5164-5167.
doi:10.7498/aps.54.5164
摘要 +
基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的负克尔效应，对含SESAM的五镜腔进行了理论计算和分析.结果表明，由于SESAM的负克尔效应，与没有SESAM的相比，锁模激光器的稳区在上稳区的内边缘有明显扩展，这使得激光器锁模启动的工作点更加靠近直流运转时的稳区边缘，从而获得更大的非线性因子.这说明SESAM的可饱和吸收机理具有锁模自启动效应外，其负克尔效应也有助于锁模的自启动.
2005, 54 (11): 5168-5172.
doi:10.7498/aps.54.5168
摘要 +
应用Z扫描技术，在波长为532nm、脉宽为8ns条件下，对一种新型亚酞菁配合物三-α-(2,4-二甲基-3-戊氧基)溴硼亚酞菁的三阶非线性光学特性进行了研究，结果发现，该新化合物有较强的反饱和吸收(β=3.7×10-10 m/W)效应和非线性自聚焦折射效应(n2=7.2×10-11esu)，其三阶非线性极化率χ(3)=1.1×10-11esu.分析了溴硼亚酞菁配合物特殊的锥形分子结构和重原子溴的轴向配位等因素对其三阶非线性光学性质的重要影响.
2005, 54 (11): 5173-5177.
doi:10.7498/aps.54.5173
摘要 +
通过对新合成的芴的一种具有对称性衍生物4-2-(7-(4-氨基苯乙烯基)-9，9-二(2-乙基己基)-9H-芴-2-)乙烯基)苯胺(BASF)的DMF溶液的研究，发现其具有很强三光子吸收频率上转换荧光发射特性，实验测出上转换荧光的波长范围是456—775nm，在510nm处的荧光强度与入射光强的三次方成正比.在0.03mol/L的浓度下就有明显的三光子吸收诱导的光限幅效应.非线性吸收系数和吸收截面分别为γ=4.34×10-20cm3/W2和σ3＝2.4×10-39cm6/W2.
2005, 54 (11): 5178-5183.
doi:10.7498/aps.54.5178
摘要 +
实验研究了正色散固体介质中的激光脉冲自压缩现象,证明了无需任何外加色散补偿情况下，固体透明介质中的自聚焦传输过程可使高功率飞秒激光脉冲实现时域脉冲压缩，并详细研究了输出脉冲的时域和频域特性随入射脉冲强度的演化规律.实验结果表明脉冲自压缩量随入射脉冲强度的增加呈递增趋势，然而当入射光强增大到足以引起超连续谱及锥形辐射产生时，脉冲时域形状会发生分裂.此外还发现发散光束入射情况下同样可以观察到脉冲自压缩现象.
2005, 54 (11): 5184-5188.
doi:10.7498/aps.54.5184
摘要 +
利用国内生长的低损耗双量子阱结构的可饱和布拉格反射器在掺钛蓝宝石激光器中实现了可饱和吸收体被动锁模、孤子锁模和KLM锁模状态的自启动稳定运转.当抽运功率为4.5W时，用啁啾镜进行色散补偿，获得了18fs的KLM锁模脉冲，输出功率为150mW.
2005, 54 (11): 5189-5193.
doi:10.7498/aps.54.5189
摘要 +
利用1+2维Snyder-Mitchell模型讨论了柱坐标系下光束传输过程，得到了强非局域非线性介质中光束稳定传输的拉盖尔高斯型解，即空间光孤子解，并得到了入射光束稳定传输的临界功率.图示展现了几个低阶光孤子解，并发现了强非局域非线性介质中存在圆环形光孤子.
2005, 54 (11): 5194-5200.
doi:10.7498/aps.54.5194
摘要 +
强非局域空间光孤子是指满足强非局域条件的空间孤子.在Snyder和Mitchell工作的基础上，获得了不共面对称斜入射(1+2)维强非局域空间光孤子对相互作用问题的精确解析解.结果表明，光束初始中心距离在大范围尺度内变化时，双孤子的演化都能形成类似DNA结构的稳定缠绕，这种稳定缠绕的结构与双孤子的初始相位差无关；光束中心在横截面上的投影轨迹一般是一个斜椭圆，通过改变两光束的初始中心距离和倾斜度可以控制该椭圆轨迹的变化.指出了利用(1+2)维强非局域空间光孤子的相互作用特性实现平面全光开关和全光互联的潜在可能性.
2005, 54 (11): 5201-5209.
doi:10.7498/aps.54.5201
摘要 +
利用变分法和数值模拟的方法研究了克尔型自聚焦介质平板波导中正交极化、中心重合的双光束的传输规律，得到了两光束做类孤子的“互陷”传输的条件，分析了在平板波导的线性双折射为零以及不能忽略的两种情况下“互陷”传输的特点.结果发现“互陷”传输的光束与严格意义的矢量空间孤子之间存在本质的不同.
2005, 54 (11): 5210-5217.
doi:10.7498/aps.54.5210
摘要 +
研究了金属板的上下表面附近各放置一层按周期排列的电介质小球的体系的光学性质.用多重散射法计算的结果显示金属上侧的周期性排列的电介质小球可诱发金属-电介质表面上的表面等离子激元.这些表面等离子激元的存在可通过非常尖锐的吸收峰反映出来.对于无限厚的金属板，这些吸收峰的峰值位置主要与电介质小球的周期有关，且与解析理论符合得相当好.在有限厚度的金属板中，金属板的两侧表面会产生对称和反对称的两种表面等离子激元，从而使原来在无限厚的金属表面上所出现的单一频率的表面等离子激元劈裂为双频率.由于对称和反对称的表面等离子激元模式在金属板的两侧表面均有相当强的电磁场，因而它们可导致强的电磁波穿透.通过在金属板的下侧加入玻璃球层可将表面等离子激元的电磁场引导出金属，并产生透射波.用多重散射法计算的结果证实，在此体系中由表面等离子激元所引起的透射可达到相当的强度. 对该体系中的物理机理进行了详细分析，从而能够通过调节该体系中的一些参数来控制表面等离子激元出现的频率，使强吸收峰或强透射峰出现在所希望的频率上.
2005, 54 (11): 5218-5223.
doi:10.7498/aps.54.5218
摘要 +
对啁啾光纤光栅在超长距离多波长传输系统中应用时所存在的问题进行了研究，主要分析了多波长级联的啁啾光纤光栅之间的串扰，并提出了利用相干长度法来抑制不同信道间啁啾光纤光栅串扰的方法.在此基础之上实现了基于光纤光栅色散补偿的8×10Gbit/s,1500km G.652光纤上的传输系统.
2005, 54 (11): 5224-5227.
doi:10.7498/aps.54.5224
摘要 +
将小波变换引入THz波时域光谱技术.将水蒸气的THz波时域信号通过小波变换转化为二维的时间-频率平面，得到了和文献报道数据相一致的水蒸气的吸收谱线.同时发现了THz波频谱的时域分布特性，这将有利于进一步研究THz波与物质相互作用的内在机理.
2005, 54 (11): 5228-5232.
doi:10.7498/aps.54.5228
摘要 +
在忽略高能级的自发辐射和光纤损耗的情况下，利用速率方程和传输方程理论研究了高浓度Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤放大器的增益特性，讨论了Er3+浓度、Yb3+浓度、抽运光功率、信号光功率、光纤长度对放大器增益的影响，并与单掺铒光纤放大器进行了比较.由于Yb3+的敏化作用降低了铒离子的团簇效应，减少了离子间相互作用，共掺光纤的增益和效率明显高于单掺光纤.数值计算表明，3.2cm长Er3+/Yb3+共掺光纤在980nm的20dBm(100mW)抽运功率下，1532nm处的增益可达10dB.
2005, 54 (11): 5233-5238.
doi:10.7498/aps.54.5233
摘要 +
基于Khokhlov-Zabolotkaya-Kuznetsov(KZK)方程，在频域提出了聚焦超声波在层状生物媒质中传播的理论模型，该模型计及生物媒质的吸收、非线性和边界，同时考虑声源的衍射对声传播的影响.数值研究了聚焦超声波的基波和二次谐波在层状生物媒质中的声传播，并与实验结果相比较.研究结果表明，此方法可以有效地描述聚焦超声波在层状生物媒质中的二次谐波声场.
流体、等离子体和放电
2005, 54 (11): 5239-5245.
doi:10.7498/aps.54.5239
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从麦克斯韦方程和流体理论出发，推导了填充磁化等离子体慢波结构的基本方程.在大磁场情况下，对等离子体填充盘荷波导的色散特性和耦合阻抗作了研究，结果表明填充等离子体使色散曲线上移，耦合阻抗提高.等离子体填充产生出模式谱非常丰富的周期性低频等离子体模式(TG模式).当等离子体密度增加到一定程度后，场模TM01模的频率范围和TG01模的频率范围相近，两个模式互相耦合产生出新的混合模G1,G2.如果相对论行波管工作在混合模上，将会产生新的工作机理.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2005, 54 (11): 5246-5250.
doi:10.7498/aps.54.5246
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合成了Er３Fe29-x-yCoxMy化合物(M=Cr, V, Ti, Mn, Ga, Nb )并用x射线衍射和磁测量等手段研究了它们的结构和磁性. 发现Fe基Er３(Fe,M)２９化合物结晶成哑铃对Fe-Fe无序替代的Th2Ni17型结构(P63/mmc空间群)而不能形成Nd3(Fe,Ti)２９型结构，因此其化学式也可以用Er2－n(Fe,M)17+2n (n=0.2)表示. 当Er３Fe29化合物中部分Fe原子被M原子所取代时，其居里温度均有一定程度的提高. 所有Er３(Fe,M)２９化合物在室温均为易面型各向异性. 当Er３(Fe,M)２９ (M=Cr, V)中的部分Fe原子被Co原子取代且Co原子数与Fe原子数达到一定比值时，得到一个单斜结构的新相. 磁测量表明Er３Fe19.5Co6V3.5在室温可能为单轴各向异性，在162K出现自旋重取向，其各向异性由易轴型变为易面型. 在5K下于难磁化方向磁化时观察到一个一级磁化过程(FOMP).
2005, 54 (11): 5251-5256.
doi:10.7498/aps.54.5251
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采用模式匹配和散射矩阵方法，对扫描隧道显微镜(STM)中量子点接触过程中的电导进行了计算.结果表明由量子点接触形成的纳米结构的电导呈现量子化特征，这种量子化现象随所形成的纳米结构的横向尺寸和锥角的减小而增强.而且在半导体材料中比金属中更易观察到电导量子化现象.
2005, 54 (11): 5257-5261.
doi:10.7498/aps.54.5257
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以一种新的硅微米/纳米结构复合体系——硅纳米孔柱阵列作为还原性衬底，采用浸渍技术制备出一种自支撑的金纳米薄膜，并对其表面形貌和结构进行了表征.实验表明，金纳米薄膜的制备过程是一个自终止过程.当硅纳米孔柱阵列被耗尽后，浸渍溶液中Au3+的还原反应将自行终止；同时，所形成的金纳米薄膜自动与衬底脱离并成为一种自支撑薄膜.薄膜的形成机理被归因于硅纳米孔柱阵列所具有的高的表面活性和还原性.用能量弥散x射线谱对薄膜表面化学成分分析的结果表明，如此制备的金纳米薄膜具有很强的氮吸附和氮储存能力.这一特性有可能在气体传感器、空气分离和氮纯化以及氮化合物的膜合成器等技术领域得到应用.
2005, 54 (11): 5262-5268.
doi:10.7498/aps.54.5262
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利用非共振情况下的键极化模型理论，对单壁碳纳米管的拉曼光谱强度进行了研究.考察了碳纳米管结构、入射光和散射光的偏振方向以及管轴的取向对散射光强度的影响.计算结果表明，光的偏振方向对拉曼散射强度影响较大，而手性对拉曼光谱的影响较小.针对碳管样品的实际情况，给出了无规取向碳管的拉曼散射光谱.
2005, 54 (11): 5269-5273.
doi:10.7498/aps.54.5269
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快重离子辐照聚合物材料时，由于密集电离激发在其路径上产生几纳米直径的潜径迹，径迹形貌受离子种类、离子能量等多种因素的影响.为了研究电子能损对径迹形成所起的作用，利用1.158GeV 的Fe56离子和 1.755GeV Xe136离子在室温真空环境下辐照叠层聚酰亚胺(PI)薄膜，结合傅里叶转换红外光谱(FTIR)分析技术对辐照引起的化学变化进行了测量.聚酰亚胺官能团的降解及炔基的生成是离子辐照聚合物的主要特征，在注量1×1011到6×1012/cm2范围及较宽的电子能损(dE/dX)e范围 (Fe56 离子：2.2 到 5.2 keV/nm， Xe136 离子：8.6 到 11.3 keV/nm)对官能团的断键率及炔基生成率进行了研究. 红外结果显示在实验涉及的能损范围都有炔基生成，应用径迹饱和模型对实验结果进行拟合，不同能损下的平均损伤径迹半径及炔基生成径迹半径被得到，通过热峰模型对实验结果拟合，给出了离子在聚酰亚胺中产生潜径迹的能损阈值，实验给出的径迹形貌的电子能损效应曲线与热峰模型预言走势基本一致.
2005, 54 (11): 5274-5280.
doi:10.7498/aps.54.5274
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基于多尺度协同算法，实行了统一动力学模拟方案，研究了单空位体系的位移分布与位移振荡行为、能量随时间起伏以及差分电荷密度与外部环境的影响.计算结果发现位移分布及其相关行为反映了单空位体系的量子力学效应；同时，体系总能、差分电荷密度计算则给出了外部环境的影响，反映了经典效应与量子效应的耦合.
2005, 54 (11): 5281-5287.
doi:10.7498/aps.54.5281
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针对分子动力学模拟中碳纳米管的结构优化问题，提出了一种新的优化算法.新的优化算法在遗传算法的基础上，引入了克隆选择机理和模拟退火技术.对五个典型函数的优化测试结果表明，该算法搜索过程稳定性好，可较好地实现全局最优.将其应用于碳纳米管原子结构优化，加快了能量优化速度，提高了优化质量.模拟结果说明，混合遗传算法的优化时间随原子数增加而呈线性增长.在碳纳米管原子数较多时，结构优化时间比共轭梯度法降低一个数量级左右，大大降低了系统的模拟时间.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2005, 54 (11): 5288-5292.
doi:10.7498/aps.54.5288
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利用大角重位点阵模型建立了AZ91镁合金α相［0001］对称倾斜晶界原子结构模型，应用实空间的连分数方法计算了Mg合金的总结构能，合金元素引起的环境敏感镶嵌能及原子间相互作用能，讨论了主要合金元素Al及Bi，Sb在AZ91中的合金化行为.计算结果表明，Al，Bi，Sb固溶于α相内或晶界区使总结构能都降低，起到固溶强化作用；合金元素在AZ91α相内趋于均匀分布，在晶界区易占位于三角椎上部.AZ91镁合金中加入Bi或Sb时，Bi或Sb比Al容易偏聚于晶界，从而抑制了Al在晶界的偏聚，促进基体中连续的Mg17Al12相的析出，提高AZ91合金室温性能； AZ91合金中(α相内和晶界区)主要合金元素Al和微加元素Bi，Sb都能够形成有序相Mg17Al12，Mg3Bi2或Mg3Sb2，且在晶界区形成的量大.Bi，Sb加入AZ91合金中，由于Bi，Sb抑制Al在晶界的偏聚，晶界区主要析出相为Mg3Bi2或Mg3Sb2，提高镁合金高温性能.
2005, 54 (11): 5293-5300.
doi:10.7498/aps.54.5293
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基于第一性原理全电子势线性缀加平面波方法(FPLAPW)，计算了闪锌矿结构半导体材料ZnTe，CdTe的能带结构.结合闪锌矿对称化合物的有效质量近似理论，对第一性原理的计算结果进行拟合后，得到了ZnTe，CdTe在带隙附近的电子结构.此外还讨论了晶体场分裂能、自旋-轨道相互作用的分裂能和电子、空穴的有效质量及相应的Luttinger参数，结果与实验值相符合.
2005, 54 (11): 5301-5307.
doi:10.7498/aps.54.5301
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采用基于密度泛函理论(DFT)基础上的第一性原理赝势平面波方法对MgS晶体四种构型(B1，B2，B3，B4)的体相性质进行了系统研究.计算结果表明，B1构型的晶体是间接带隙型半导体，而B2，B3和B4构型的晶体则是直接带隙型材料，其中B2构型的带隙宽度最窄，其值为0.42eV.在压力不超过200.3GPa时，B1构型的MgS 晶胞是最稳定的，当压力大于该值时，会发生B1构型到B2构型的转化.
2005, 54 (11): 5308-5313.
doi:10.7498/aps.54.5308
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采用基于第一性原理的密度泛函理论全势线性缀加平面波法，使用广义梯度近似处理交换相关势能，首先计算了β-FeSi2的电子结构及其各元素各亚层电子的能态密度，β-FeSi2的电子能态密度主要由Fe的d层电子和Si的p层电子的能态密度确定；其次通过计算不同掺杂系统的总能量确定了掺杂原子在β-FeSi2中的置换位置，在β-FeSi2中，Co置换FeⅡ位置的Fe原子，Al置换SiⅠ位置的Si原子，这种择位置换与现有的计算结果完全一致；最后计算了Fe1-xCoxSi2和Fe(Si1-xAlx)2的电子结构，对它们的电子结构特征进行了分析，并探讨了电子结构对其热电性能(塞贝克系数、电传输及热传输性能)的影响.
2005, 54 (11): 5314-5323.
doi:10.7498/aps.54.5314
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在二维正方绝缘铁磁系统基础上建立了一个磁振子-声子相互作用模型. 利用格林函数方法研究了磁振子-声子相互作用下的二维绝缘铁磁体的磁振子衰减(即-ImΣ*(1)(k)), 计算了布里渊区的主要对称点线上的-ImΣ*(1)(k).发现在布里渊区边界区域磁振子衰减很明显, 但小波矢区(kxa/π＜0.22附近)磁振子衰减非常弱, 而且温度很低时磁振子衰减有极大值. 比较了纵向声子与横向声子对磁振子衰减的影响, 也讨论了各项参数的变化对磁振子衰减的影响. 根据关系式-Im*(1)(k)=/(2τ)可以对磁振子寿命进行判断.
2005, 54 (11): 5324-5328.
doi:10.7498/aps.54.5324
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通过对有机高分子中极化子的单激发态进行研究，发现该态在外电场下呈现反向极化特征，极化规律与双激子态类似.在强电场下，反向极化消失，极化子单激发态解离为一个单极化子和一个双极化子态.
2005, 54 (11): 5329-5334.
doi:10.7498/aps.54.5329
摘要 +
采用低温烧结靶材，以电子束蒸发方法制备了掺Fe和掺Ni的Ge-Sb-Se薄膜，所制备的薄膜均为p型半导体.用AFM，UV-VIS，Hall和阻抗分析仪研究了薄膜的形貌、结构和性能.研究表明薄膜形成时的成膜离子活性大、掺杂元素与系统本征元素电负性间差值小以及一定的热处理后，薄膜的网络结构相对较完整，网络畸变较小，缺陷也较少.掺杂Fe，Ni既可参与Ge-Sb-Se薄膜成键，影响网络结构的完整性；也会在费米能级附近引入缺陷态密度，增加了对载流子跃迁的陷阱作用.与Fe掺杂相比，Ni掺杂使薄膜具有较完整的网络结构，较低的中性悬挂键浓度和在交变电场下可具有较少的极化子产生，相应粗糙度较小、光学带隙较宽、载流子迁移率较高、载流子浓度较低和薄膜介电损耗较小.
2005, 54 (11): 5335-5338.
doi:10.7498/aps.54.5335
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在有效质量近似下，使用数值矩阵对角化的方法，得到了高斯束缚势下施主中心量子点的能谱，并与简谐势相比较.结果显示施主中心量子点基态及低激发态的性质主要取决于量子点的尺寸、束缚势的强度及形状.
2005, 54 (11): 5339-5343.
doi:10.7498/aps.54.5339
摘要 +
从耦合波方程出发，利用阻抗微扰法对螺旋波纹波导的边界不规则性进行处理，得到螺旋波纹波导的一般性耦合波传输方程，及耦合系数表达式.根据螺旋波纹波导内模式耦合的规则,得出色散方程并分析其色散特性.
2005, 54 (11): 5344-5349.
doi:10.7498/aps.54.5344
摘要 +
使用实验室自制的低温近场光学显微镜研究了InGaN/GaN多量子阱发光二极管在室温和液氮 温度下的近场光学像和近场光谱，发现随着温度的降低，不仅近场光学像的光强起伏大大减 小，量子阱发光峰先蓝移后红移，而且在液氮温度下在光子能量更高的位置上出现了新的发 光峰.通过对实验结果的分析，我们将这个新出现的峰归结为p-GaN层中导带底-受主能级间 跃迁形成.
2005, 54 (11): 5350-5355.
doi:10.7498/aps.54.5350
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用第一性原理的总能计算研究了Cu(100))面的表面结构、弛豫以及氧原子的(2×22)吸附状 态.计算给出了Cu(100) (2×22)R45°-O吸附表面的结构参数，并得到了上述结构下氧吸附 的Cu(100)表面氧原子和各层Cu原子的电子态密度.计算得到的吸附表面功函数为4.58 eV ，与清洁Cu(100)表面功函数(～4.53 eV)几乎相同.吸附氧原子与最外层铜原子之间的垂直 距离约为0.02 nm，其能带结构体现出一定的金属性，同时由于Cu-O的杂化作用在费米能以 下约6.4 eV附近出现了局域的表面态.可以认为，在Cu(100) (2×22)R45°的氧吸附表面结 构下，吸附氧原子和衬底之间的结合主要来源于表面最外层铜原子与氧原子的相互作用.
2005, 54 (11): 5356-5361.
doi:10.7498/aps.54.5356
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应用计算机编程构造出了存在和不存在表面偏析的无序二元合金NixCu1-x (x=0.4)(１００)表面及(１１０)表面的原子集团模型，然后按覆盖度θ=0.5，构造 出了O吸附后的原子集团模型，应用Recursion方法计算了O在NixCu1-x(存在偏析和不存在偏析时)无序二元合金(１００)和(１１０)表面吸附的电子结构.由此 得出：1)O吸附使合金表面态密度峰降低，带宽加宽，并且表面Ni原子的d电子与吸附质O原 子的s，p电子的共价作用比Cu更强烈；2)O吸附在NixCu1-x(x=0.4) (１１０)表面比(１００)表面更稳定；3)O的吸附抑制了Cu在表面富集，且这种作用主要表 现在表面一层.
2005, 54 (11): 5362-5366.
doi:10.7498/aps.54.5362
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使用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法，研究了Nb原子链的结构稳定性和电子结构性质.计算表明，Nb原子可以形成线性链，平面之字形，二聚化以及梯子形等一系列的一 维链式结构.结果也显示，其中之字形结构最为稳定，其他结构均为亚稳的.通过第一性原理 计算的电子结构和Jahn-Teller效应，讨论了这些结构的相对稳定性以及各链式结构的电子 能带、态密度和电荷密度等性质.
2005, 54 (11): 5367-5371.
doi:10.7498/aps.54.5367
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测定了亚单层InGaAs/GaAs量子点-量子阱异质结构在5K下的时间分辨光致发光谱.亚单层量 子点的辐射寿命在500 ps 至 800 ps之间，随量子点尺寸的增大而增大，与量子点中激子的 较小的横向限制能以及激子从小量子点向大量子点的隧穿转移有关.光致发光上升时间强烈 依赖于激发强度密度.在弱激发强度密度下，上升时间为 35 ps，纵光学声子发射为主要的 载流子俘获机理.在强激发强度密度下，上升时间随激发强度密度的增加而减小，俄歇过程 为主要的载流子俘获机理.该结果对理解亚单层量子点器件的工作特性非常有用.
2005, 54 (11): 5372-5376.
doi:10.7498/aps.54.5372
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通过XPS等微观分析手段证实了磁性隧道结在高温退火后，反铁磁层中的Mn元素扩散到被钉 扎铁磁层及势垒层中，破坏了势垒层/铁磁层界面，从而导致了磁性隧道结高温退火后TMR的 下降.然而在反铁磁层和被钉扎铁磁层之间插入一层纳米氧化层后，Mn的扩散得到了抑制， 使磁性隧道结的热稳定性得以提高.
2005, 54 (11): 5377-5381.
doi:10.7498/aps.54.5377
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研究了高分子电致发光器件中阳极和阴极对三元共聚物饱和红色发光性能的影响.结果表明 ，在二元共聚基础上，引入空穴载流子传输基团可以改善器件的发光效率，对PFO-5Cz-15DB T三元共聚物,在6.5V电压下，外量子效率达到1.49％，亮度为448cd/m2，EL光 谱峰值位于657nm，色度坐标x＝0.69，y＝0.30.
2005, 54 (11): 5382-5388.
doi:10.7498/aps.54.5382
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利用正电子湮没实验，结合x射线衍射(XRD)结构分析，研究了具有混合稀土特征的(Y1 -xGdx)Ba2Cu3O7-δ系列样品. XRD 实验结果表明，半径较大的Gd离子Y位替代使得样品晶胞参数和晶胞体积增大，但所有样品 仍保持与YBa2Cu3O7-δ(YBCO)样品相同的单相正交结 构. 正电子湮没实验表明，正电子各寿命参数表现出很强的Gd替代依赖关系. 从正电子实验 结果出发，计算了Cu-O链区局域电子密度ne的变化. 结果表明，局域电子密度n e随Gd含量x的增加而减小，而超导转变温度Tc随局域电子密度ne的减小而增加，这种局域电子密度ne与超导电性的关联是与铜位替代 完全不同的，且可能是近年来人们关于混合稀土铜氧化物体系具有较高临界电流密度的原因 之一. 该研究结果为铜氧化物超导体的应用和机理研究提供了相应的正电子实验资料.
2005, 54 (11): 5389-5394.
doi:10.7498/aps.54.5389
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以NiFeNb为种子层，制备(Ni79Fe21)1-xNbx(5nm)/(Ni79Fe21) (20nm)/Ta(3nm)系列膜，并对其颗粒大小、 磁滞回线及表面粗糙度等进行测量，探讨种子层中Nb含量x对坡莫合金磁滞回线的影响.结果 表明，以NiFeNb作种子层能更好地改善坡莫合金的微结构. Nb含量为23％时的磁滞回线有最 小的最大磁能积、矫顽力.种子层影响坡莫合金磁滞回线的一个重要原因是脱附激活能等因 素造成种子层具有不同的表面粗糙度，进而使坡莫合金具有不同的微结构和磁性能.
2005, 54 (11): 5395-5399.
doi:10.7498/aps.54.5395
摘要 +
采用直流磁控溅射的方法制备了一系列(CoPt/Ag)n多层膜，然后在不同温度下 进行了退火处理，并对其结构和磁性做了初步的表征，研究了Ag的含量以及薄膜中每一单元 厚度与总厚度对退火后薄膜的结构以及磁性能的影响.结果表明，膜厚较薄时(大约20 nm)有 利于薄膜沿(001)取向生长，Ag的加入不但能够抑制CoPt晶粒的过分长大还可以诱导薄膜的( 001)取向，使退火后的薄膜在垂直于膜面方向上的矫顽力大大增强.对于特定组分为Co 40Pt43Ag17的薄膜，经600℃退火后已经显示了明显的(001) 取向，垂直于膜面方向上的矫顽力为5.6×105 A/m，饱和磁化强度为0.65T, 并 且磁滞回线具有很好的矩形度，剩磁比(s)为0.95.
2005, 54 (11): 5400-5404.
doi:10.7498/aps.54.5400
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在烧结Nd-Fe-B中，各种相的形成，添加元素原子的替代、对磁体的微结构和性能的影响以 及大多数工艺与热力学都有密切联系.Al，Cu，Ga，Sn，Zn等与B均具有正的混合焓，在主相 中的浓度都很低，与富 Nd相反应改善磁体的微结构. Zi,Ti，Nb，W，Mo，V等与Nd有很大的 正的混合焓，与B具有很大的负的混合焓，能优化磁体的微结构和稀释磁体.参考热力学，系 统讨论了各种常用添加元素对烧结Nd-Fe-B的微结构、性能和制造工艺的影响.
2005, 54 (11): 5405-5410.
doi:10.7498/aps.54.5405
摘要 +
利用脉冲激光溅射(PLD)和分子束外延(MBE)方法制备了超薄膜系统 Co/Pd/Cu(100).脉冲激 光溅射生长的单原子Pd层呈现了很好的二维生长模式.在这个Pd表面上，分子束外延生长的C o层直至12个原子层都表现了层-层生长模式.利用俄歇电子谱(AES)和低能电子衍射(LEED)研 究了该系统的表面结构.利用低温磁光克效应(MOKE)研究了系统的磁学性质.结构研究表明， Co层由于面内晶格失配应力而具有一个四方正交结构；与对比样品Co/Cu(100)的比较研究说 明Pd层的存在强烈地改善了Co膜的起始生长模式和结构.磁光克效应测量表明，Pd层的存在 改变了Co层的磁学性质.
2005, 54 (11): 5411-5416.
doi:10.7498/aps.54.5411
摘要 +
利用溶胶-凝胶法成功制备了Mg掺杂Pb0.4Sr0.6MgxTi1-xO3-x薄膜，利用x射线衍射仪对薄膜的物相和结构进行了分析， 用扫描电子显微镜对薄膜的形貌和断面等进行了观察.研究结果表明，薄膜以立方钙钛矿为 晶相，薄膜中晶相以团聚状颗粒存在，晶相含量受热处理条件和Mg的掺杂量所控制.Mg掺杂 对Pb0.4Sr0.6MgxTi1-xO3-x 薄膜晶相含量的影响与钙钛矿中的氧空位缺陷相关.在一定的掺杂范围内，由掺杂引起晶相 的晶格畸变较小时，体系掺Mg平衡了晶体内本征氧空位引入的电荷不平衡，使晶相更为稳定 ，析晶能力提高，晶体形成量随掺杂浓度的提高而提高.当掺杂浓度达到一定量时， 随着Mg 掺杂浓度增加，一方面使形成晶体时杂质浓度增加造成参与形成晶相的组成含量下降，另一 方面使进入钙钛矿结构的Mg增加，氧空位大量增加使畸变程度提高，形成的晶相不稳定，析 晶能力下降，晶体含量随掺杂Mg浓度的增加而不增反降.在相同条件下制备的Pb0.4Sr0.6MgxTi1-xO3-x薄膜中Mg掺量约为 x=0.01时，得到的钙钛矿相含量最高，本征氧缺陷所带入的正电荷和Mg引入时带入的负电荷 间达到平衡.此外，Mg的掺入还影响到析晶与热处理过程之间的关系.在高Mg掺量范围，Mg含 量越高，形成的晶相越不稳定，热处理时间越长，使热处理过程中分解的晶相量越多，随Mg 掺量越高和热处理时间越长，薄膜中晶相含量越低.
2005, 54 (11): 5417-5421.
doi:10.7498/aps.54.5417
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以十甲基环五硅氧烷和甲烷作为反应气体，采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-C VD)方法制备了k = 2.45，485℃下的热稳定性优良的SiCOH低介电常数薄膜.通过薄膜结构的 FTIR谱分析，比较了十甲基环五硅氧烷(D5)液态源和不同甲烷流量下制备的薄膜的键结构差 异，发现在沉积过程中甲烷含量的增大，一方面有利于D5源环结构的保留，另一方面有利于 薄膜中形成高密度的CHn基团.高密度碳氢大分子基团的存在降低了薄膜密度， 结合薄膜中形成的本构孔隙、低极化率Si—C键以及—OH键减少的共同作用，导致薄膜介电 常数的降低.
2005, 54 (11): 5422-5427.
doi:10.7498/aps.54.5422
摘要 +
用传统固相烧结法制备了Sr2Bi4-xDyxTi5 O18(SBDT-x, x=0—0.20)陶瓷样品. x射线衍射分析表明, 微量的Dy掺杂没有影 响Sr2Bi4Ti5O18(SBTi) 原有的层状钙钛 矿结构. 通过研究样品的介电特性, 发现Dy掺杂减小了材料的损耗因子, 降低了样品铁电- 顺电相转变的居里温度. 铁电性能测量结果表明, 随Dy含量的增加, SBDT-x系列样品的剩余 极化先增大, 后减小. 当Dy掺杂量为0.01时, 剩余极化达到最大值, 约为20.1 μC·cm-2. 掺杂引起剩余极化的变化, 与材料中缺陷浓度、内应力以及晶格畸变程度等因 素有关, 是多种作用机理相互竞争的结果. (Bi2O2)2+ 层通常被看作是绝缘层和空间电荷库, 对材料的铁电性能起关键作用. 掺杂离子进入(Bi2O2)2+层会导致铁电性能变差.
2005, 54 (11): 5428-5434.
doi:10.7498/aps.54.5428
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利用耦合张量对光折变旋光，电光，压电及弹光铋硅族氧化物晶体中光波本征模的作用，在任意晶体切割面上求解了弱耦合的矢量波耦合方程, 并利用有效耦合概念处理了非旋光晶体 中的矢量波耦合问题. 进而计算旋光和非旋光材料中信号光的增益, 并分别比较各向同性耦 合和各向异性耦合对增益的影响. 对旋光材料优化增益，并把处理结果应用于BSO和BTO晶体 . 还讨论了压电和弹光效应对(110)，(111)及(112)切割面优化增益的影响.
2005, 54 (11): 5435-5444.
doi:10.7498/aps.54.5435
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发展了拉曼散射的一个广义量子理论，它能同时说明非极性模和极性模的作用.在场论中， 光被纵光学和横光学模的拉曼散射能在一个统一的理论框架内描述.
2005, 54 (11): 5445-5449.
doi:10.7498/aps.54.5445
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对透光性良好的Cr3+:Al2O3透明多晶陶瓷的光谱性能 进行了研究，其吸收光谱中吸收峰与单晶红宝石相一致，按吸收光谱和Tanabe-Sugano能级 图，算出其晶场强度参数Dq及Racah参数B分别为1792cm-1， 689cm -1，Dq/B=2.6，陶瓷中Cr3+离子所处格位的晶体场强 比单晶弱一些，但Cr3+:Al2O3透明陶瓷仍属于强场晶 体材料；当Cr3+掺杂浓度到达0.8wt%时，陶瓷的发射谱仍保持较好的R线发射 ；随Cr3+掺杂浓度的增大，激发峰位发生“红移”.在Cr3+:Al2O3透明多晶陶瓷的荧光谱上，发现一个波长为670nm的发射峰，经激发 谱确认为Cr3+的发射峰.
2005, 54 (11): 5450-5454.
doi:10.7498/aps.54.5450
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采用低压MOCVD系统，在生长过程中使用SiNx原位淀积的方法产生纳米掩模，并 在纳米掩模上进行选区生长和侧向外延制备了GaN外延薄膜.使用拉曼光谱和光荧光的手段对 GaN外延膜中的残余应力进行了研究.研究发现，用SiNx原位淀积出纳米掩模后 ，GaN生长将由二维向三维转变，直到完全合并为止.利用拉曼光谱和光荧光谱分别研究了薄 膜中的残余应力，两者符合得很好；这种方法生长出的GaN薄膜的应力分布较传统的侧向外 延更加均匀；并且从中发现随着生长过程中SiNx原位淀积时间的增加，生长在 其上的GaN外延膜中的残余应力减小.这是因为，随着SiNx原位淀积时间的增加 ，SiNx纳米掩模的覆盖度也增大.因此侧向外延区的比例增大，残余应力随之减 小.
2005, 54 (11): 5455-5461.
doi:10.7498/aps.54.5455
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讨论了紫外光照射乙醇和水混合溶液的荧光光谱及其对应的激发光谱，认为乙醇和水分子混 合时会发生团簇形成新的分子从而成为能辐射荧光的物质.采用不同波长的紫外光照射乙醇 水溶液，计算了不同入射光的荧光量子产率，进而选取具有最高荧光效率的激励光照射不同 混合比率溶液，通过探测混合物所发射的荧光光子数目随乙醇和水混合比率的变化规律，研 究了团簇分子的可能类型，并利用荧光强度和吸收率的加和性计算了混合物的总吸收率和总 荧光光子数目，从而解释了乙醇水溶液的荧光光谱特征峰.结果可为乙醇和水分子形成的新 团簇分子研究提供实验和理论依据.
2005, 54 (11): 5462-5467.
doi:10.7498/aps.54.5462
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采用固相反应方法，制备了Er3+离子浓度为0.5 at.%，Yb掺杂浓度范围为0.0— 6.0 at.%的Er/Yb共掺激光玻璃，并对激光玻璃的吸收光谱和光致荧光光谱进行了分析.研究 结果显示，Yb3+掺杂对Er3+在980 nm附近的吸收起到了非常显著的 增强作用.在 980 nm的激光抽运下，激光玻璃在1530 nm处的光致发光强度随着Yb离子浓度 的增加而先增大后减小， 当Yb3+离子浓度为Er3+离子浓度6倍时光 致发光强度达到最大值.同时还发现了Yb3+对Er3+的光致荧光光谱 的展宽作用，并讨论了荧光光谱的展宽机理.
2005, 54 (11): 5468-5473.
doi:10.7498/aps.54.5468
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用共沉淀法制备出不同掺杂浓度的钇铝石榴石(Y3Al5O12，YAG)：Pr3+粉末.在不同温度下用同步辐射的真空紫外光(VUV)作为激发光 源测量了其发射和激发光谱.对YAG：Pr3+被VUV激发后的发光过程进行了分析， 并估算了YAG：Pr3+的声子能量、黄昆因子S及Stokes位移.当用170nm光激发样 品时，可能存在自陷激子和通过自陷激子能量传递引发的3P0发射 ，这种跃迁途径不同于用240nm和289nm两个波长激发后的跃迁途径；对Pr3+在Y AG中的4f5d能级进行了研究，从而对其4f5d组态有了一个较清晰的认识.
2005, 54 (11): 5474-5480.
doi:10.7498/aps.54.5474
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利用软x射线磁性圆二色吸收谱(XMCD)研究了Si衬底上沉积的不同厚度的Co膜的轨道磁矩和 自旋磁矩.样品是磁控溅射方法制备的，膜的厚度分别是2nm,10nm和30nm，并在表面覆盖0.8 —1nm厚的金膜防止样品的氧化.根据XMCD求和定则计算得到的轨道磁矩和自旋磁矩分别是0. 249—0.195μB(玻尔磁子)和1.230—1.734μB.随着膜厚的减小，C o原子的轨道磁矩增加，而自旋磁矩下降.轨道磁矩与总磁矩的比值由0.101上升至0.168，即 2nm膜中Co原子的轨道磁矩对总磁矩的贡献比30nm膜中Co原子的大了83%.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2005, 54 (11): 5481-5486.
doi:10.7498/aps.54.5481
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用高温熔融法合成了Ca和Ce复合填充的单相p型CamCenFexCo4-xSb12化合物，探索了两种原子复合填充对其热电性能的影 响规律.研究结果表明，填充分数相同时，Ca和Ce两种原子复合填充的p型CamCe nFexCo4-xSb12化合物的载流子浓度和电 导率介于Ca或Ce一种原子单独填充的化合物之间，且随两种原子填充分数m+n的增加而降低 ；赛贝克系数随两种原子填充总量，尤其是Ce填充分数m的增加以及温度的上升而增加；在 相同填充分数时，两种原子复合填充的p型CamCenFexC o4-xSb12化合物的晶格热导率较Ca或Ce一种原子单独填充的化合物 的晶格热导率低，当总填充分数m+n为0.3左右，且Ca和Ce的填充量大致相等时，化合物的晶 格热导率最低.p型Ca0.18Ce0.12Fe1.45Co2.55Sb12.21化合物的最大热电性能指数ZT值在750K时达到1.17.
地球物理学、天文学和天体物理学
2005, 54 (11): 5487-5493.
doi:10.7498/aps.54.5487
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介绍一种非线性时间序列分析方法——动力学相关因子指数Q(简称Q指数)，是基于相空间重 构技术的动力学指标，它能有效识别时间序列之间动力结构的异同性.利用该方法分析了几 种典型代用资料的动力学结构，发现它们的演变特征基本相似，区域和全球范围的气候同步 变化，区域气候受到全球气候系统制约.近2000年来的区域到全球气候系统有两个明显动力 结构突变期：700—900a和1300—1700a，它们所对应的环境变化可能是中世纪暖期和现代小 冰期事件.
2005, 54 (11): 5494-5499.
doi:10.7498/aps.54.5494
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气候系统的非线性、多层次性和非平稳性对气候突变的检测方法提出了较高的要求.基于t检 验将非平稳序列分割为多个不同尺度的自平稳子序列，Bernaola Galvan提出的启发式分割 算法(BG算法)，对非平稳时间序列的突变检测效果较好.在BG算法的基础上，通过理想时间 序列验证BG算法处理非平稳时间序列的有效性，并对近2000a北半球树木年轮距平宽度序列 基于不同层次的思想，检测和分析其中包含的各种尺度的气候突变事件，成功地区分不同尺 度的突变.定义的新物理量——突变密度的分析表明，自然因素作用的基础上，人为因素影 响的加剧可能导致近1000a来突变密集段和稀疏段分布失衡，这可能是全球变化的重要表现 之一.
2005, 54 (11): 5500-5503.
doi:10.7498/aps.54.5500
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利用改进的brick-wall模型推导出自旋为2的引力场对动态Vaidya-Bonner 黑洞熵的贡献， 在自然单位制中其值为A/2；这表明，当选择与标量场相同的截断因子时，其熵为标量场的2 倍，为Dirac 场的4/7.
2005, 54 (11): 5504-5510.
doi:10.7498/aps.54.5504
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分别从Kerr黑洞的经典谱和量子谱出发，建立了一个居于微正则系综理论描述的系统态密度 的不等式，并由此证明了Kerr黑洞满足统计“自举(bootstrap)”条件.其主要结论是对于由 大量Kerr黑洞组成的体系，在高能极限下，最可能的构型是一个黑洞将获得系统所有的质量 和全部的角动量，而且转动不会破坏黑洞的“自举”性质.