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关键词： 压电体   超晶格   声子极化激元   周期结构材料   材料物理   材料化学  

摘要： 人们对周期结构材料的研究方兴未艾。晶体中的周期势使在其中传播的电子形成能带结构，同样，在人工微结构材料中传播的光子或声子也形成能带结构。在人工微结构材料中，不同物理参数的调制产生互异的物理性能。我们知道，非线性光学系数的调制对应着准位相匹配频率转换的应用；介电常数的调制对应着光子带隙的形成；声阻抗(声波相速度大小与材料密度的乘积)的调制对应着声子带隙的形成。如果人工微结构材料中的压电系数受到调制，则对应于哪种物理过程，产生哪些新的物理效应?本文以压电体超晶格为例，阐述其中电磁波与极性体超晶格振动模相耦合形成声子极化激元的过程及其新的物理性能。\n 极化激元因其奇特的性能和潜在的应用而倍受关注。它不但具有光子带隙，即通常所称的剩余辐射带，同时还存在群速度异常现象。压电体超晶格中，还会在此基础上产生一些新的物理现象。本文从理论与实验两个方面对压电体超晶格中的声子极化激元进行了研究，主要方法与结果如下：\n 一，研究方法：研究宏观物理现象时，涉及的是一些宏观物理量，研究压电体超晶格时也是这样，在不涉及微观效应时我们可将它作为连续介质来处理。从麦克斯韦方程、声场运动方程以及压电本构关系出发，我们在理论上揭示了压电体超晶格中传播的电磁波与超晶格振动的耦合形成声子极化激元的效应。采用平面波展开法、转移矩阵法以及解析法计算了压电体超晶格中声子极化激元的色散关系，这几种方法所获得的结果相互印证，同时它们各有所长，互补的结果为我们对这一物理效应的全面与深入的认识提供了充分的源泉。\n 二，压电体超晶格中声子极化激元的物理效应：1，压电体超晶格中，沿着垂直于界面方向的周期性压电调制导致了色散关系图中微小布里渊区的出现，产生声子折叠效应。正因为声子折叠效应才使得准动量守恒定律有可能得到满足。在色散关系图中表现为光子色散曲线能够与声学声子的折叠支相交，在交点处声子与光子具有相同的频率与波矢值。没有这种折叠效应或者是超晶格材料不具有压电效应，则光子都不可能与声学声子发生相互作用，产生声子极化激元。也正是因为压电体超晶格中声子极化激元的上述形成条件，不同于离子晶体中声子极化激元的形成条件，使它们有所区别。比如在色散关系中表现为压电体超晶格中的每一阶声子极化激元由三支曲线组成，形成两个分裂的带隙；而离子晶体中的声子极化激元由两支曲线组成，形成一个带隙。\n 2，离子晶体中的声子极化激元只能由横向光学声子与光子耦合形成，在压电体超晶格中，不但横向超晶格声子能够与光子耦合形成声子极化激元，而且还存在纵向超晶格声子与光子耦合形成的声子极化激元。在本质上，离子晶体中由晶格振动产生正负离子的电偶极矩，这一极化可以与电磁波相互作用，在固有振动频率处产生共振；而在压电体超晶格中，超晶格振动经由压电效应引起束缚电荷的电极化，其中横向电极化与电磁波相互作用。由于压电效应的各向异性，横超晶格振动与纵超晶格振动都可能引起横向电极化，这就是表现为出现纵声子能够与光子耦合形成声子极化激元的原因。我们在详细讨论这一微观机制的基础上，描绘出了压电体超晶格的电极化与电磁波的耦合模型。\n 3，从压电体超晶格中声子极化激元的复色散关系图可以看出，上带隙中的波矢值为纯虚数，而下带隙中的波矢值为复数，即既有实部又有虚部。无论波矢值是纯虚数还是复数，都是倏逝波的表征，意味着波的衰减。在上下带隙中间一段很窄的频率范围中，波矢值为实数，入射电磁波反射率的计算结果显示了在这一极窄频段存在谐振透射的有趣现象。\n 4，人工微结构能够根据实际应用的需要进行调制，可以对不同的物理量进行调制，结构可以是一维、二维或者三维，可以具有周期性、准周期性。可以对周期大小进行调节，如果应用薄膜制备的外延生长方法，比如分子束外延法等，能够制备出周期为纳米尺度的压电体超晶格，其声子极化激元也就处于远红外频段了。此外，声子极化激元的带隙大小也可以通过选用具有大的机电耦合系数的材料而得以展宽，如Pb(Zn1/3Nb2/3)O3：PbTiO3。在如此多的灵活性中，本文以一维周期结构和准周期结构为例进行了着重研究。在研究准周期压电体超晶格中的声子极化激元时，我们选取了调节灵活性比较大的推广型一维二组元准周期结构，目的在于观察结构的变化对压电体超晶格中声子极化激元在实际应用中灵活性的影响。\n 三，实验：本文中，实验上的压电体超晶格是基于周期极化的同成分钽酸锂晶体，由传统的提拉法晶体生长技术与极化技术实现，其调节周期在微米量级。采用对样品表面没有损伤的几种方法观测了超晶格的周期大小及电畴宽度，它们是扫描电子显微术、微波近场显微术以及压电扫描力显微术。通过微波吸收与介电测量，观测了压电体超晶格中的声子极化激元，实验与理论结果保持着很好的一致性。\n 四，应用：离子晶体中，晶格振动的固有振

关键词： 世界化学大会   中国化学会   学术交流   主题   专题   环境化学   绿色化学   信息技术   材料化学  

关键词： 第40届世界化学大会   中国   创新   环境化学   绿色化学   化学生物学   材料化学   信息技术  

关键词： 宁波大学   宁波市   研究员   理学院   优秀教师   无机化学   实验室建设   固体配合物   重点实验室   材料化学  

摘要： 宁波大学理学院执行院长郑岳青研究员的身上有一种求实勤奋、不断进取的精神,他在科学研究、教学和行政管理等方面工作中,脚踏实地,稳步前进,力求创新,取得了一系列成果。

关键词： 化学机械平坦化(CMP)   材料去除率(MRR)   数值模拟   微电子材料   集成电路  

摘要： 采用有限元数值方法分析微电子材料化学机械平坦化(CMP)工艺过程中材料的变形和去除机理,得到作用在磨料颗粒上的力与名义压力、磨粒含量以及垫板几何和力学特性之间的关系,进而建立起一个材料去除率(MRR)模型。利用该模型预测得到的材料去除率与悬浮液中磨料颗粒含量以及压力间的关系与已有的实验结果相吻合,合理解释了实验观察到的现象。

关键词： 分析化学   仪器分析   核磁共振   质谱分析   离子散射谱分析   扫描隧道谱分析  

摘要： 3 核磁共振 原子核由一定数量的自旋为1/2的质子和中子组成,其总自旋视原子核的构成而各异.自旋的原子核象个小磁体.无外加磁场时,原子核的自旋取向是随机分布的.加上一外磁场,则原子核的自旋取向受磁场的约束出现有规则的分布.

关键词： 交叉学科,材料化学,初探  

摘要： 简要阐述了新世纪对人才素质的要求和学科发展的特点,结合交叉学科材料化学的产生、特点,探讨了该学科的 教学难点,提出了实现教学目标的对策。

关键词： 复合材料   化学相容性   热力学计算   界面  

摘要： 根据热力学原理,考察了Fe-Al系金属间化合物与ZrO2陶瓷基体的化学相容性。结果表明,当Fe-Al金属间化合物中Al<42at％时,Fe-Al金属间化合物与ZrO2基体不易发生化学反应。XRD、SEM及HREM分析验证了此结论。HREM观察表明FeaAl与基体3Y-TZP之间界面干净,无反应层和过渡层的存在,Fe3Al与ZrO2界面两侧的原子排列不是一一对应的,只是部分互相匹配,形成半共格关系。界面上品面间错配度δ=30％,界面上存在着错配位错。

关键词： 材料分析   化学分析   物理方法   原子量   电子能级   原子核自旋   俄歇电子谱   核磁共振   X射线光电子能谱  

摘要： 材料的化学信息是理解科学、工程与技术领域各种过程、机制和材料行为的最基本要素 .材料研究的第一步是要确定材料的化学 ,包括构成材料的原子的种类、分布以及具体的化学态等内容 .任何具有元素特征的物理信息 ,包括原子量、电子的能级、原子核自旋 ,甚至局域的电子态密度等都可以用来做材料的化学分析 .化学信息由来自材料本身的或用作探针的电子、光子、离子或中性原子携带 ,相应的分析技术包括X射线光电子能谱、俄歇电子谱、核磁共振、特征X射线分析、二次离子质谱、能量损失谱、溅射中性粒子质谱 ,各类离子散射谱以及扫描隧道显微学方法等等 .文章对上述各种分析方法的物理原理、仪器以及应用等逐一做扼要的介绍 .

关键词： 北京大学   稀土   实验室   功能材料   基础研究  

摘要： 北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室日前刚刚进行了新一轮国家评估,在过去5年中,该实验室在稀土功能材料的基础研究及其应用等方面取得了重要进展,主要包括: