作者单位
摘要
1 1.山东大学 新一代半导体材料研究院 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
2 2.中国科学院 深圳先进技术研究院, 多尺度晶体材料研究中心, 深圳 518055
大尺寸晶体材料是半导体、激光、通讯等领域的基础原料, 大尺寸、高品质晶体材料的制备已成为制约相关行业发展的瓶颈。我国面临的“卡脖子”技术中大多与关键基础材料相关。大尺寸晶体材料制备理论与技术是我国新材料产业高质量发展的一个重要方面, 也是提升相应高技术产业的基础, 突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术是获得高品质大尺寸晶体材料的关键。探究并准确理解大尺寸晶体生长机理需要借助原位表征技术和多尺度计算模拟方法。单一的原位表征和模拟技术只能探究特定时间和空间范围内的结晶信息, 为了准确反映结晶过程需要综合应用多种方法。本文综述了最新的多尺度晶体生长研究的原位表征方法、多尺度计算模拟技术以及机器学习方法, 为发展结晶理论和控制晶体品质提供重要的实验和理论依据, 并将为提升大尺寸晶体生长工艺的开发而服务。
晶体生长 多尺度结晶 振动光谱 原位观测 多尺度模拟计算 综述 crystal growth multi-scale crystallization vibration spectra in situ characterization multi-scale simulations review 
无机材料学报
2023, 38(3): 256
作者单位
摘要
1 广东开放大学(广东理工职业学院), 广东 广州 510091
2 华南理工大学物理与光电学院, 广东 广州 510640
光子晶体分为简单光子晶体和复式光子晶体,激光全息法是制作复式光子晶体的重要方法之一,光束偏振在其中扮演着重要角色。利用具有一定对称性的四光束配置干涉产生复式光子晶体,通过Matlab编程进行数值仿真,系统研究了不同偏振组合 (包括单光束、双光束、三光束和四光束) 对复式光子晶体元胞形状及干涉对比度的影响。结果表明,各光束的偏振度及旋转角度均对复式光子晶体具有显著影响。在不同偏振条件下获得了一系列丰富的元胞形状,如波浪条纹、椭圆柱、锯齿状等。此外,发现当各光束均为线偏振光时具有最佳的干涉对比度。上述研究结果对制作特殊元胞的复式光子晶体和虚拟实验教学具有一定的理论指导意义。
量子光学 复式光子晶体 激光全息法 偏振组合 数值仿真 quantum optics compound photonic crystals laser holography method polarization combinations numerical simulations 
量子电子学报
2023, 40(4): 447
Xiaomei Dong 1,2Yuhan Du 2Miaohua Xu 2,*Yutong Li 3,4[ ... ]Yingjun Li 1,***
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory for GeoMechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China
2 School of Science, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100089, China
3 Institute Key Laboratory of Optic Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
4 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
In the scheme of fast ignition of inertial confinement fusion, the fuel temperature mainly relies on fast electrons, which act as an energy carrier, transferring the laser energy to the fuel. Both conversion efficiency from the laser to the fast electron and the energy spectrum of the fast electron are essentially important to achieve highly effective heating. In this study, a two-dimensional particle in cell simulation is applied to study the generation of fast electrons from solid-density plasmas with different laser waveforms. The results have shown that the slope of the rising edge has a significant effect on fast electron generation and energy absorption. For the negative skew pulse with a relatively slow rising edge, the J×B mechanism can most effectively accelerate the electrons. The overall absorption efficiency of the laser energy is optimized, and the fast electron yield in the middle- and low-energy range is also improved.
laser waveform fast electrons particle-in-cell simulations plasmas 
Chinese Optics Letters
2023, 21(6): 063801
Author Affiliations
Abstract
1 Jerusalem College of Technology, Lev Academic Center, Faculty of Engineering, Department of Applied Physics/Electro-Optics Engineering, Advanced Laboratory of Electro-Optics, Jerusalem, Israel
2 Bar-Ilan University, Faculty of Engineering, Ramat Gan, Israel
3 Nanotechnology Center for Research and Education, Lev Academic Center, Jerusalem, Israel
4 Bar-Ilan University, The Nanotechnology Center, Ramat Gan, Israel
5 Politehnica University of Bucharest, Center for Microscopy-Microanalysis and Information Processing, Bucharest, Romania
A thorough understanding of biological species and emerging nanomaterials requires, among other efforts, their in-depth characterization through optical techniques capable of nanoresolution. Nanoscopy techniques based on tip-enhanced optical effects have gained tremendous interest over the past years, given their potential to obtain optical information with resolutions limited only by the size of a sharp probe interacting with focused light, irrespective of the illumination wavelength. Although their popularity and number of applications is rising, tip-enhanced nanoscopy (TEN) techniques still largely rely on probes that are not specifically developed for such applications, but for atomic force microscopy. This limits their potential in many regards, e.g., in terms of signal-to-noise ratio, attainable image quality, or extent of applications. We take the first steps toward next-generation TEN by demonstrating the fabrication and modeling of specialized TEN probes with known optical properties. The proposed framework is highly flexible and can be easily adjusted to be used with diverse TEN techniques, building on various concepts and phenomena, significantly augmenting their function. Probes with known optical properties could potentially enable faster and more accurate imaging via different routes, such as direct signal enhancement or facile and ultrafast optical signal modulation. We consider that the reported development can pave the way for a vast number of novel TEN imaging protocols and applications, given the many advantages that it offers.
tip-enhanced nanoscopy scanning probes COMSOL simulations nano-objects optical modeling 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(2): 026002
作者单位
摘要
清华大学, 化学工程系绿色反应工程与工艺北京市重点实验室, 北京 100084
固态锂电池因其具有高能量密度等优势, 被认为是最具潜力的下一代电池技术之一。固态锂电池的诸多优势源于其中固态电解质材料的使用。机器学习方法的兴起为锂电池固态电解质研究提供了新的机遇。机器学习可以拓展传统理论模拟方法在固态电池研究中的应用边界, 推动高精度、跨尺度模拟方法的发展; 预测固态电解质离子导率、力学性质等关键指标, 在原子层面理解固态电解质的构效关系, 实现高性能固态电解质的高通量筛选; 辅助固态电池实验研究, 指导新型固态电解质合成, 深入定量解析固态电池谱学表征。因此, 机器学习方法的引入及其与理论模拟、实验之间的深度耦合将极大地推动固态电解质研究, 促进固态锂电池的实用化进程。
锂电池 固态电解质 机器学习 离子导率 分子动力学模拟 lithium batteries solid-state electrolytes machine learning ionic conductivity molecular dynamics simulations 
硅酸盐学报
2023, 51(2): 488
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所,强激光材料重点实验室,中国 上海 201800
2 日本电气硝子株式会社(NEG)美国分公司,美国北卡罗来纳 28150
3 中国核电工程有限公司,中国 北京 100840
介绍了加和法、相图法、Priven法、拓扑束缚理论、分子动力学模拟、机器学习及数理统计模拟等7种玻璃成分性质模拟方法,总结了各模拟方法的主要理论依据、模拟过程及应用现状。加和法可进行多种玻璃物理性质的预测,相图法在二、三、四元硅酸盐、硼酸盐及硼硅酸盐玻璃体系上的运用较为成熟,Priven法结合了玻璃结构、热力学方程及计算机模拟,拓扑束缚理论目前应用于氧化物和硫化物体系个别性质的模拟,分子动力学模拟亦应用于多种玻璃体系中的分子结构分析和相关性质预测,机器学习能充分利用文献中提供的大量数据来模拟复杂玻璃性质。目前数理统计模拟法已用在建立复杂玻璃体系中的成分(C)-结构(S)-性质(P)的相关数学模型,包括硅酸盐,硼硅酸盐和磷酸盐玻璃。较传统的C-P统计模拟方法,C-S-P统计模拟法能对复杂玻璃体系提供更精准的性质评估,有助于新型玻璃开发。
加和法 相图法 Priven法 拓扑束缚理论 分子动力学模拟 机器学习 数理统计模拟 additive method phase diagram-based method priven method topological theory molecular dynamics simulations machine learning mathematical statistical modeling 
硅酸盐学报
2022, 50(8): 2338
窦双团 1,2,3付利平 1,2,3,4,*贾楠 1,2,3,4王天放 1,2,3,4
作者单位
摘要
1 中国科学院国家空间科学中心,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100190
3 北京天基空间环境探测重点实验室,北京 100190
4 空间环境态势感知科技重点实验室,北京 100190
基于微通道板电子倍增电荷分割型阳极的成像探测器常用于行星大气、气辉等微弱信号探测。针对探测器读出电路增益不相等导致探测器成像产生畸变的问题,利用理论分析结合MATLAB仿真揭示了不同畸变图像的形成机制,在该基础上提出了一种探测器读出电路增益补偿方法减小探测器成像畸变。通过MATLAB仿真和实验测试结果表明该文提出的方法能够有效减小由于读出电路增益不相等导致的探测器成像畸变。
紫外光子探测器 探测器前端电子学 模型和仿真 图像畸变 探测器增益补偿 ultraviolet photo detector front-end electronics for detector models and simulations image distortion detector gain compensation 
应用光学
2022, 43(6): 1165
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Plasma Physics and Lasers - IPPL, Hellenic Mediterranean University Research Centre, Rethymnon, Greece
2 Department of Electronic Engineering, Hellenic Mediterranean University, Chania, Greece
3 CNRS, Laboratoire de Chimie Physique-Matière et Rayonnement, Sorbonne Université, Paris, France
4 Department of Music Technology and Acoustics, Hellenic Mediterranean University, Rethymnon, Greece
This research work emphasizes the capability of delivering optically shaped targets through the interaction of nanosecond laser pulses with high-density gas-jet profiles, and explores proton acceleration in the near-critical density regime via magnetic vortex acceleration (MVA). Multiple blast waves (BWs) are generated by laser pulses that compress the gas-jet into near-critical steep gradient slabs of a few micrometres thickness. Geometrical alternatives for delivering the laser pulses into the gas target are explored to efficiently control the characteristics of the density profile. The shock front collisions of the generated BWs are computationally studied by 3D magnetohydrodynamic simulations. The efficiency of the proposed target shaping method for MVA is demonstrated for TW-class lasers by a particle-in-cell simulation.
blast waves particle acceleration magnetic vortex acceleration MHD simulations PIC simulations 
High Power Laser Science and Engineering
2022, 10(5): 05000e31
作者单位
摘要
华南师范大学 华南先进光电子研究院,彩色动态电子纸显示技术研究所,广东省光信息材料与技术重点实验室,广东 广州 510006
以有机发光二极管(Organic light-emitting diode,OLED)等为代表的新型显示技术已成为新一代信息技术的先导性支柱产业。尽管OLED在材料与器件叠层设计工艺等核心技术上已取得巨大突破,但目前业界研发仍然主要依靠试错法(trial-and-error),对于器件内部物理机理的理解仍然处于定性、经验性的阶段。本文系统性地阐述了OLED器件物理理论,特别是对如何从物理上描述组成OLED器件的非晶无序分子体系、如何描述电荷传输和激子过程、如何计算器件光电性能、以及如何将物理理论应用于实验OLED研发,进行了详细的介绍。
OLED 高斯无序模型 三维动力学蒙特卡罗模拟 三维主方程 漂移-扩散模型 OLED Gaussian disorder model three-dimensional kinetic monte carlo simulations three-dimensional master equations drift-diffusion model 
液晶与显示
2022, 37(8): 980
窦玉焕 1束小建 1吴岱 2,*徐勇 2[ ... ]黎明 2
作者单位
摘要
1 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100094
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
针对中物院高功率太赫兹自由电子激光(THz FEL)装置,结合FEL光腔振荡器实验的实际情况,提出了全波导近共心谐振腔设计方案。完成了THz波段波导光腔对光腔品质影响的理论分析和模拟计算,确定了波导设计尺寸为14 mm和22 mm。同时针对最初实验调试过程中无法出光饱和的问题,提出将波导更换为22 mm大尺寸波导的建议,波导更换后很快在2.56 THz获得饱和出光。另外针对实验频段无法覆盖到1~2 THz的问题,我们通过波导内壁粗糙度进行分析判断,提出采用14 mm铜材质的全波导FEL振荡器的设计方案,采用该方案后,实验成功将辐射频段拓展到0.7~4.2 THz,获得饱和输出。
自由电子激光 太赫兹 光腔 波导 理论设计 free-electron laser (FEL) terahertz optical resonator waveguide numerical simulations 
强激光与粒子束
2022, 34(3): 031013

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