Author Affiliations
Abstract
1 Department of Radiology Technology, College of Health and Medical Technology, Middle Technical University (MTU), Baghdad, Iraq
2 Department of Physics, College of Education for Pure Science (Ibn-AL-Haitham), University of Baghdad, Baghdad, Iraq
Significant advancements in nanoscale material efficiency optimization have made it feasible to substantially adjust the thermoelectric transport characteristics of materials. Motivated by the prediction and enhanced understanding of the behavior of two-dimensional (2D) bilayers (BL) of zirconium diselenide (ZrSe2), hafnium diselenide (HfSe2), molybdenum diselenide (MoSe2), and tungsten diselenide (WSe2), we investigated the thermoelectric transport properties using information generated from experimental measurements to provide inputs to work with the functions of these materials and to determine the critical factor in the trade-off between thermoelectric materials. Based on the Boltzmann transport equation (BTE) and Barden-Shockley deformation potential (DP) theory, we carried out a series of investigative calculations related to the thermoelectric properties and characterization of these materials. The calculated dimensionless figure of merit (ZT) values of 2DBL-MSe2 (M = Zr, Hf, Mo, W) at room temperature were 3.007, 3.611, 1.287, and 1.353, respectively, with convenient electronic densities. In addition, the power factor is not critical in the trade-off between thermoelectric materials but it can indicate a good thermoelectric performance. Thus, the overall thermal conductivity and power factor must be considered to determine the preference of thermoelectric materials.Significant advancements in nanoscale material efficiency optimization have made it feasible to substantially adjust the thermoelectric transport characteristics of materials. Motivated by the prediction and enhanced understanding of the behavior of two-dimensional (2D) bilayers (BL) of zirconium diselenide (ZrSe2), hafnium diselenide (HfSe2), molybdenum diselenide (MoSe2), and tungsten diselenide (WSe2), we investigated the thermoelectric transport properties using information generated from experimental measurements to provide inputs to work with the functions of these materials and to determine the critical factor in the trade-off between thermoelectric materials. Based on the Boltzmann transport equation (BTE) and Barden-Shockley deformation potential (DP) theory, we carried out a series of investigative calculations related to the thermoelectric properties and characterization of these materials. The calculated dimensionless figure of merit (ZT) values of 2DBL-MSe2 (M = Zr, Hf, Mo, W) at room temperature were 3.007, 3.611, 1.287, and 1.353, respectively, with convenient electronic densities. In addition, the power factor is not critical in the trade-off between thermoelectric materials but it can indicate a good thermoelectric performance. Thus, the overall thermal conductivity and power factor must be considered to determine the preference of thermoelectric materials.
ZT thermoelectric property 2D-bilayer Boltzmann-transport equation TE power factor Journal of Semiconductors
2023, 44(3): 032001
1 天津理工大学 理学院, 天津 300384
2 中国电子科技集团公司第十八研究所, 天津 300384
晶体拉曼放大器是获得高光束质量、高光谱纯度、高功率拉曼激光的重要途径。通过引入四个归一化综合参量, 推导出了外腔拉曼放大器的归一化输运方程组。通过数值求解该输运方程组得到了描述拉曼放大器运转的一组普适理论曲线; 分析了复合归一化变量对拉曼放大器性能的影响; 研究了晶体拉曼放大器放大率、放大后拉曼脉冲形状、光-光转换效率等参量在泵浦脉冲功率密度、泵浦脉冲与被放大脉冲相对宽度、泵浦脉冲与被放大脉冲时间重叠性等条件的变化规律。用实验数据对归一化理论进行了验证, 结果表明, 理论结果与实验数据相吻合, 证明了文中理论计算的正确性和可行性。
拉曼放大 晶体拉曼放大器 输运方程 归一化理论 Raman amplification crystalline Raman amplifier transport equation normalized theory 红外与激光工程
2018, 47(11): 1105007
杭州电子科技大学 信息工程学院, 杭州 310018
引入核函数法对随机扩散方程（SDE）样本的密度分布进行统计, 希望用核函数来减少统计涨落。由于SDE样本的密度随时间发展, 越来越稀疏, 所以核函数也应该越来越大, 也就是说核函数应该随时间在变化。通过一个瞬时释放的二维扩散问题（具有解析解）, 从定性和定量两个角度比较了变带宽核函数法和传统统计方法在密度分布统计中的性能差别, 论述了变带宽核函数法的优缺点, 变带宽核函数法在牺牲部分峰值的前提下可以很好地解决SDE样本密度分布统计涨落问题, 在工程应用中值得推广。
随机扩散方程 扩散输运方程 拉格朗日模型 核函数法 stochastic diffusion equation advection-diffusion transport equation Lagrangian model kernel function method 强激光与粒子束
2017, 29(12): 126009
1 核反应堆系统设计技术重点实验室, 成都 610041
2 中国核动力研究设计院, 成都 610041
针对先进核反应堆中结构复杂的燃料组件, 中国核动力研究设计院开发了先进中子学栅格中子学程序KYLIN-2, 该程序采用子群方法进行共振处理, 采用特征线方法(MOC) 进行复杂几何中子输运计算, 并利用采用广义粗网格有限差分加速方法(GCMFD) 来加速中子输运求解流程, 采用基于改进预估校正临界-燃耗迭代方法(PPC) 的切比雪夫方法求解复杂燃耗链, 同时, 为了方便用户使用, 开发形成了支持复杂组件图形化建模工具和后处理显示工具。通过初步的数值检验, 针对典型压水堆燃料组件, KYLIN-2具有较高的计算精度, 满足工程使用需求。
中子输运方程 特征线方法 子群方法 广义粗网格有限差分加速方法 切比雪夫燃耗方法 neutron transport equation method of characteristics subgroup method generalized coarse mesh finite difference CRAM method 强激光与粒子束
2017, 29(1): 016016
西北大学信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127
生物发光断层成像(BLT)是一种非常有效的光学分子成像方式，在医学预临床研究中的有着广泛的研究。然而，BLT的核心问题即光源重建仍然存在着巨大的挑战：光在生物组织中的传输模型是否精确与重建问题不适定性都使得光源位置与密度的重建变得十分困难。为了准确高效地实现光源重建，在光传输模型的选择上，通过将扩散近似模型和高阶简化球谐近似模型（SPN）的结果与蒙特卡罗金标准进行比较，结果表明阶次（N）为3时的SP3模型描述光子在生物体的传输时能够最佳地兼顾精度和速度。基于SP3传输模型，结合光源在生物体内稀疏分布的特征，采用变量分离近似稀疏重构（SpaRSA）的方法来解决BLT的重建问题。为了验证提出方法的有效性，通过将数字鼠仿真和真实小鼠实验与典型的l1_ls方法对比表明在SP3模型下SpaRSA算法可行。
生物光学 生物发光断层成像 变量分离近似稀疏重构 简化球谐近似 辐射传输方程
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
利用空间分划的平衡辐射输运方程, 结合Multi1D辐射流体程序计算了辐射驱动内爆芯部的X光发射空间分布, 计算结果表明：高能X光的发射区域随X光子能量的增大而减小, 低能X光的发射区域随X光子能量的减小而减小。考虑芯部中间区域和芯部边缘区域物质的不透明度, 利用遗传算法计算了芯部的温度空间分布, 并与模拟结果作了比较, 二者的不确定度小于4%。
内爆芯部 空间分划辐射输运方程 遗传算法 不透明度 implosion core zone spatial radiation transport equation genetic algorithm opacity
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室,北京 100044
基于描述脉冲放大过程的时间相关非线性辐射迁移方程,对不同形状脉冲经掺镱光纤放大器传输后的功率特性进行了分析，该方程同时考虑了光与介质的相互作用.数值结果表明，在相同的脉冲能量下，不同形状脉冲经放大器放大后的功率增益随入射脉冲形状不同而不同，并且功率增益的差异在脉冲前沿比较大.这使得放大器输出脉冲峰值向前沿的偏移量以及峰值功率的放大倍数都与脉冲形状有关.尤其是当入射脉冲的能量较大时，不同形状脉冲的峰值功率的放大倍数明显不同，以超高斯脉冲为最大，高斯脉冲、双曲正割脉冲次之，洛伦兹脉冲最小.
物理光学 光子输运方程 光纤放大器 功率增益 Physical optics Photon transport equation Fiber amplifier Power gain
北京理工大学信息科学技术学院光电工程系, 北京 100081
在傍轴近似条件下, 可以利用光强传播方程(ITE)对畸变波前进行相位恢复。对于衍射受限的光学系统, 很难获得相位的边界径向斜率值作为边界条件, 此外, 要获得精确的圆域边界采样值也并非易事。为了克服上述困难, 进一步研究了相位恢复改进方法, 即改变了方程的表示形式、计算区域和边界条件, 并用多重网格法进行求解获得重构相位, 最后再将其修正。为了验证算法的精确性, 搭建了实验系统对算法进行实验验证, 将由CCD探测的光强分布进行计算得到的相位分布与相位恢复算法(PR算法)的结果进行比较, 证明在光强分布非均匀的情况下, 该方法恢复的相位均方根误差能够达到017 λ, 可以适用于波前传感精度要求不是很高的相位恢复。
自适应光学 相位恢复 相位修正 光强传播方程
北京理工大学 信息科学技术学院光电工程系, 北京 100081
对于圆形孔径的光学系统,利用光强传播方程进行相位恢复时很难得到相位的边界径向斜率值,另外,要获得精确的圆域边界采样值也并非易事。为了克服上述困难,提出了一种相位恢复的改进方法,即改变了方程的表示形式、计算区域和边界条件,并用多重网格法进行求解获得重构相位,最后再将其修正。为了对重构相位进行修正,还得到了重构相位与原始相位之间泽尼克系数的传递矩阵。对均匀照明的情形进行了仿真,发现该方法不仅可以避免复杂的边界条件,减少运算时间,而且还能够较好地恢复出原始波前的泽尼克系数,即便在加噪的情况下,修正相位与原始相位的均方根误差也在可以接受的范围内。
自适应光学 相位恢复 相位修正 光强传播方程 多重网格法
