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物理学报
中国物理学会，中国科学院物理研究所
物理学报

中国物理学会，中国科学院物理研究所

欧阳钟灿

半月刊

1000-3290

wulixb@aphy.iphy.ac.cn

010-82649294

100190

北京603信箱

物理学报/Journal Acta Physica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>刊登物理学科各领域中原创性成果的前沿研究综述、研究快讯及研究论文。该刊以论文水平高、创新性强，发表速度快的特点，受到国内外物理学工作者的高度重视，被国际著名的SCI等17种核心检索系统收录。2004年在SCI数据库中，影响因子为1.250。该刊被引频次已连续5年居中国物理类期刊第一位，已达到国际期刊的中上水平。在中信所数据库中，该刊被引频次和影响因子已连续7年居中国物理类期刊第一位，曾多次被评为中国科学院优秀期刊一等奖，荣获首届、第二届、第三届国家期刊奖，2001年荣获中国期刊方阵“双高”（高知名度，高学术水平）期刊和2001，2002，2003，2004，2005年百种中国杰出学术期刊奖。　　　 欢迎各省、市、县图书情报界、科技教育界、高科技企业界及广大物理学工作者订阅。
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    HL-2A装置高能量离子驱动的比压阿尔芬本征模的扫频行为

    侯玉梅陈伟邹云鹏于利明...
    200-209页
    查看更多>>摘要：利用混合磁流体-动理学模拟程序MEGA对中国环流器二号装置观测到的具有频率啁啾行为的比压阿尔芬本征模进行分析.区别于动理论方法Berk-Breizman模型,MEGA程序采用真实的实验参数,如平衡位形、电子密度、电子温度和离子温度等,再现了具有向上和向下扫频特性的比压阿尔芬本征模.实验观测到下扫频行为出现时背景等离子体的参数和比压值相对更高.据此设置MEGA程序的输入参数:在下扫频行为模拟中,高能量离子的螺矩角初始分布宽度和芯部比压值,以及扩散系数均更高.模拟结果显示快离子相空间的分布影响了扫频行为.当上扫频行为占主导时,平行于磁场的离子发挥主要作用;而下扫频行为占主导时,垂直于磁场的离子密度显著上升.实验与模拟均表明:下扫频行为占主导的比压阿尔芬本征模激发对比压值和高能量离子的密度要求更高,这与之前的模拟分析得到的结论一致.

    MEGA程序比压阿尔芬本征模频率啁啾行为

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    HL-2A装置上成像型中性粒子分析器的物理设计和初步实验结果

    颜筱宇何小斐于利明刘亮...
    210-219页
    查看更多>>摘要：在HL-2A装置上发展了基于硫化锌银闪烁体的成像型中性粒子分析器,对磁约束聚变等离子体中高能量粒子(EP)的分布、能量和螺距角等关键信息,以及EP与磁流体不稳定性之间的相互作用等物理问题进行了研究.在中性束注入路径上逃逸出的具有等离子体中快离子能量和螺距角信息的中性粒子,通过由入射孔和碳微晶体膜片组成的准直系统后转化为离子,在装置边缘磁场中受洛伦兹力偏转而撞击到闪烁体屏上.通过分析发光点的位置和光强度,可以推断出装置中快离子的位置、能量和螺距角等关键信息.在HL-2A装置高能量粒子物理实验中,通过该诊断和理论计算初步证实了长寿模不稳定性是由能量、螺距角和位置分别为E=12.5-32 keV,θ～149.2°(v///v～0.86)和 R=170.5-171.5 cm 的芯部快离子激发.

    快离子成像型中性粒子分析器长寿模不稳定性

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    托卡马克边界等离子体中钨杂质输运的多流体及动力学模拟

    王福琼徐颖峰查学军钟方川...
    220-231页
    查看更多>>摘要：重杂质(如钨)聚芯是未来托卡马克反应堆中等离子体高性能运行所面临的严峻挑战.开展多流体及动力学模拟以研究氖杂质注入条件下,东方超环EAST托卡马克中等离子体高约束时的钨杂质边界输运特性.结果表明,低电离态钨离子主要聚集在碰撞率较高的偏滤器区域,流体近似可很好地满足;高电离态钨离子密度相对较低且主要位于碰撞率相对较低的芯部,多流体与动力学模拟结果差异显著;但二者计算的钨杂质总密度差异较小(＜30％).多流体模拟中,除将钨离子考虑为74种流体外,还将电离能接近的钨离子进行价态捆绑.比较发现,价态捆绑可显著降低计算成本,但在高再循环(或部分脱靶)运行机制下可显著高估(低估)偏滤器区域等离子体温度(密度),从而大幅低估钨电离源及钨密度,其根源在于价态捆绑对钨离子平均电离态和偏滤器区域辐射功率损失的显著影响.模拟结果还表明,氖杂质注入促进偏滤器脱靶可有效缓解钨杂质聚芯.

    托卡马克钨杂质多流体模型动力学模拟

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    硅原子层刻蚀流程的速率优化

    白胜波陈志华张焕好陈高捷...
    232-244页
    查看更多>>摘要：随着半导体器件的关键尺寸缩减至纳米尺度,原子层刻蚀成为实现单原子分辨率的重要技术.由于原子层刻蚀通过解耦钝化与刻蚀两个自限性反应流程来实现对刻蚀材料的单层去除,存在刻蚀速率低的问题.基于此,本文通过耦合感性耦合等离子体放电腔室模型、鞘层模型和刻蚀槽模型,研究了在Ar/Cl2气体和Ar感性耦合等离子体放电条件下,硅的单次原子层刻蚀流程的最优时间,并与传统固定时间的原子层刻蚀沟槽进行了对比,还研究了不同深宽比下原子层刻蚀循环的时间变化规律.结果表明,当钝化过程为表面SiCl2的比例最高时,单次原子层刻蚀循环的时间最短,且表面质量较好,多原子层刻蚀循环的刻蚀效率有较大提升;此外,随着深宽比的增加,原子层刻蚀中的钝化和刻蚀时间随之增加,理想条件下呈线性关系.

    原子层刻蚀钝化和刻蚀时间钝化物组分深宽比

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    EXL-50U球形环中快离子磁场波纹损失的优化模拟研究

    郝保龙李颖颖陈伟郝广周...
    245-258页
    查看更多>>摘要：EXL-50U装置高参数等离子体的实现对中性束注入(NBI)加热的依赖非常敏感,期望NBI快离子约束良好并通过碰撞慢化把能量传给背景等离子体.本文基于集成模拟给出的平衡位形、快离子分布和装置波纹度数据对快离子波纹损失开展了模拟研究.发现快离子波纹损份额约为37％,局域热斑约0.6 MW/m2,对装置实验运行来说不可接受.其优化方案包括移动等离子体位置和加FI(铁素体钢插件)降低波纹度,增大Ip(等离子体电流)以及优化NBI角度.结果显示必须控制波纹度分布且增大Ip到600 kA以上,才能使快离子损失降低到3％-4％,局域热斑降低一个量级.本文总结了装置设计时快离子波纹损失评估的方法,包括相空间快离子分布和波纹损失区重合度,全要素慢化时间尺度粒子跟踪.还总结了降低波纹损失的工程和物理途径,为集成模拟迭代优化和装置运行提供模拟支持.

    磁约束核聚变球形环快离子磁场波纹

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    高能量电子激发比压阿尔芬本征模的全域模拟研究

    包健张文禄李定
    259-268页
    查看更多>>摘要：采用自主开发的本征值程序MAS,基于朗道流体-漂移动理学混合物理模型,针对近期实验上观测到的高能量电子激发比压阿尔芬本征模(e-BAE)开展动理学模拟研究.通过在全域环几何位形下非微扰求解e-BAE色散关系,得到了 e-BAE实频率、增长率和模结构随环向模数的变化特征,并发现e-BAE在高能量电子密度-温度参数空间下存在不稳定岛,而在传统微扰理论下则不存在不稳定岛.进一步分析了高能量电子非微扰效应对e-BAE模结构对称性破缺的影响,结果表明:增大高能量电子温度可以引起显著的极向对称性破缺;移动高能量电子密度剖面使其驱动强度关于有理面不对称时,e-BAE模结构产生径向对称性破缺,并且扰动幅度在平行波数谱空间下分布不对称,从而引起等离子体自发旋转.本文研究结果为理解实验上e-BAE的激发与传播特征具有参考意义.

    高能量电子比压阿尔芬本征模非微扰效应对称性破缺

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    径向电场对离子温度梯度模稳定性的影响

    陈凝飞魏广宇仇志勇
    269-278页
    查看更多>>摘要：为了理解托卡马克装置中给定径向电场对离子温度梯度模(ITG)稳定性的影响,基于非线性回旋动理学理论和气球模表象推导了环位形下包含径向电场引起的极向流和密度扰动影响的ITG的本征模方程,并分别在长/短波长极限下研究了高能量粒子诱发测地声模(EGAM)所伴随的径向电场对ITG的本征频率、增长率和平行模结构的影响.不仅对该本征模方程进行了理论研究,还使用本征矩阵法对其进行数值求解,以便对理论结果进行验证.研究发现EGAM伴随的电场引起的极向转动会大幅降低ITG的增长率,而极向模数m=1的密度扰动对ITG的线性稳定性影响很小.这一结果与一般认为的带状流通过极向流剪切抑制湍流的结果是一致的.除此之外,使用本文发展的一般性方法也可以研究高能量粒子激发的阿尔芬不稳定性与漂移波湍流通过阿尔芬不稳定性激发带状结构发生的间接非线性相互作用,即带状结构所伴随的径向电场通过极向转动和密度扰动影响ITG的稳定性.该间接非线性通道可以作为对主导背景等离子体输运的微观湍流和主导高能量粒子输运的阿尔芬不稳定性之间的直接相互作用通道的补充.

    离子温度梯度模径向电场高能量粒子诱发测地声模非线性回旋动理学理论

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    液态Zr35Al23Ni22Gd20合金的亚稳相分离与双相非晶形成机理

    武博文胡亮耿德路魏炳波...
    279-288页
    查看更多>>摘要：研究了液态Zr35Al23Ni22Gd20合金在深过冷快速凝固条件下的亚稳相分离和双非晶相形成机理.实验发现,在平衡条件下其凝固组织由3种晶体相构成,诱发亚稳相分离的临界过冷度约为516 K(0.37TL).当过冷度达到624 K(0.45TL)时,分离后的富Zr液相发生非晶转变,形成非晶AM-Zr相;当过冷度进一步增大到714 K(0.52TL)时,富Gd液相发生非晶转变形成非晶AM-Gd相.同时,过冷度和冷却速率的增大导致亚稳相分离机制由形核长大型转变为调幅分解型,双非晶相的组织形貌由球状向网状转变.双相非晶合金的平均硬度和杨氏模量由自由体积、相体积分数和双非晶相结构共同支配,呈现出先减小后增大的变化规律.双非晶相的形成有利于合金应力加载过程中的能量耗散,促进了多重剪切带的产生,提高了非晶合金的塑性.

    深过冷快速凝固亚稳相分离双相非晶

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    自旋-轨道耦合玻色爱因斯坦凝聚中多能级绝热消除理论

    袁家望陈立张云波
    289-298页
    查看更多>>摘要：在量子光学中,绝热消除可以简化多能级量子系统,它通过消除快速振荡自由度、保留慢变量动力学,从而获得系统的有效描述.绝热消除在量子模拟和量子精密测量中具有重要应用,比如利用三能级拉曼耦合和绝热消除人们在超冷原子中实现了自旋-轨道耦合.本文在三能级绝热消除的基础上研究三能级非厄米系统与多能级系统中绝热消除的理论方法及其推广,验证了绝热消除理论在非厄米系统和多能级系统中的有效性与准确性.本文研究可为耗散的多能级量子系统中的态制备和动力学操控提供理论基础.

    自旋-轨道耦合冷原子气体绝热消除拉曼过程

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    载流子阶梯效应调控有机发光二极管三线态激子的解离和散射

    保希关云霞李万娇宋家一...
    299-309页
    查看更多>>摘要：三线态激子-电荷相互作用(triplet excition-charge interaction,TQI)有解离和散射两种形式,但至今仍未明确空穴注入层如何影响三线态激子的解离和散射以及磁电导(magneto-conductance,MC)正负之间的转变.本文采用能产生载流子阶梯效应的HAT-CN作为空穴注入层,运用磁效应作为工具对器件内部微观机理进行研究.结果表明,器件内部存在超精细、解离、散射三个特征磁场,利用Lorentzian和non-Lorentzian函数对MC进行拟合并得以验证.超精细场源于载流子自旋与氢核自旋间的超精细相互作用.随磁场增强,空穴注入层与空穴传输层界面产生载流子阶梯效应,提高了空穴注入效率,三线态激子被空穴解离后产生二次载流子.载流子阶梯效应也会导致注入电荷大量积累,载流子被三线态激子散射,使其迁移率降低,不利于激发态的形成和器件发光.MC由Ks/KT(重组速率比)调制,电压较小时Ks>>KT,重组比相对较大,产生正MC;随电压增大Ks ≈ KT=K,此时Ks/KT趋近于1,出现负MC;尤其在低温下,MC均为负值.本工作为空穴注入层调控三线态激子的解离和散射及MC正负之间的转变提供新思路.

    HAT-CN有机发光二极管空穴注入层磁电导

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