检索结果-内蒙古大学图书馆

高等学校化学学报 2025年第2期46卷 143-154页

作者：温俊青王嘉辉张建民西安石油大学理学院西安710065 陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710062

采用第一性原理计算方法研究了C,Pd元素掺杂及点缺陷MoS_(2)/ZnO异质结的电子结构、光学性质及光催化性能.计算结果表明,本征MoS_(2)/ZnO异质结具有0.66 eV的直接带隙,带边位置呈现Ⅱ型能带排列.掺杂和缺陷可以有效减小MoS_(2)/ZnO异质... 详细信息

采用第一性原理计算方法研究了C,Pd元素掺杂及点缺陷MoS_(2)/ZnO异质结的电子结构、光学性质及光催化性能.计算结果表明,本征MoS_(2)/ZnO异质结具有0.66 eV的直接带隙,带边位置呈现Ⅱ型能带排列.掺杂和缺陷可以有效减小MoS_(2)/ZnO异质结的带隙,Pd@Zn为磁性半导体,V_(Mo)和V_(Zn)体系具有磁性半金属特性.掺杂和缺陷使MoS_(2)/ZnO异质结禁带之中出现杂质能级,有利于电子跃迁,吸收范围扩展至红外波段,在可见光范围(500~760 nm)内的光吸收系数提高.本征、掺杂与缺陷MoS_(2)/ZnO异质结体系界面处均存在由ZnO层指向MoS_(2)层的内建电场,促使本征MoS_(2)/ZnO异质结,C@S_(2),Pd@Zn,V_(S1),V_(S2)和V_(O)体系形成直接Z型异质结,促进了光生电子-空穴对的有效分离.异质结的带边电位跨过pH=0和7时的氧化还原电位,表明这些异质结可以在强酸溶液与中性溶液条件下进行氧化还原反应,且载流子具有较强的氧化还原能力.研究结果为基于MoS_(2)/ZnO异质结的设计提供了理论参考.

关键词： MoS_(2)/ZnO异质结掺杂缺陷电子结构光催化性能

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声黑洞楔形结构振动模式转换超声换能器

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物理学报 2025年第4期74卷 181-190页

作者：王怡陈诚林书玉陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室西安710119

基于声黑洞结构独特的声波捕获与能量聚集效应,提出了一种新型声黑洞楔形结构振动模式转换超声换能器.该换能器由一个纵向夹心式换能器和一个声黑洞楔形结构辐射板组成.基于铁木辛柯梁理论,利用传输矩阵法建立了辐射板弯曲振动的理论模... 详细信息

基于声黑洞结构独特的声波捕获与能量聚集效应,提出了一种新型声黑洞楔形结构振动模式转换超声换能器.该换能器由一个纵向夹心式换能器和一个声黑洞楔形结构辐射板组成.基于铁木辛柯梁理论,利用传输矩阵法建立了辐射板弯曲振动的理论模型,计算得到的振动频率与有限元仿真频率吻合较好.对换能器的电阻抗频率响应特性、振动模态以及空气中近场辐射声压分布进行了仿真模拟,结果显示,声黑洞楔形结构辐射板的振幅逐级增大,近场辐射声压呈现出梯度分布的特点.加工了换能器样机,并对其进行实验测试,测试结果验证了设计方法的可行性.最后进行了超声悬浮实验,结果表明声黑洞设计可以赋能于超声悬浮技术,构造出声压梯度分布的声场,实现粒子筛选.

关键词：声黑洞结构空气耦合超声换能器纵-弯模式转换超声悬浮

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涡流场中气泡破碎对声空化效果的影响

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物理学报 2025年第4期74卷 162-170页

作者：邱春扬沈壮志姚博文陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声学重点实验室西安710119

液态涡流场不仅可以传质传热影响声场分布,还可以影响流场中气泡的行为特性,进一步影响声空化效果.以三维漏斗形涡流场中气泡的动力学方程并结合气泡破碎理论为基础,研究了涡流场(搅拌产生的流场)对气泡破碎概率及其气泡空化效果的影响... 详细信息

液态涡流场不仅可以传质传热影响声场分布,还可以影响流场中气泡的行为特性,进一步影响声空化效果.以三维漏斗形涡流场中气泡的动力学方程并结合气泡破碎理论为基础,研究了涡流场(搅拌产生的流场)对气泡破碎概率及其气泡空化效果的影响.结果表明,随着转速的增大,气泡的破碎概率显著提高,同时气泡破碎临界半径逐渐减小,从600 rad/min时的200μm降至2000 rad/min时的55.5μm,这意味着在高速旋转的涡流场中,气泡在尚未膨胀到应达到的最大空化半径时就提前发生破碎,导致其失去空化效应,从而降低超声降解效果.实验结果进一步验证了声空化效果在适中转速(600—1000 rad/min)下最佳,而过高转速则会抑制降解效果.这些发现为声空化技术的优化提供了理论基础和实验支持.

关键词：超声降解涡流场气泡破碎声空化

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固体超快电子动力学的研究进展

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中国科学:物理学、力学、天文学 2025年第1期55卷 127-135页

作者：黄思晨严蕾张正龙陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710119

物质的微观结构及内部电子的超快过程从根本上决定了其宏观物理性质及潜在应用.因此,深入研究电子的超快动力学对于揭示物质性质及状态变化起着至关重要的作用.本文专注于阿秒科学的关键领域——固体中的超快电子动力学,基于阿秒瞬态光... 详细信息

物质的微观结构及内部电子的超快过程从根本上决定了其宏观物理性质及潜在应用.因此,深入研究电子的超快动力学对于揭示物质性质及状态变化起着至关重要的作用.本文专注于阿秒科学的关键领域——固体中的超快电子动力学,基于阿秒瞬态光谱技术和含时密度泛函理论,概述了固体中电子激发、电子注入及电子屏蔽等超快动力学过程的研究进展,最后对固体超快电子动力学的未来发展趋势进行了展望.

关键词：超快电子动力学电子激发电子注入电子屏蔽

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双排斜槽纵-扭复合振动压电超声换能器

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应用声学 2025年第1期44卷 63-74页

作者：陈奕豪林书玉陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710119

为了提升纵-扭复合振动换能器的输出效率,该文研究了双排斜槽纵-扭复合振动压电超声换能器,其由一个夹心式压电超声换能器和一个带有双排斜槽的空心圆柱传振杆组成。给出双排斜槽纵-扭复合振动压电超声换能器的等效电路图,推导了输入阻... 详细信息

为了提升纵-扭复合振动换能器的输出效率,该文研究了双排斜槽纵-扭复合振动压电超声换能器,其由一个夹心式压电超声换能器和一个带有双排斜槽的空心圆柱传振杆组成。给出双排斜槽纵-扭复合振动压电超声换能器的等效电路图,推导了输入阻抗和频率方程。基于有限元仿真软件分析了斜槽的排数和双排斜槽的倾角、间距、长度、宽度、深度和传振杆周向刻槽数量等几何形状对纵-扭复合振动压电超声换能器共振频率和输出端平均扭转量的影响。设计和加工了换能器,实验测试表明理论共振频率与实验结果吻合较好,双排斜槽纵-扭复合振动压电超声换能器可以有效提升输出端平均扭转量和纵向-扭转振动的比率。

关键词：双排斜槽纵-扭换能器扭转振动等效机电图共振频率

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无速度测量的微小型UUV鲁棒积分有限时间渐近跟踪控制

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控制与决策 2025年第1期40卷 196-204页

作者：梁洪涛李慧平喻俊志陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710119 西北工业大学航海学院西安710072 北京大学工学院北京100871

针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其... 详细信息

针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其中期望的收敛时间可预先设置且不依赖误差初始状态.在此基础上结合状态扩张观测器和误差符号鲁棒积分控制,提出复合扰动快速补偿与连续抑制相耦合的状态输出反馈控制器,其中线性状态观测器用于快速补偿未知速度和复合扰动,而连续误差符号鲁棒积分控制则进一步抑制估计误差和避免抖振.该设计不仅能保证跟踪控制的瞬态和稳态性能,还可避免鲁棒积分控制需要精确已知扰动微分上界的保守假设以及对高控制增益的依赖.稳定性分析证明了闭环控制信号在有限时间内渐近收敛.仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.

关键词：无人水下航行器跟踪控制有限时间预设性能误差符号鲁棒积分扩展状态观测器

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基于U^(2)-Net和CBAM融合注意力的双模态睡眠分期研究

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陕西师范大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 1-11页

作者：赵倩李锦凤飞龙强宁胡静陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西西安710119

针对当前自动睡眠分期方法存在的难点问题,提出了一种结合U^(2)-Net和CBAM融合注意力对EEG-ECG双模态信号进行自动睡眠分期的方法。首先,采用MIT-BIH公开数据集中的EEG-ECG信号进行预处理;然后,利用添加了多尺度特征提取模块的U^(2)-Ne... 详细信息

针对当前自动睡眠分期方法存在的难点问题,提出了一种结合U^(2)-Net和CBAM融合注意力对EEG-ECG双模态信号进行自动睡眠分期的方法。首先,采用MIT-BIH公开数据集中的EEG-ECG信号进行预处理;然后,利用添加了多尺度特征提取模块的U^(2)-Net网络并行提取EEG和ECG中的波形特征;其次,利用CBAM融合注意力对全部特征进行权重分配;最后,使用Softmax激活函数对睡眠时期进行六分类。结果表明:基于U^(2)-Net和CBAM融合注意力模型进行睡眠分期时,使用ECG单模态信号的六分类总体准确率为80.2%,F1分数为75.3%;使用EEG单模态信号的六分类总体准确率为85.8%,F1分数为81.7%;使用EEG-ECG双模态信号的六分类总体准确率为90.4%,F1分数为85.6%。提出的双模态睡眠分期模型是可行有效的,并且为自动睡眠分期提供了一种新的思路。

关键词：自动睡眠分期 EEG-ECG双模态信号 U^(2)-Net网络 CBAM融合注意力

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Li、Au掺杂对GaN/ZnO异质结光解水制氢性能的调控

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无机化学学报 2025年第5期41卷 923-938页

作者：温俊青王若琦张建民西安石油大学理学院西安710065 陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710062

以提高GaN/ZnO异质结光解水制氢性能为目标,采用第一性原理方法研究了Li和Au元素掺杂GaN/ZnO异质结的电子结构、光学性质和光催化性能。电子结构计算表明GaN/ZnO异质结为直接带隙半导体,异质结类型为Z型,带隙为1.41 eV,能有效促进载流... 详细信息

以提高GaN/ZnO异质结光解水制氢性能为目标,采用第一性原理方法研究了Li和Au元素掺杂GaN/ZnO异质结的电子结构、光学性质和光催化性能。电子结构计算表明GaN/ZnO异质结为直接带隙半导体,异质结类型为Z型,带隙为1.41 eV,能有效促进载流子分离。Li、Au掺杂后的各结构中除Li替位Zn结构外,均具有磁性。光学性质分析的结果表明,掺杂Li、Au元素可以提高体系的吸收系数,其中Li替位Zn后异质结具有较大的光吸收系数,同时具有较大的功函数(7.37 eV)和界面电势差(2.55 V),表明其可见光利用率较高,界面结构稳定且具有较大的内建电场,可以更有效地促进电子与空穴的迁移从而减小电子-空穴对的结合。Bader电荷分析表明掺杂元素Li和Au均失去电子。电子从GaN层向ZnO层转移,在界面处形成了一个有效的内电场。Li替位Zn和Au同时替位近位的Ga和Zn所对应的2种结构的层与层之间转移的电子较多,说明其界面电势差较大且拥有较高的光生载流子迁移速率。光解水制氢性能分析表明,ZnO薄膜、GaN/ZnO异质结、Li替位Ga以及Li同时替位远位的Ga和Zn四种体系在pH=0时,满足光解水制氢的条件。GaN薄膜、ZnO薄膜和Li同时替位远位的Ga和Zn三种体系在pH=7时满足光解水制氢的条件。

关键词：第一性原理方法 GaN/ZnO异质结电子结构磁特性光解水制氢

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中波红外亚波长单层增透膜金属线栅偏振器件设计

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应用光学 2025年第1期46卷 186-193页

作者：王佩瑶刘洹庚任立勇陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西西安710119 西安市光信息调控与增强技术重点实验室陕西西安710119

针对3μm~5μm中波红外波段,设计了一种硅(Si)基底上的金(Au)金属线栅偏振器件,提出了在Au线栅和Si基底间引入MgF_(2)介质层,以提高金属线栅的TM波透过率和偏振消光比ER。利用COMSOL仿真软件模拟优化Si基底上的Au金属线栅的相关结构参数... 详细信息

针对3μm~5μm中波红外波段,设计了一种硅(Si)基底上的金(Au)金属线栅偏振器件,提出了在Au线栅和Si基底间引入MgF_(2)介质层,以提高金属线栅的TM波透过率和偏振消光比ER。利用COMSOL仿真软件模拟优化Si基底上的Au金属线栅的相关结构参数,计算结果表明,TM波平均透过率为93%、平均偏振消光比为39.3 dB。同时,还提出了采用金属钨(W)作为新的金属材料来提高线栅偏振器偏振性能的方法,仿真结果表明,TM波平均透过率为92.7%、平均偏振消光比为64.4 dB。然而,金属钨的硬度较高,对蚀刻工艺要求更高,我们期待通过工艺和技术手段的进步,制作出性能优越的中波红外金属线栅偏振器件。

关键词：金属线栅偏振器 Si基底金(Au)线栅钨(W)线栅偏振消光比

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基于STSE开展科学教育跨学科实践的逻辑理路、现实困境与优化路径

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天津师范大学学报(基础教育版) 2025年

作者：吕艳坤唐丽芳李金蓉陕西师范大学物理学与信息技术学院东北师范大学教育学部长春人文学院

伴随着科技进步和社会发展而诞生的STSE强调将科学知识、技术发展、社会生活和环境保护融入科学教育之中，既是发展学生科学素养的载体，又是落实新课标理念、实施科学教育跨学科实践的重要途径。然而，我国当前基于STSE开展的科学教育... 详细信息

伴随着科技进步和社会发展而诞生的STSE强调将科学知识、技术发展、社会生活和环境保护融入科学教育之中，既是发展学生科学素养的载体，又是落实新课标理念、实施科学教育跨学科实践的重要途径。然而，我国当前基于STSE开展的科学教育教学实践，仍面临课堂地位配角化、教学情境简略化、科学探究模式化、学科融合机械化、生活应用浅层化、教学评价缺失化等现实问题。为实现STSE育人价值、提升学生科学素养，研究认为，应从重构素养为本的课程理念、关注日常生活的真实情境、亲历探究实践的活动过程、明晰学科知识的内外关联、强化真实生活的迁移应用、构建积极导向的评价体系等路径予以优化。

关键词：科学教育跨学科实践科学素养

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