- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
用于相变自旋电子学的Ge?Sb?Te?/Co?FeX（X：Al、Si）界面电子结构
摘要： 相变材料（如Ge2Sb2Te5）在现代电子学和光子学中极具吸引力，但其自旋电子学应用仍鲜有探索。本文提出基于铁磁体/相变材料/铁磁体结构的相变自旋电子器件构想。相变材料中间层的电学可调特性为通过相变调控自旋输运开辟了新途径，为自旋电子器件增添了新功能与工作模式。作为实现此类器件的第一步，我们计算了c-Ge2Sb2Te5与半金属铁磁体Co2FeX（X：Al、Si）界面的电子结构，发现这些界面并非真正的半金属性，表明存在改进空间。能带排列主要取决于c-Ge2Sb2Te5的终端结构，c-Ge2Sb2Te5/Co2FeX界面呈现两种能带排列类型。若将c-Ge2Sb2Te5视为重p型掺杂，Te终端界面通常具有优势——既能降低Co2FeX向c-Ge2Sb2Te5多数自旋通道的空穴注入接触电阻，又自然形成隧穿势垒，缓解少数自旋通道偶发空穴注入导致的自旋注入效率衰减。本研究为该相变自旋电子框架提供了重要见解。
关键词： 自旋电子学、电子结构、Co2FeX、界面、相变材料、Ge2Sb2Te5
更新于2025-09-23 15:21:01
-
具有相变法诺谐振器的单向光子电路
摘要： 我们证明，在光子电路的两个微谐振器之一（与总线波导耦合）中集成相变材料（PCM），可产生单向法诺共振并形成单向传输窗口。该相变由光致加热引发，伴随PCM谐振器消光系数的骤增。由于光子电路的不对称性，触发相变的输入光强临界值强烈依赖于入射光方向，后者决定了所形成传输窗口的单向特性。该效应可用于片上无磁隔离器和Q开关。
关键词： 光学隔离器、相变材料、光子电路、单向传输、法诺共振
更新于2025-09-23 15:21:01
-
基于二氧化钒相变与铝孔阵列的动态可调谐完美吸收
摘要： 将等离激元纳米结构与功能材料集成可进一步调控光学共振响应。本文提出一种由铝（Al）环阵列与二氧化钒（VO2）圆盘交替排列构成的完美吸波器（PA）。该吸波器的吸收峰共振波长可在可见光（Vis）和近红外（NIR）波段实现大范围调控：当VO2发生金属相（m-VO2）到绝缘相（i-VO2）的结构转变时，吸收峰从770 nm迁移至1336 nm，产生73.5%的相对波长偏移。此外，吸收峰强度显著依赖于环盘高度、半径及晶格周期。本研究表明，所设计的VO2基吸波器有望解决动态可调谐共振、宽入射角高吸收率（近100%）以及弱偏振依赖性等关键技术难题。
关键词： 二氧化钒（VO2）、可见光与近红外光谱、相变材料、完美吸收
更新于2025-09-23 15:21:01
-
高压高温下粉末GeTe中R3m相的持久性
摘要： 作为相变材料，菱面体晶系GeTe（空间群R3m）被认为会在3-4 GPa压力下转变为立方岩盐相（B1），同时伴随派-纳尔斯畸变的消失。然而，通过同步辐射X射线衍射与理论计算相结合的方法，我们发现R3m相从常压一直稳定保持至约15.8 GPa压力，这与先前报道相矛盾。在加热X射线粉末衍射实验中同样未观测到B1相。这种从R3m到B1的虚假相变源于高压/高温条件下R3m相晶格参数压缩比的变化。这些发现为相变材料的转变机制提供了新见解，对其他在高压/高温下发生位移型转变的材料也具有参考价值。
关键词： 结构相变、密度泛函理论、高压、相变材料、高温、锗碲、同步辐射X射线衍射
更新于2025-09-23 15:21:01
-
基于Ge2Sb2Te5相变材料的全介质超表面近红外开关
摘要： 本文提出了一种用于近红外（NIR）波段多尺度应用的超表面。研究详细分析了一种偏振不敏感、单层可重构的卍字型近红外开关超表面。该超表面以锗锑碲（Ge2Sb2Te5）相变材料为核心，在1.8微米至2.2微米波长范围内实现近红外开关功能。其结构由玻璃基底上的图案化Ge2Sb2Te5薄膜构成，属于全介质超构材料。实验测得该超表面具有高达150的开关对比度（即最大与最小透射率之比）。不同偏振态的光入射均不影响其开关特性，使其成为开发先进可调谐集成光子器件的理想候选方案。
关键词： 光学开关、相变材料、环形偶极共振、超表面
更新于2025-09-23 15:19:57
-
利用石墨烯加热器模拟非易失性相变集成纳米光子结构的电学开关特性
摘要： 集成纳米光子学的进步使得面向通用电子-光子片上系统的大规?？杀喑坦庾蛹傻缏罚≒IC）成为可能。这类依赖微弱且易失的热光或电光效应的系统通常表现出有限的可重构性，同时伴随高能耗与大尺寸问题。通过采用硫系相变材料（如Ge2Sb2Te5/GST），可在相变时以自保持方式提供显著光学对比度来应对这些挑战。然而当前基于PCM的集成光子应用受限于光学/电学自加热驱动方案的可扩展性，仅能实现单器件或简单PIC。虽然外部电热器导热加热支持大规模集成与大范围开关，但快速高效的电控方案仍有待突破。 本研究基于可编程硅基GST平台，建立了石墨烯加热器驱动的GST包覆集成纳米光子结构电学开关模型。得益于石墨烯超低热容与高面内热导率特性，该结构在实现完全相变（确保强衰减~6.46 dB/μm及1550 nm波长处~0.28π/μm光学相位调制）的同时，展现出约80 MHz的高开关速度及优异能量效率（结晶态19.2 aJ/nm3，非晶态6.6 aJ/nm3）。相较于氧化铟锡和硅p-i-n加热器，石墨烯加热器结构在加热效能与整体性能方面呈现两个数量级的优势。本研究有助于解析PIC中导热加热驱动相变的机理，为未来大规模PCM基电子-光子系统发展奠定基础。
关键词： 石墨烯、非易失性、可重构光子学、相变材料、硅光子学、集成纳米光子结构
更新于2025-09-23 15:19:57
-
利用第一性原理分子动力学模拟研究过冷液态Ge<sub>3</sub>Sb<sub>2</sub>Te<sub>6</sub>中短程和中程有序的起源
摘要： 诸如Ge-Sb-Te化合物等相变材料因其电存储潜在价值备受关注。与无定形态和晶态相比，过冷液态尽管在非晶化与结晶过程中具有不可忽视的作用，却远未被深入理解。为此，我们研究了快速冷却过程中液态与过冷液态Ge3Sb2Te6的动力学特性和结构特征。随着温度降低，化学键趋于更均匀，但Ge、Sb和Te原子的配位数变化甚微。同时，短程构型的结构有序性显著增强。进一步研究表明：以Ge、Sb和Te为中心的构型主要通过调整键角关系和键长（而非仅改变配位环境），转变为更有序的缺陷八面体结构。正是这些更有序的八面体促进了中程有序的形成。我们的发现为过冷液态Ge3Sb2Te6局部结构有序性的起源提供了深刻见解，这对全面理解非晶化与结晶过程具有重要意义。
关键词： 分子动力学、相变材料、过冷液体、短程有序
更新于2025-09-23 15:19:57
-
利用相变材料的光伏冷却
摘要： 基于数学建模和实验测试，对采用相变材料（PCM）冷却的光伏系统进行了理论分析并形成文献记录。该PCM附着于光伏板背面以控制电池温度。实验测试通过对比使用与未使用PCM的太阳能系统进行。实验中采用厚度为15毫米的石蜡石墨复合PCM覆盖光伏板背面，该层上方固定有紧密贴合板框的铝制?；て?。实验发现：当电池平均温度超过PCM熔点温度时，系统效率提升；但若电池温度未达PCM熔点，则使用PCM反而会降低系统效率。
关键词： 光伏冷却，相变材料熔点，光伏面板效率，相变材料
更新于2025-09-23 15:19:57
-
带蓄热和光伏系统的太阳能隧道干燥机对杨桃干燥的性能分析
摘要： 本研究旨在分析所提出的太阳能隧道干燥器与光伏（PV）系统对杨桃的干燥性能。杨桃（Averrhoa carambola L.）是印度东北部各邦的原生水果。由于其丰富的营养成分和药用特性，该水果在国内的需求量不断增长。设计方案包含隧道式干燥室与储热单元，采用石蜡（相变材料）作为储热介质安装于隧道干燥室内，以利用非日照时段的热能。太阳能干燥室外表面的隔热涂层提升了隧道干燥器的热性能。研究分析了该设计方案的整体效率。结果表明，杨桃干燥过程处于降速阶段，未观察到恒速干燥阶段。质量分析数据显示，相较于露天晾晒样品，太阳能干燥样品具有更高的总酚含量（47.59毫克没食子酸当量/克样品）和DPPH自由基清除能力（73.59微摩尔Trolox当量/克样品）。对杨桃切片的感官评价（口感、香气和风味）显示，太阳能干燥切片的评分优于露天晾晒样品。
关键词： 杨桃，太阳能隧道干燥机，感官分析，相变材料
更新于2025-09-23 15:19:57
-
利用相变材料缓解通风瓦片屋顶的太阳得热
摘要： 目前已知有几种被动式降温设计技术可减少夏季通过建筑围护结构的太阳得热。这些技术包括近年来备受关注的相变材料（PCM）应用，以及增加通风屋顶中顶板通风（ASV）的策略。然而，鲜少有研究将这两种技术结合以最大化建筑在炎热季节的韧性。本文通过两种不同配置对通风屋顶中设置PCM层的效果进行数值分析：第一种是将PCM层铺设在屋面板上（PCM1工况），第二种是将PCM层悬浮于ASV通道中部（PCM2工况）。研究采用计算流体动力学模型，模拟夏季极端高温低风速条件下持续三天期间建筑围护结构周围及内部的气流与传热过程。结果表明：虽然各屋面层的平均温度差异较小，但PCM1工况下屋面板的温度波动幅度不足基准工况的一半；不过PCM2配置较基准工况实现了约10 Wh/m2（18%）的日建筑能耗降低，而PCM1仅因夜间通风不足获得4%的节能效果。因此从能效角度看，悬浮于ASV通道中的PCM层比铺设于屋面板表面更具优势，尽管后者能显著降低保温层的热应力。
关键词： 被动冷却技术、通风坡屋顶、计算流体动力学、相变材料
更新于2025-09-23 15:19:57