物电学院2024年学术沙龙暨研究生学术论坛第十七期

时间：2024年11月30日（周六）上午9:00

地点：13教222,13教223

交流报告一

报告题目：基于Dirac半金属的可调谐超灵敏四波段太赫兹传感器

报告人：曾子龙（在读硕士研究生）

报告摘要：介绍了一种由狄拉克半金属（BDS）和二氧化硅组成的经典三层结构太赫兹四带吸收体。调节狄拉克半金属的费米能可以调节吸收体的吸收峰频率。狄拉克半金属的费米能量为50 meV，在4-8THz范围内产生四个吸收峰，所有吸收率均超过95%。我们首先介绍了吸收的结构特性，并基于阻抗匹配理论证明了其可行性。接下来，通过应用局部表面等离子体共振（LSPR）理论，研究了吸收体表面电场的变化。此外，通过修改结构参数，我们发现吸收器表现出优异的物理调谐能力。在研究了环境折射率的变化如何影响器件功能后，我们还发现吸收体对折射率表现出显著的敏感性，达到1840 GHz/RIU，使其成为传感应用的有前景的选择。该吸收器的设计为可调谐太赫兹超材料吸收器提供了一种新方法，在检测和传感等领域具有重要意义。

交流报告二

报告题目：皮秒紫外激光器温控系统的设计

报告人：孟琪琪（在读硕士研究生）

报告摘要：皮秒紫外激光器因其具有高峰值功率、窄脉冲宽度和非接触式加工等优势，在高精密加工、激光医疗、光电对抗和光伏产业等领域有重要应用，近年来成为固体激光新光源研究热点。其中，皮秒紫外激光器的输出质量直接受到倍频晶体和种子源性能的影响，而无论是倍频晶体还是种子源，其性能都会受到温度变化的显著影响。因此，皮秒紫外激光器的倍频晶体和种子源温控研究具有重要的实际意义。本次汇报将结合种子源和倍频晶体的温度特性和项目需求，介绍两种不同的温控系统来优化激光器的性能，其中重要的环节为两种不同的半导体制冷器（TEC）驱动模块的设计，最终通过实验测试表明激光系统的温度稳定性和效率得到显著提高，从而满足工业和科研领域对高性能紫外激光光源的需求。

交流报告三

报告题目：半导体光学制程中的真空镀膜技术及设备优化改造

报告人：关续强（在读硕士研究生）

报告摘要：在半导体光学制程中，薄膜沉积、光刻及刻蚀是半导体制造的三大核心步骤，本次报告主要介绍薄膜沉积中的物理气相沉积（PVD）的部分技术，以及针对设备能耗以及镀膜均匀性问题进行的相关改造优化。物理气相沉积技术是指在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其离化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。制备硬质反应膜大多以物理气相沉积方法制得，它利用某种物理过程，如物质的热蒸发，或受到离子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程。在光学镀膜中，应用此技术可以制作出高反射镜和防反射膜，大大提升光学器件的性能。

交流报告四

报告题目：不同损伤坑深下石英玻璃受ns激光作用的温度与应力特性研究

报告人：李孜涛（在读硕士研究生）

报告摘要：本研究探讨了石英玻璃在不同损伤坑深条件下受ns激光作用的温度场与应力场分布特性。利用COMSOL Multiphysics软件，构建了以351 nm波长激光为输入的电磁-热-应力耦合模型，模拟了损伤坑深从0.1 µm到0.9 µm（步长0.2 µm）下的温度和应力变化规律。结果表明，浅坑深（0.1 µm）因激光能量集中，温度最高可达1800 K，同时热膨胀应力峰值达200 MPa；随着坑深增加，激光能量衰减，深层温度降低至1200 K，最大应力降至150 MPa且分布更均匀。研究揭示了激光能量沉积、热扩散与应力场耦合作用的机制，为优化激光加工工艺和提高石英玻璃的抗损伤性能提供了理论依据。

交流报告五

报告题目：基于进化算法优化的相变材料的超宽带吸收器

报告人：马竞（在读硕士研究生）

报告摘要：近年来机器学习因为其在各领域的广泛适用性，在超材料吸收器的设计上成为当前研究热点。其中，粒子群优化算法（PSO）广泛应用于宽带吸收器的优化当中，然而传统的PSO算法由于其寻找全局最优的能力较弱，容易陷入局部最优，同时在传统设计宽带吸收器时，研究人员在扫参寻找最优值时，需要进行繁琐的单一扫参来寻找最优值，需要耗费大量的时间。为了解决这些问题，该研究结合了改进的PSO算法在寻优的优势以及二氧化钒这一新材料的独特性质，以设计和开发中红外超宽带吸收装置。二氧化钒是一种具备可逆金属-绝缘体相变特性的材料，受温度或电场变化的刺激，其电导率和光学性质可以发生剧烈变化。而改进的PSO算法可以更好的寻找到所设计装置在最优吸收下的各个参数。本研究基于时域有限积分法（FITD）为解决当前PSO算法和宽带吸收器的结合提供了新思路，并有望推动该算法在其他领域的进一步应用。

交流报告六

报告题目：激光惯性约束聚变中子辐照效应试验研究

报告人：陈志勇（在读硕士研究生）

报告摘要 ：激光惯性约束聚变是一项前沿的能源研究技术，它利用高功率激光照射含有氘和氚燃料的靶丸，引发靶丸表面材料的蒸发和电离，形成高温高压的等离子体。这些等离子体进一步吸收激光能量，通过热传导加热靶丸内部，推动靶丸向心压缩，在实验室内创造出聚变反应并释放出能量。激光惯性约束聚变中子辐射其产生机制和辐射特性比较特殊，其中子脉冲是通过激光核聚变反应产生的。激光聚变反应产生的中子由中心点向四周以球形的方式发散，中子脉冲宽度约为100ps，在传播过程表现出脉冲展宽效应。由于激光聚变反应可以同时产生多种辐射场，如X射线、伽马射线、电磁脉冲以及中子。依托大型激光装置的聚变试验，我们开展大量的器件辐照效应试验，对材料、线缆、电子元件以及电路板等进行了中子辐照效应测试，获取了中子辐照效应信号。激光聚变反应产生的混合辐射场也可以开展多种辐射场加载的协和效应试验研究，例如X射线/中子协和效应。这种实验室极端试验条件为器件的辐照效应测试提供了新的手段。

交流报告七

报告题目：HVAC环境仿真及舒适性控制策略研究

报告人：常铃（在读硕士研究生）

报告摘要：随着科技的进步和人民生活水平的日益提高，人们对汽车乘坐的舒适性也提出了更高的要求，而性能优良的车内空调控制系统是创造这种舒适性驾乘体验非常关键的因素。但是由于汽车行驶工况的复杂性以及人体对舒适感的模糊性，使得工作者很难对汽车空调系统建立一个完全符合要求且十分精确的数学模型。以冷暖合一型汽车空调为研究对象，通过调节压缩机、SOV阀、风机风速和混合风门的开度来调节整车舒适性。使用稳态计算方法对整车热负荷进行计算，并根据各个热负荷的计算公式在Matlab/Simulink软件平台搭建对应热负荷的模型，并组合成为HVAC环境仿真模块，并基于此开展舒适性策略研究。

交流报告八

报告题目：基于柔性碳对电极的染料敏化太阳能电池的研究

报告人：杜胜喜（在读硕士研究生）

报告摘要：本人开展了一种柔性碳电极的制备，并对其染料敏化太阳电池中的应用进行了研究。基于聚合物/银纳米线透明导电基底，制备聚合物/金属纳米线/碳电极，通过烧结、掺入聚苯乙烯微球引入多孔结构的方式，优化碳膜的微观形貌，获得染料敏化太阳电池器件光电转换效率的提升，优化后的染料敏化太阳电池的光电转换效率为5.17%。

交流报告九

报告题目：XYH₃(X = K, Rb, Cs)钙钛矿型氢化物储氢和物性的第一性原理研究

报告人：张世杰（在读硕士研究生）

报告摘要：在本研究中，我们首次运用密度泛函理论分析了XYH₃(X = K, Rb, Cs)化合物的储氢能力、结构、力学、光电、动力学和热力学性质。计算得到的这些材料的形成能、弹性常数和声子色散曲线表明它们具有热力学、力学和动力学稳定性。柯西压力和B/G比均反映了其脆性行为。此外，还发现这些氢化物都是各向异性的离子键化合物。能带结构表明，KYH₃、RbYH₃和CsYH₃均为金属。光学性质表明，这些化合物在蓝绿色波段具有非常明显的透射性，在可见光范围内具有很高的折射率。我们还研究了材料的热力学性质，包括熵、焓、热容和自由能随温度变化的情况。KYH₃、RbYH₃和CsYH₃的储氢量分别为2.31 wt%、1.70 wt%和1.34 wt%。以上结果表明，在所考虑的储氢材料中，KYH₃是最有前途的储氢材料。希望本研究能为进一步研究XYH₃类化合物提供有价值的参考。

交流报告十

报告题目：柔性薄膜中分子聚集态对荧光的调控

报告人：胡梦蓉（在读硕士研究生）

报告摘要：当今柔性可穿戴发光器件在创新性领域迅猛发展，如可穿戴电子显示器和发光传感器等应用，对荧光材料的需求日益增长。然而，传统荧光发色团在聚集后通常会引发荧光猝灭（ACQ）现象，极大地限制了其在发光器件中的应用潜力。目前通过改变基质的微观结构，利用成键作用来调节客体生色团的光物理特性，以此抑制ACQ现象，是一种有效的策略。所以在本研究中，选用了3-甲氧基黄酮作为荧光探针，深入探索了3MF在聚乙烯醇（PVA）薄膜中的微观聚集结构变化，发现PVA薄膜可以有效抑制类黄酮分子的聚集态荧光猝灭，并通过改变环境pH值调整PVA薄膜的分子间氢键结构，成功实现了对荧光增强的调控。同时聚乙烯醇（PVA）作为一种水溶性高分子材料，其制成的薄膜不仅具有优异的柔韧性，而且安全无毒、成本低廉，并且具备良好的生物可降解性。利用PVA柔性薄膜对分子聚集态荧光进行有效调控，为开发新型柔性发光材料提供了新的视角和方法。

交流报告十一

报告题目：Sr(Ca)GdAlO4:Dy³⁺/Tm³⁺白色荧光粉的合成及发光性能研究

报告人：郑传直（在读硕士研究生）

报告摘要：采用传统的高温固态法合成了一系列Dy³⁺/Ca²⁺/Tm³⁺单掺杂和共掺杂SrGdAlO₄荧光粉，并对其结构、形貌和光学性质进行了测试与表征。X 射线衍射（XRD）表明，少量掺杂 Ca²⁺、Dy³⁺、Tm³⁺不会改变基质SrGdAlO4的晶体结构，且最佳合成温度为 1500℃，最佳保温时间为3 h。 扫描电子显微镜（SEM）显示粒径大致在1至40 μm之间。SrGdAlO₄:Dy³⁺和SrCaGdAlO₄:Dy³⁺荧光粉能被近紫外光有效激发，在 484 nm（蓝光）和 580 nm（黄光）处产生两个强发射光，呈现冷白光；SrCaGdAlO₄:Dy³⁺/Tm³⁺荧光粉能被近紫外光有效激发，在484 nm（蓝光）和580 nm（黄光）处产生两个强发射光，呈现暖白光；在相同的激发波长下，SrCaGdAlO₄:Dy³⁺/Tm³⁺荧光粉能同时显示出Dy³⁺和Tm³⁺的特征发射峰。通过改变Dy³⁺和Tm³⁺的相对掺杂浓度比，可以实现 SrCaGdAlO₄:Dy³⁺/Tm³⁺荧光粉从冷白光到暖白光的调制。此外，对发光机理和寿命的研究表明，在SrCaGdAlO₄:Dy³⁺/Tm³⁺荧光粉中，Dy³⁺和Tm³⁺之间存在能量转移。

交流报告十二

报告题目：巨原子波导量子电动力学中非马尔可夫机制下的双光子动力学

报告人：李涛（在读硕士研究生）

报告摘要：研究了在非马尔可夫区域中，耦合到巨型原子的一个维波导中的单光子和双光子散射，采用了求解算子的方法。非马尔可夫机制产生了一个原子-光子束缚态，该束缚态无法通过单个入射光子激发。但可以通过双光子散射过程激发该束缚态，这一过程可以通过多通道散射理论进行描述，从中可以得到光子在束缚态中的解析捕获概率。此外，我们分析了双光子散射过程，获得了散射态的解析表达式。随着非马尔可夫效应的增强，非相干功率谱中出现了两个峰，归因于系统表现为由巨型原子的耦合点形成的漏腔。通过对二阶相关函数的分析，我们观察到传输光子的聚集行为、反射光子的反聚集行为，以及在耦合点分离处的独特检索行为。