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超音速中的质量、动量和能量传递...
气溶胶沉积 (AD) 可通过气流中的粒子沉积形成致密涂层；在 AD 中，气溶胶通过收敛-发散喷嘴，以超音速粒子速度促进惯性粒子撞击所需基材。与热喷涂方法不同，AD 可以在接近室温下应用；与冷喷涂不同，在 AD 中，气溶胶通常在喷嘴上游处于大气压下。尽管之前已成功演示了 AD，但与 AD 系统中粒子运动相关的许多方面仍不太清楚。在这项工作中，我们模拟了具有平面基材的狭缝型收敛-发散喷嘴的典型 AD 工作条件下的可压缩流场分布和粒子轨迹。在检查流体流动分布时，我们发现速度和压力分布以及冲击结构对喷嘴的上游和下游工作压力很敏感。这些最终会影响粒子撞击速度。重要的是，在 AD 中，粒子阻力状态是动态的；粒子克努森数和马赫数都可以相差几个数量级。为了辅助粒子轨迹模拟，我们训练了一个神经网络，根据现有实验数据、理论极限和新的直接模拟蒙特卡罗 (DMSC) 结果预测粒子上的阻力。基于神经网络的阻力定律取决于马赫数和克努森数，与 DSMC 模拟数据相比，其一致性比预先存在的相关性更好。借助该定律，粒子轨迹模拟结果表明，对于给定的粒子密度，存在一个最佳粒子直径，以最大化粒子撞击速度。我们还发现，在 AD 中，粒子会经历与尺寸相关的惯性聚焦，即存在一个特定的粒子直径，其中粒子沉积线宽最小。小于此直径的粒子聚焦不足，大于此直径的粒子聚焦过度，因此在两种情况下都有较大的沉积线宽。使用轨迹模拟，我们还开发了一个框架，可用于评估喷嘴上游任何气溶胶尺寸分布函数的位置相关质量、动量和动能通量到沉积基质的通量。结果表明，对于实验室可达到的典型气溶胶浓度，动能通量可以接近在具有相变的对流传热中通常观察到的量级，因此 AD 中的平动能到热能的传递可能是形成致密涂层的关键因素。关键词：气溶胶沉积；收敛-发散喷嘴，惯性聚焦；惯性撞击；直接模拟蒙特卡罗
基于锗的超导体/半导体混合纳米结构用于量子信息
基于超导电路的超导量子比特由超导电容器和具有 transmon 几何的约瑟夫森结组成，广泛应用于高级量子处理器，追求可扩展的量子计算。transmon 的量子比特频率的调整依赖于超导环路中两个超导体-绝缘体-超导体 (S-I-S) 约瑟夫森结的超电流之间的磁通量相关干扰。基于超导体-半导体-超导体 (S-Sm-S) 材料的约瑟夫森结为门可调 transmon 提供了一种可能性，称为“gate-mon”，其中量子比特频率可以通过静电平均值进行调整。在 III-V 材料平台上实现的 gatemon 显示出 transmon 替代品的令人瞩目的发展，但在可扩展性方面仍然存在一个大问题。硅锗 (SiGe) 异质结构由于其高空穴迁移率和 Ge-金属界面的低肖特基势垒而成为承载混合器件的潜在平台之一。此外，与硅基半导体行业的兼容性是扩大量子比特平台的一个有力优势。在本论文中，我们基于 SiGe 异质结构中的 Al-Ge-Al 约瑟夫森结开发了门控。首先，建立了自上而下方法中约瑟夫森场效应晶体管 (JoFET) 的稳健制造配方。我们对 JoFET 进行了详尽的测量，以研究它们随栅极电压、温度和磁场变化的特性。这些器件显示了临界电流 (I C ) 和正常态电阻 (R N ) 的栅极可调性。估计这些器件具有高透明度的超导体-半导体界面，SiGe异质结构上的高 I C R N 乘积证明了这一点。在有限电压范围内，观察到对应于多个安德烈夫反射 (MAR) 的特征。然后，我们在 SiGe 异质结构上制造和表征氮化铌 (NbN) 超导谐振器。我们在传输模式下测量谐振器，并从传输系数 (S 21) 中提取谐振频率 (f r)、内部品质因数 (Q i) 和耦合品质因数 (Q c)。随后，我们开发了制造工艺，将与电容器分流的 Al-Ge-Al 结（换句话说，gatemon）集成到谐振器方案中，并根据设计进行制造。我们在其中一个制造的 gatemon 中演示了反交叉特性。使用双音光谱技术映射门控器的谐振频率，发现它是门可调的。量子位具有较大的光谱线宽，这意味着相干时间较低。此外，我们对超导量子干涉装置 (SQUID) 几何中的结进行了电流相位关系 (CPR) 测量。我们可以证明结构成非正弦 CPR。此外，在辐照结的电流-电压特性曲线中观察到整数和半整数 Shapiro 阶跃。这表明我们的结具有 cos 2 φ 元素，这可以为受保护的量子位开辟另一种可能性。
半导体计量的 TSOM 方法 - NIST 的 TSAPPS
半导体计量的 TSOM 方法 Ravikiran Attota**、Ronald G. Dixson、John A. Kramar、James E. Potzick、András E. Vladár、Benjamin Bunday*、Erik Novak # 和 Andrew Rudack* 美国国家标准与技术研究所，美国马里兰州盖瑟斯堡 20899 *SEMATECH，美国纽约州奥尔巴尼 12203 # Bruker Nano Surfaces Division，美国亚利桑那州图森 85756 摘要 离焦扫描光学显微镜 (TSOM) 是一种新型计量方法，可使用传统光学显微镜实现 3D 纳米级测量灵敏度；测量灵敏度与使用散射法、扫描电子显微镜 (SEM) 和原子力显微镜 (AFM) 的典型灵敏度相当。TSOM 可用于反射和透射模式，适用于各种目标材料和形状。已通过实验或模拟证明的纳米计量应用包括缺陷分析、检测和过程控制；临界尺寸、光掩模、覆盖、纳米粒子、薄膜和 3D 互连计量；线边缘粗糙度测量；以及 MEMS/NEMS 中零件的纳米级运动。可能受益的行业包括半导体、数据存储、光子学、生物技术和纳米制造。TSOM 相对简单且价格低廉，具有高吞吐量，并为 3D 测量提供纳米级灵敏度，可能在制造过程中显著节约成本并提高产量。 关键词：TSOM、透焦、光学显微镜、纳米计量、过程控制、纳米制造、纳米粒子、覆盖计量、临界尺寸、缺陷分析、尺寸分析、MEMS、NEMS、光子学 1. 引言 对进行纳米级 3D 测量的工具的需求非常高，因为纳米级的尺寸信息是纳米技术和纳米科学进步的必要条件 [1,2]。原子力显微镜 (AFM)、扫描隧道显微镜 (STM) 和扫描电子显微镜 (SEM) 等多种工具通常用于提供这种尺度的测量。然而，随着纳米技术的商业化，快速可靠的纳米尺度特征测量将变得越来越重要 [1,2]。基于光学的工具具有优势，因为它们具有相对较低的拥有成本和较高的吞吐量，并且通常完全无污染和无损。人们常常误以为光学显微镜由于衍射而不适合测量小于照明波长一半的特征（可见光区域中 200 纳米大小的特征）的尺寸 [3]。当然，多年来，光学显微镜一直被用于通过实验与模型比较来测量远低于照明波长一半的光掩模线宽特征。当然，以衍射为主的图像使得对目标进行有意义的分析变得困难。然而，可以通过以下方法规避这一限制：(i) 将图像视为代表目标的数据集（或信号）；(ii) 使用一组通过焦点的图像，而不是一幅“最佳焦点”图像；(iii) 利用高度发达的光学模型 [4-6]。___________________________________________________________________ ** 通讯作者：ravikiran.attota@nist.gov；电话：1 301 975 5750
QD-SOA的性能比较，QW-SOA，散装...
1。介绍解决对短期范围内域内和纳特纳德式容量的需求不断增长，具有较高敏感性和波长施用多路复用（WDM）的连贯收发器被视为增加总体容量并达到总体能力的关键候选者[1，2]。O波段传输的距离和接收灵敏度受到更高的光纤衰减因子的限制，而WDM系统会引入更多的被动损失，例如多路复用器。使用O波段中的光放大器允许更长的触手可及，并使高通道计数配置可部署[3]。但是，在O波段中，尚不清楚放大技术的选择，尤其是在连贯的传输领域内。半导体光放大器（SOA）已经被探索以进行强度调制和直接检测（IM/DD）系统，作为在接收器端提供足够信号功率的一种方式[4]。然而，已知大量SOA表现出高噪声图并产生非线性失真，这阻碍了它们用于光学信号扩增的使用。此外，SOA通常会诱发信号chirp，从而使连贯的信号更加降低。量子点（QD）技术的进步允许与量子孔（QW）和散装对应物相比，QD SOA会产生较低的失真和chirp [5]。这很重要，因为SOA是O波段数据中心间接连接空间的良好候选者，因为它们的占地面积较小，功耗较小，而较小的功耗比掺杂的纤维纤维放大器（PDFA），并且最重要的是，它们可以集成到光子集成电路中（PIC）。2。尽管如此，不同SOA技术提供的总体性能和非线性增益动力学尚未进行测试和比较，并在IM/DD和相干调制的情况下，以建立下一代图片所需的高波特速率与纤维放大器进行比较。这项经验研究对于简化了一定的系统拓扑（调制格式，波特率等）的放大器选择很重要。因此，在这一贡献中，我们首先考虑了QD，QW和BOLK SOA的比较，即考虑两个关键的表现参数，这些参数会影响波形振幅和相位，即增加恢复时间（GRT）和线宽增强因子（亨利或α -Factor）。接下来，重要的是，我们通过研究依赖于这种放大器和PDFA的IM/DD和相干系统的BER性能，将分析扩展到O波段的高速系统领域。我们在第3节中通过实验证明，QD-SOA以高波德速率和IM/DD的PDFA和其他SOA的表现高，并且能够扩大多-TBPS WDM系统。SOA在本节中的表征，我们比较了具有相似属性的散装和QW-Soas（Inphenix ip- sad1301）以及来自Innolume的QD-SOA中的一些相关特征。主要结果总结在图中1 a）。它们与文献得出的“典型”值相辅相成。公平的比较需要从饱和度中运行所有SOA。否则，较低的饱和功率SOA将遭受添加的非线性失真。图相应的饱和功率如图1 b）描绘了该参数，该参数是（CW）输入功率在SOA中的函数。1 a）（第一列）。QD-SOA表现出较高的输入饱和功率（3dB增益降低），P坐在。所有的肥皂都在其最大增益点偏见。测量α因子对于IM/DD系统中CHIRP诱导的脉冲扩大以及相干系统中不需要的相位调制诱导的星座变形很重要。 SOA的此参数以简单的方式将活动层折射率的变化与载体密度变化响应材料增益的变化有关。 因此，对于传输应用，α因子的低值是理想的。 图的第3列 1 a）显示了所有SOA的测得的α因子。 除了散装SOA（显示出比预测的α因子低的SOA）之外，它们落在预期范围内，如第2列（摘自文献）所示。 QD-SOA展示测量α因子对于IM/DD系统中CHIRP诱导的脉冲扩大以及相干系统中不需要的相位调制诱导的星座变形很重要。SOA的此参数以简单的方式将活动层折射率的变化与载体密度变化响应材料增益的变化有关。因此，对于传输应用，α因子的低值是理想的。图1 a）显示了所有SOA的测得的α因子。除了散装SOA（显示出比预测的α因子低的SOA）之外，它们落在预期范围内，如第2列（摘自文献）所示。QD-SOA展示
BCS理论讲义
由约翰·巴尔丁（John Bardeen），莱昂·库珀（Leon Cooper）和罗伯特·施里弗（Robert Schrieffer）开发的BCS理论成功地建模了I型超导体的性能。该理论的一个关键方面是通过与晶格的相互作用而形成了库珀对，这是由于与晶格振动相关的电子之间的轻微吸引力所致。这些配对的电子的行为更像是玻色子，凝结成相同的能级，并在带隙以下的温度上表现出零电阻率。获得诺贝尔奖的三人组的工作表明，超导性的临界温度取决于带隙和同位素质量，指向声子相互作用机制。给定的文章文本此处已将半导体的属性扩展到包括环境样本[11,12]。半导体表现出具有能隙（例如）为特征的带状结构，硅的EG约为1.17 eV，而EG的EG约为0.66 eV。内在的半导体，例如纯硅或锗，由于热能而导致一些电子升高到传导带。填充特定能量状态的概率遵循费米 - 迪拉克分布。在室温下，化学势（μ）和费米能（EF）大致相等。传导电子可以通过相对于费米能的能量水平来识别它们。当电子被激发到传统带中时，它留下了一个孔，该孔充当价带中的正电荷载体。杂质半导体是通过引入杂质（掺杂）来改变其电子特性而创建的。n型材料的杂质比半导体的价电子多，而P型材料的杂质具有较少的价电子。在超导性中，可以在液态氦低温器中观察到几种现象。通过测量磁场排除（Meissner效应）证明了向超导状态的过渡，因为温度通过沸腾的氦气流降低。还观察到，还观察到还观察到通过两个超导体之间的绝缘连接在超导铅缸中诱导电流的持续性。此实验的准备问题包括测量0.5英寸汞的高度，以允许蒸发氦气逃脱，防止空气逆流进入脖子，并取下插头以测量氦气水平并插入实验。应通过各种方法将这种开放条件的持续时间最小化，例如减少电线表面上的杂质或平行于其平行的磁场。这可以帮助减轻非常规超导体和其他可能导致库珀对破裂的来源的疾病的影响。超导和扩散金属状态之间产生的相变是一种复杂的现象，受到电流和热激活相滑的波动的影响。已经对此过程进行了全面分析，从而揭示了从量子临界到低温金属相过渡时，零频率电运中的非单调温度依赖性。遵循De Gennes的方法，参考。接近临界点，热电导率比显示了遵守Wiedemann-Franz定律的线性温度依赖性。在相关研究中，对强烈相互作用的国家方程的调查已经持续了近二十年。这项研究通过检查了描述核液体 - 液体相变和解糊精过渡的准确解决的统计模型，从而为这一领域做出了贡献。通过扩展热力学限制中的溶液到有限体积，研究人员直接从大规范分区中制定了相似的相类似物。已经探索了对这些系统的表面影响，表明表面的存在可以显着影响相行为，尤其是对于强烈相互作用的物质。时间限制对金属超导性和超流量的影响，电子在短范围内使用筛选的库仑电位相互作用。金属的现象学理论（称为Landau Fermi液体理论）假设这些相互作用的电子绝热连接到自由电子。这使我们能够将金属中的电子视为具有重归于参数的非相互作用的费米。有限温度下金属的比热与激发的数量成正比，即大约4kf/k，其中kf是费米波形，而ek是电子的能量。这表明金属中的电子出于实际目的的行为就像非交互式费米子。一项研究发现，声子的线宽与电子偶联参数λ成正比。然而，一些研究的重点是超导体中的电子声子相互作用，尤其是在常规和非常规的超导体中。这项研究的目的是更好地了解使用非弹性中子散射的经典超导体的声子频谱。另一项研究试图以“纯粹的经典”方式解释Meissner效应，即从超导体中驱动磁场线。但是，该论点滥用了Gennes的通量驱动，并受到其他研究人员的争议。我们不是直接解决最关键的论点，而是基于De Gennes的古典教科书摘录的基本观点[2]。1将超电流密度描述为j（r）= n（r）e*v（r），其中n是超导电子的密度，v是载体的漂移速度。通过将该方程取代到表达式中以进行动能并最大程度地减少动能和磁能的总和，可以到达F.和H. Londons的方程式：H +λ2∇×（∇×H）= 0，其中λ是穿透深度。此方程式解释了字段排斥。值得注意的是，该方程的推导不依赖于量子概念或普朗克常数。状态揭示了2DEG的特性；具体而言，它表现出半耗油的石墨烯EF自旋偏振法表面。这导致了有趣的现象，例如与旋转密度相关的电荷电流和与电荷密度相关的旋转电流。此外，Berry的阶段具有强大的疾病，显示出弱反定位但不可能的定位。当对称性打破时，表面能隙会打开，导致诸如量子霍尔状态，拓扑磁电效应或超导状态等外来状态。但是，如果表面保持不足而没有破坏对称性，甚至出现了更异常的状态，则需要固有的拓扑顺序，例如非亚伯式FQHE或表面量子厅效应。文本进一步探索了轨道QHE，e = 0 landau级别的dirac费米子和“分数” iqhe 2/3 e/h B.异常的QHE可以通过沉积磁性材料来诱导表面间隙，从而导致质量M↑M↓。在拓扑绝缘子（TIS）的背景下，文本讨论了磁电效应Qi，Hughes，Zhang '08；艾森，摩尔，范德比尔特'09。它考虑了带有磁体间隙表面的Ti的实心圆柱体，并探索了拓扑“ Q术语” 2 DL EB E E1 ME N E2 H2 H2 Q H Tr Sym。