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关键词： 单壁碳纳米管   场效应晶体管   银液体   表面张力   器件   拉曼光谱  

摘要： 单壁碳纳米管具有许多优异的物理特性,在电子器件领域有可观的应用前景。本文是关于新型悬空单壁碳纳米管器件及相关性能的研究。首先我们制备了悬空单壁碳纳米管场效应晶体管,并研究了其性能;其次我们提出了一种基于液态金属动态运动的技术来悬空碳纳米管,并测量了悬空碳管器件的输运特性;最后我们制备了悬空单壁碳纳米管的网状结构并研究了其拉曼光谱。论文有三个主题,如下所述:1.我们提出了一种有效的技术来制备超干净的单根悬空单壁碳纳米管晶体管。在高温热处理过程中,利用熔化银的表面张力在一对钯电极上使单根的碳纳米管悬空。这种方法避免了有机化学腐蚀物接触碳纳米管,使得碳纳米管器件十分干净。而且每微米悬空碳纳米管的电阻要比非悬空碳纳米管的电阻小,这证实了衬底对碳纳米的电学特性的影响。悬空半导体碳纳米管场效应晶体管的开态电阻为50 kΩ,迁移率为8,600 cm/（V·s）,开关比高达10～5,这些性能显示了这种技术的优势和应用潜能。2.我们证明了一种有效、快速和圆片级制备悬空单壁碳管阵列的方法,这种方式是基于在高温热处理中液态银的运动来驱动碳管在预先加工好的钯电极上悬空及平行排布。起初,一定量的随机方向排布的碳管分散在钯电极上的银膜上,当热处理温度超过银膜的熔点时,银膜会熔化成液态并朝钯电极移动,同时在这过程中,碳管在钯电极间悬空,拉紧并平行排列。在最好的制备条件下,几乎所有碳管都悬空,且其接触电阻极低。我们还通过电学烧断的方法对金属性碳管的选择性刻蚀,制备了悬空单壁碳管阵列晶体管,展示了电子产业应用的潜力3.最后我们还通过调整钯金属的形状及排布,制备了悬空单壁碳纳米管网结构,其中碳管朝八个方向定向排布:上,下,左,右,右上,右下,左上,左下。然后我们对悬空碳纳米管网状结构进行了拉曼光谱的测量,发现悬空碳纳米管的G+峰的蓝移,证明了其轴向应力大约在0.13%。这种制备悬空碳管的新型技术可延伸到悬空二维材料器件的制备,为纳米电子器件的发展开拓了新的方向。

关键词： 流体模拟   SPH方法   表面张力   自由表面   ghost方法   固体边界处理   复杂场景  

摘要： 作为计算机图形学的一个重要分支,流体模拟在诸如影视特效、军事模拟、动画制作以及医学等方面都有着广泛的应用。流体的固体边界和自由表面都可以看成流体的边界,如何快速准确处理流体的固体边界以及流体表面张力是流体模拟研究的重要课题,因此研究上述问题有很强的实际应用价值。本文首先介绍了流体模拟边界处理和液体表面张力研究的历史背景和研究意义,以及国内外相关研究的历史沿革和现状,在此基础上,做了如下三个方面工作:流体自由表面的不规则性导致传统的ghost方法计算量大、动态生成ghost粒子场量比较困难。针对上述缺陷,本文提出一种改进的ghost粒子方法;在很好地处理自由表面的基础上,使得ghost场量生成更容易,计算量大大减少。光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynaimics,SPH)方法中的镜像粒子法是处理固体边界的一个重要方法。镜像粒子法通过靠近边界的流体粒子在边界外动态生成对应的镜像粒子来处理固体边界问题;但随着边界复杂程度的提高,传统的镜像粒子法生成镜像粒子的复杂度也随之提高,模拟效率随之降低;针对上述问题,本文对镜像粒子法进行改进,提出一种新的镜像粒子场量求值方法,有效地降低了复杂边界情况下生成镜像粒子的复杂度,且使靠近边界的流体粒子场量更加均匀。仿真实验结果表明,随着流体模拟粒子数的增加以及边界复杂程度的提高,该方法比传统镜像粒子法效率高的优势也更加明显。基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法处理液体自由表面是一个挑战性问题,其主要原因是液体表自由面张力难以真实模拟以及气-液交界面的粒子不足造成的边界截断所引发的数值计算不稳定。本文在传统的处理表面张力的IIF方法的基础上,结合气体压力法,构造了一种新的液体表面张力处理算法。仿真实验结果表明,本文方法能够稳定和比较准确地模拟液体自由表面张力,模拟的液体自由表面更光滑、更真实。此外,本文还提出了一种新的核函数,提高了模拟效率。

关键词： 锡多金属矿   维拉斯托矿床   成矿流体演化   成矿模式  

摘要： 维拉斯托矿床位于大兴安岭南段西坡有色金属成矿带,包括花岗岩型和石英脉型锡钨矿、脉状铜锌矿,其形成与深部碱长花岗岩密切相关。本文选取维拉斯托锡多金属矿床为研究对象,通过岩相学,显微测温,激光拉曼光谱分析等手段,对碱长花岗岩、云英岩、锡石闪锌矿石英脉、黄铜矿闪锌矿矿石各阶段中流体包裹体的特征进行研究,从时间和空间两个维度研究流体演化过程,并在此基础上初步建立维拉斯托锡多金属矿成矿模式研究,取得了以下成果:1)重新划分维拉斯托锡多金属矿床成矿阶段,将整个成矿过程划分为四个阶段:岩浆阶段、云英岩化阶段、锡石闪锌矿石英阶段、硫化物阶段。2)维拉斯托锡多金属矿床由碱长花岗岩→云英岩→锡石闪锌矿石英脉→闪锌矿黄铜矿矿石,流体包裹体类型发生明显变化,由以熔融包裹体为主变为以熔流包裹体为主,再变为以气液两相包裹体为主,并表现出渐变特征。由云英岩阶段至锡石闪锌矿石英脉阶段,温度盐度逐渐降低,变化具有继承性,云英岩中融流包裹体的气液相部分均一温度与流体包裹体的完全均一温度相近,固相成分与熔融包裹体成分一致。维拉斯托成矿流体经历了由岩浆-浆液过渡态流体-热液的连续演化过程。3)激光拉曼测试表明,熔融包裹体的固相成分以钠长石为主,含少量白云母和萤石,熔流包裹体的固相成分为黄玉,维拉斯托岩浆演化晚期浆液过渡态流体富含F。F、H2O等挥发分的存在能够大大降低熔浆的结晶温度,影响矿物成分与结晶顺序,饱和F的花岗岩岩浆易发生液态不混溶作用,有利于岩浆的分异演化,从而使W、Sn等成矿金属元素在晚期熔体和热水流体中富集。黄玉的出现可能指示着锡成矿作用的开始。4)从时间和空间两个角度出发,初步建立维拉斯托锡多金属矿成矿模式,锡成矿作用在岩浆演化晚期就已经开始,至热液阶段时成矿作用最强,整个过程是同期岩浆完整演化的结果,且从岩浆阶段-浆液过渡态流体阶段-热液阶段,成矿作用连续。

关键词： 震旦系灯影组   流体地球化学特征   古油气藏的形成与破坏   川北地区  

摘要： 本文以川北地区杨坝剖面震旦系灯影组为研究对象,通过储层岩性和物性研究,以孔、洞、缝矿物充填序列为基础结合包裹体激光拉曼光谱和均一温度分析综合研究流体充注期次,利用孔、洞、缝充填矿物锶、碳、氧同位素分析外源流体来源及流体系统,结合烃源岩演化史、构造演化史以及沥青特征,动态恢复了油气藏的形成与破坏过程,其主要认识如下:震旦系储层主要以局限台地白云岩为主,主要岩性为晶粒白云岩和藻白云岩。储层孔隙类型为裂缝-孔隙型,为低孔低渗储层,平均面孔率为1.15%。灯二段的面孔率主要分布范围为0.5%~3%,平均值为1.41%;灯四段的面孔率主要分布范围为0.1%~2%,平均值为0.85%。灯二段顶部和灯四段顶部面孔率相对较高,与大气淡水淋滤作用有关。溶蚀作用、构造破裂作用等为主要的储层孔隙建设性作用,而压实作用、压溶作用、硅化作用等为主要的储层孔隙破坏性作用。储层孔、洞、缝中主要充填矿物为白云石、石英、沥青,其充填次序为第一世代纤柱状白云石、第二世代细-粗晶白云石、第三世代孔洞边缘充填的沥青、第四世代细-粗晶白云石、第五世代石英、第六世代孔洞晚期充填的沥青,分别对应第一期盐水充注、第二期盐水充注、第一期油气充注、第三期盐水充注、第四期盐水充注、第二期油气充注。矿物充填序列和流体充注期次完整的记录了川北地区杨坝剖面古油气藏的形成与破坏过程。储层中主要赋存三期包裹体,分别为生油窗期赋存在第二世代和第四世代白云石中的流体包裹体、生气窗期赋存在第五世代石英中的流体包裹体。第四世代白云石包裹体上均一温度峰温集中在100~120℃,第五世代石英上包裹体均一温度峰温集中在180~200℃。根据激光拉曼光谱特征峰分析结果显示,包裹体成分主要为甲烷和硫化氢。储层孔、洞、缝充填矿物的锶、碳、氧同位素分析结果表明,震旦系外源流体来自于筇竹寺组烃源岩的生油窗期携带的沿着不整合面由深及浅的侧向运移到震旦系储层中的富锶含烃流体,并在运移过程中与围岩发生了锶同位素的中和。孔、洞、缝中充填沥青来源分析可知,第三世代沥青是第一期古油藏在加里东末期破坏时由生物降解作用所致,第六世代沥青是第二期古油藏中石油热裂解作用所致。震旦系灯影组古油藏主力烃源来自于下寒武统筇竹寺组,灯三段泥页岩和灯二段藻云岩也具有一定的生烃潜力,但非主力烃源岩。筇竹寺组和灯影组为“侧生旁储”型烃源岩和储集体组合。油气成藏演化从古到今经历了中寒武世-中志留世的古油藏初次形成阶段,中志留世-晚石炭世的第一期古油藏破坏阶段,早二叠世-晚三叠世古油藏再次形成阶段,侏罗纪-白垩纪古气藏形成阶段,喜山期-现今古气藏破坏阶段。

关键词： 分子动力学   表面水   外电场   探针   恒定电势法  

摘要： 外电场下水的表面性质的研究,对于认识许多化学及生物过程具有重要意义。本文采用了恒定电势(CPM)分子动力学(MD)方法模拟研究外电场下的水,主要围绕外电场对水的表面微观结构、动力学行为、表面电势、极化行为、以及表面张力的影响等问题开展了系统性的理论模拟研究。主要的研究成果如下:1.应用分子动力学方法,结合本征抽样方法(ISM)系统研究了水的表面结构。与传统Gibbs-dividing分界面不同,通过对水表面的本征分析,成功获取了模拟体系水随时间变化的的瞬时表面,发现了水表面附近的分层结构;获得了水表面瞬时涨落的幅度,建立了表面毛细涨落幅度与波失的关联;获得了基于水的本征表面计算的各项热力学性质(如压强分布、应力分布、表面张力等),证明了液体水表面分子取向和热力学性质呈现各向异性。本征表面的确定对于液体水表面的微观精细结构及热力学性质的分析研究具有重要意义。2.采用恒定电势方法(CPM),进行了常温外电场下液体水的分子动力学模拟。严格控制了模拟外场中极板的电势,使得极板间保持恒定的电势差,从而满足对体系施加的恒定外电场条件。随着外电场增强,水表面及bulk水的密度分布对外电场的响应并不明显;表面处的水分子取向、偶极方向由各向异性逐渐趋向一致;表面应力、压强产生了非常明显的波动,在阴极和阳极附近水的表面压强和应力开始出现越来越明显的差异。另外,我们发现当极板间电势差?Ψ>2V,水的bulk区域产生极化现象,水的表面结构及热力学性质变化逐渐显著。3.系统研究了外电场对水的表面电势的影响,获得了外电场与水表面电势的变化规律。通过探针法获得了沿电场方向体系的一维电势分布,发现当极板间电势差(?Ψ>2V)时,水的bulk区域出现电势梯度。在零电场场下水的阴极和阳极附近表面电势是相同的;随着外电场的增强,水的表面电势开始出现差异;阴极附近水的表面电势逐渐降低,而阳极附近水的表面电势逐渐升高。4.我们通过基于毛细波理论的本征统计视角和基于Gibbs-dividing分界面的平均统计视角,系统研究了在不同外电场下水的表面结构和热力学性质,对比了两种不同定义下(力学定义和毛细波理论定义)的表面张力与外电场的标度关系。通过计算分析,发现本征统计视角能更精细的反映水的表面结构,特别是在外电场干扰下水的表面结构的变化和热力学性质的变化。在零电场下,两种定义下的表面张力计算结果基本相同;随着外电场的增强,在低电场下力学定义下的表面张力和毛细波理论定义下的表面张力具有相同递减的趋势;在高电场下,两者开始产生差异。综上,本文通过恒定电势的分子动力学模拟了外电场下极性分子液体水,从本征和平均两种统计视角,分析获得了在外电场影响下水的表面结构和热力学性质的表化情况,这有助于在微观尺度下揭示水的表面结构和热力学性质受外电场干扰的本质特征。

关键词： 二硫化钼   硅烯异   异质结构   热学性能   Morse势函数  

摘要： 近年来，以二维二硫化钼、二硒化钼为代表的新型二维半导体材料迅速成为材料科学领域的研究前沿。这类半导体的厚度仅为数个原子，并且有望成为新一代电子器件的二维平台。同时，硅烯纳米结构材料能够很好和传统的硅基电子技术进行兼容，其被广泛的应用到集成电路中。将不同的二维半导体层堆积起来便形成了二维半导体异质结，而这类异质结中的新奇物理现象也成为了目前国际纳米科学研究的一个焦点。我们构造了描述MoS2/Si相互作用的势函数，并利用分子动力学模拟研究了其异质结构的力学和热学特性。本文的主要研究内容如下：　　首先，构造不同的晶格结构，用第一性原理计算方法计算不同晶体结构的结合能和每个原子受到的力，生成参考数据文件。利用forcematching方法，选择合适的势函数模型，通过对参考数据利用合适的最优化算法，对得到的势函数参数不断进行优化，得到可以描述MoS2/Si异质结构层间相互作用，并含有三个待定参数Morse势函数。　　然后，利用拟合得到的势函数，采用分子动力学的模拟方法研究了MoS2/Si异质结构的力学特性。对异质结构进行单轴拉伸实验，结果表明异质结构的断裂应力和断裂应变与结构的手性有很大关系，沿扶手椅方向的断裂应力和断裂应变要大于锯齿方向的值，且断裂应力和断裂应变的值明显受到结构的宽度尺寸影响。同时，对异质结构的断裂和滑移现象进行了观察和分析，从而得到了模拟现象背后的规律和机理。　　最后，采用非平衡态分子动力学方法模拟了MoS2/Si异质结构的导热特性。通过对不同异质结构沿扶手椅方向和锯齿方向的热导计算，发现异质结构沿扶手椅方向的热导率值明显大于锯齿方向的值，且在宽度尺寸较大时，异质结构的热导率不受尺寸的影响。之后进一步分别计算了异质结构中二硫化钼和硅烯部分热传递时的声子态密度图，通过声子态密度图来分析热输运的内部机理。

关键词： 松辽盆地   深部流体   地球化学特征   过渡金属催化  

摘要： 松辽盆地是我国最重要的含油气盆地之一。中生代以来，松辽盆地所处的东北亚地区发生了软流圈上涌及岩石圈减薄，强烈的构造运动使得盆地内断裂和岩浆活动发育，为深部流体进入盆地提供了有利条件，使松辽盆地成为具有丰富深部物质补给的陆相沉积盆地。　　深部流体活动对于含油气盆地生烃过程具有重要意义。首先，深部流体对于有机质生烃可能具有物质贡献和催化效应。其次，深部流体所携带的热量能够影响有机质热演化进程。最后，深部流体自身可能携带少量烃类，为盆地提供深源烃类输入。为了明确松辽盆地深部流体特征及其对有机质生烃过程的影响，本论文探究了盆地内产出的岩浆热液石英岩脉及地幔矿物中流体挥发分的地球化学特征及其对盆地天然气成藏的潜在贡献。同时，通过生烃模拟实验，分别探究了深部流体中所含的水和过渡金属在有机质生烃过程中的作用，并探讨了深部流体活动所形成的高温条件对于烃类产物特征的影响。主要得出以下几点认识:　　(1)松辽盆地岩浆热液挥发分和地幔流体挥发分以水、CO2为主，烃类气体含量普遍较低。深部CO2是盆地内无机成因气藏的重要气源，但深部来源烃类气体难以对盆地内天然气藏产生重要贡献。深部流体中的烃类气体既可以具有无机成因特征，也可以具有有机成因特征。然而，不同特征烃类的成因机制有待进一步探讨。　　(2)水能够为有机质生烃过程提供氢，在高温条件下促进气态烃的生成，提高有机质生烃潜力。　　(3)过渡金属对于有机质生烃具有显著的催化效应。首先，过渡金属能够催化长链烃类的裂解，使甲烷产率和天然气干燥系数大幅提高。其次，有机质热解生烃过程中，过渡金属能够催化费托合成反应的进行，使热解生成的CO2向烃类转化，提高有机质生烃潜力。　　(4)高温条件能够使得有机质热解生成的乙烷和丙烷发生碳、氢同位素翻转，首次提出造成同位素翻转的原因可能为高温条件下干酪根中被封存的直链烃类的裂解。乙烷和丙烷碳、氢同位素翻转会造成天然气碳同位素的部分倒转，据此，我们推断松辽盆地深层天然气藏中烃类同位素倒转现象可能与深部流体活动引起的盆地异常高温有关。

关键词： 流体包裹体   H-O-S-Pb同位素   斑岩型钼矿床   二连-东乌旗成矿带   准苏吉花  

摘要： 准苏吉花,位于内蒙古二连-东乌旗钼多金属成矿带的西南段,是新近发现的一个具有良好经济潜力和科研价值的斑岩型钼矿床。本文选取准苏吉花斑岩型钼矿床为主要研究对象,总结了在二连-东乌旗成矿带中斑岩型钼矿床的基本地质特征,开展了准苏吉花矿床地质特征、岩相学、流体包裹体与H-O-S-Pb同位素研究,探讨了矿床成因。本次研究主要取得以下认识和成果:（1）准苏吉花矿床产于花岗斑岩与石炭-二叠系宝力高庙组围岩接触带,钼矿化主要与硅化及绢英岩化有关。矿床自岩体中心发育热液蚀变带:钾化带（石英-钾长石脉）、硅化带（石英-辉钼矿脉）、绢英岩化带（石英-多金属硫化物脉）及碳酸盐化带（石英-碳酸盐脉阶段）。（2）通过岩相学分析,识别出四种流体包裹体类型:气液相包裹体（V型:气液比>50%;L型:气液比<50%）及单相包裹体（PL型:纯液相;PV型:纯气相）。流体包裹体测温从第I期到第IV期的主要集中范围为300～520°C,230～410°C,170～260°C和136～227°C;盐度区间分别为4.18～13.30 wt.%NaCl equiv.,2.07～11.10 wt.%NaCl equiv.,1.74～8.95 wt.%NaCl equiv.,和0.70～5.71wt.%NaCl equiv.。流体包裹体研究表明,成矿流体具中高温和中盐度等特征,属于H2O-NaCl体系。（3）H-O同位素研究表明,成矿流体从早阶段以岩浆水为主逐渐向晚阶段以大气降水为主的热液系统演化。辉钼矿与黄铁矿的稳定同位素δ34SV-CDT值指示成矿物质来源于岩浆源。Pb同位素指示成矿物质主要来源于上地壳,有地幔物质的加入。综上所述,早二叠世,古亚洲洋北向俯冲,导致上地壳部分熔融,由于区域构造动力作用,岩浆沿构造裂隙上升,侵位于石炭-二叠系宝力高庙组变质砂岩中,发生热液蚀变作用。成矿流体在运移过程中,热液系统的物理化学条件发生改变,成矿物质在构造裂隙中充填沉淀,从而形成准苏吉花钼矿床。

关键词： 页岩   核磁共振   孔隙分类   不可采出流体   双截止值  

摘要： 四川盆地龙马溪组页岩储层属于典型的“自生自储”式非常规储层,特殊的矿物组分尤其是有机质的存在使得泥页岩的微观孔隙结构异常复杂,同时多种孔隙流体的存在进一步增加了储层评价工作的困难。准确地认识页岩微观孔隙结构孔隙特征是研究非常规储层基础岩石物性、流体运移规律以及储层流体与岩石相互作用等核心物性的前提。为研究龙马溪组页岩覆盖多尺度的全孔径范围内的微观孔隙以及孔隙流体特性,本文以低场核磁共振岩心分析技术为主,综合场发射扫描电子显微镜和低温气体吸附实验,提出了基于流体双截止值的孔隙流体识别及孔隙划分方法。本次野外剖面采集的七组海相页岩样品的基础物性参数包括以下:主要的矿物成分为石英、粘土、长石、方解石等以及少量铁白云石、黄铁矿等顺磁性矿物;TOC含量平均为2.47%,偏低于钻井井下取芯样品;氦测法孔隙度的均值为3.34%,脉冲衰减渗透率法测得的样品基质渗透率平均为0.001684md。低温气体比表面分析实验（N2和CO2）表明页岩的微观孔隙结构为开放式的平行板状狭缝孔和两端开口的圆筒孔的混合配置,而且微孔主要由有机质中大量发育的纳米有机孔贡献。通过低场核磁共振岩心测试实验对100%饱和、离心不同转速下以及热处理不同温度的岩心进行分析,来获取页岩全孔径内的孔隙结构特征以及对应的流体运移特征。配合离心实验和热处理实验获得了经典的可动流体截止值T2C1和新定义的不可采出束缚流体截止值T2C2,并据此识别划分了不可采出流体(T22C2)、毛管束缚流体(T2C222C1)和可动流体(T2>T2C1)。实验数据表明T2C2介于0.09～0.36ms,而T2C1介于0.45～2.98ms,远低于砂岩、煤等岩样。页岩的核磁表面驰豫率（ρ2）处于0.00426～0.02822μm/ms之间,并且石英含量越高样品的驰豫率系数越小。以SZS-6样品为例,基于双截止值方法建立了一个孔隙划分概念模型图来阐明页岩的全孔径分布,包括不可采出流体孔隙、毛管束缚流体孔隙和可动流体孔隙。本论文提供了一种页岩孔隙分类和全孔径表征的新方法。

关键词： Fourier变换   唯一连续性   紧支集  

摘要： 本文主要讨论了两类非线性偏微分方程Cauchy问题解的唯一连续性.众所周知,唯一连续性是可积系统和控制论中的重要性质.到目前为止,数学界对非线性偏微分方程解的唯一连续性的研究已经获得了丰硕成果.本文利用Fourier变换以及Fourier分析中Paley-Wiener定理证明了一类Kawahara-Burgers方程与KdV-Burgers方程初值问题解的唯一连续性.全文结构如下:第一章简要回顾了有关微分方程唯一连续性的研究进展情况.第二章给出了相关的基础知识与基本结论.第三章研究了一类Kawahara-Burgers方程Cauchy问题解的唯一连续性.第四章研究了KdV-Burgers方程Cauchy问题解的唯一连续性.第五章为结论与展望.