Design consideration and performance of high-power and high-brightness InGaAs-InGaAsP-AlGaAs quantum-well diode lasers (lambda=0.98 mu m)

In this paper, we conduct a theoretical analysis of the design, fabrication, and performance measurement of high-power and high-brightness strained quantum-well lasers emitting at 0.98 mum, The material system of interest consists of an Al-free InGaAs-InGaAsP active region and AlGaAs cladding layers. Some key parameters of the laser structure are theoretically analyzed, and their effects on the laser performance are discussed. The laser material is grown by metal-organic chemical vapor deposition and demonstrates high quality with low-threshold current density, high internal quantum efficiency, and extremely low internal loss. High-performance broad-area multimode and ridge-waveguide single-mode laser devices are fabricated. For 100-mum-wide stripe lasers having a cavity length of 800 mum, a high slope efficiency of 1.08 W-A, a low vertical beam divergence of 34 degrees, a high output power of over 4.45 W, and a very high characteristic temperature coefficient of 250 K were achieved. Lifetime tests performed at 1.2-1.3 W (12-13 mW/mum) demonstrates reliable performance. For 4-mum-wide ridge waveguide single-mode laser devices, a maximum output power of 394 mW and fundamental mode power up to 200 mW with slope efficiency of 0.91 mW/mum are obtained.

Interference effects in differential reflectance spectra of the GaAs epilayers grown on Si substrate

We report the observation of oscillating features in differential reflectance spectra from the GaAs epilayer grown on Si substrate in the energy range both below and above the fundamental band gap. It is demonstrated that the oscillating features are due to the difference in the interference between two neighboring areas of the sample. The interference arises from two light beams reflected from different interfaces of the sample. The calculated spectra in the nonabsorption region are in good agreement with measured data. It is shown that the interference effect can be used as a sensitive method to characterize the inhomogeneity of the semiconductor heterostructures. (C) 1998 American Institute of Physics. [S0021-8979(98)08723-4].

Normal-incidence intersubband (In, Ga)As/GaAs quantum dot infrared photodetectors

We report the device performance of normal-incidence (In, Ga)As/GaAs quantum dot intersubband infrared photodetectors. A primary intersubband transition peak is observed at the wavelength of 13 mu m (E-0 --> E-1) and a secondary peak at 11 mu m (E-0 --> E-2). The measured energy spacing in the conduction band of the quantum dots is in good agreement with low temperature photoluminescence measurement and calculations. A peak detectivity of 1 x 10(10) cm Hz(1/2)/W at 13 mu m was achieved at 40 K for these devices. (C) 1998 American Institute of Physics. [S0003-6951(98)01440-5].

Theoretical investigation on quantum well lasers with extremely low vertical beam divergence and low threshold current

A specially designed quantum well laser for achieving extremely low vertical beam divergence was reported and theoretically investigated. The laser structure was characterized by two low index layers inserted between the waveguide layers and the cladding layers. The additional layers were intended to achieve wide optical spread in the cladding layers and strong confinement in the active region. This enabled significant reduction of beam divergence with no sacrifice in threshold current density. The numerical results showed that lasers with extremely low vertical beam divergence from 20 degrees down to 11 degrees and threshold current density of less than 131 A/cm(2) can be easily achieved by optimization of the structure parameters. Influences of individual key structure parameters on beam divergence and threshold current density are analyzed. Attention is also paid to the minimum cladding layer thicknesses needed to maintain low threshold current densities and low internal loss. The near and far field patterns are given and discussed. (C) 1998 American Institute of Physics.

A two-step backoff scheme for improving the performance of the IEEE 802.11 distributed coordination function

This paper describes the binary exponential backoff mechanism of 802.11 distributed coordination function (DCF), and introduces some methods of modifying the backoff scheme. Then a novel backoff scheme, called Two-step Backoff scheme, is presented and illustrated. The simulation process in OPNET environment has been described also. At last, the analysis and simulation results show that the Two-step backoff scheme can enhance the performance of the IEEE 802.11 DCF.

A power-saving scheme for IEEE 802.11 Ad hoc networks

In the Wireless Local Area Networks (WLANs), the terminals are often powered by battery, so the power-saving performance of the wireless network card is a very important issue. For IEEE 802.11 Ad hoc networks, a power-saving scheme is presented in Medium Access Control (MAC) layer to reduce the power consumption by allowing the nodes enter into the sleep mode, but the scheme is based on Time-Drive Scheme (TDS) whose power-saving efficiency becomes lower and lower with the network load increasing. This paper presented a novel energy-saving mechanism, called as Hybrid-Drive Scheme (HDS), which introduces into a Message.-Drive Scheme (MDS) and combines MDS with the conventional TDS. The MDS, could obtain high efficiency when the load is heavy; meanwhile the TDS has high efficiency when the network load is small. The analysis shows that the proposed HDS could obtain high energy-efficiency whether the network load is light or heavy and have higher energy-saving efficiency than conventional scheme in the IEEE 802.11 standard.

黄土高原地区50年降水时空动态与趋势分析

基于黄土高原及周边地区74个气象站1952-2001年降水量数据,计算各站年降水量线性趋势系数,利用ArcGIS地统计模块普通Kriging插值法生成黄土高原地区1952-2001年年降水量和年降水量线性趋势表面,分析年降水量、年降水量线性趋势表面时空分布特征与10年尺度降水量带动态变化。结果表明,黄土高原地区1952-2001年平均年降水量(426.69±67.85)mm,年降水量和年降水量线性趋势存在显著时空分异;年降水量由西向东线性增加,从南到北二次曲线递减,总体上东南西北方向递减;10年尺度平均年降水量减少趋势明显,递减率-10.019 mm/10 a,期间累计减少1227.33 mm;200,400,600 mm降水线南移,干旱半干旱区面积不显著扩大,湿润半湿润区显著缩小,气候呈干旱化趋势;年降水量线性趋势系数从-4.10 mm/a到4.46 mm/a,平均-0.98 mm/a,降水量呈增加趋势地区面积16.36万km2,呈减少趋势地区面积46.27万km2,分占黄土高原地区总面积26.12%和73.88%。

黄河首曲湿地功能区“黑土滩”退化草甸恢复改良

采用样方法研究了首曲湿地功能区"黑土滩"退化草甸改良后3 a的群落特征变化,分析了围栏封育和补播"高寒1号"生态组合草种对退化草甸的恢复改良效果.结果显示:仅封育3 a后,"黑土滩"退化草甸群落的盖度、高度、地上生物量和可食牧草比例均显著提高,丰富度指数由0.55增加到0.75,多样性指数由0.07增加到了0.25;封育后补播"高寒1号"生态草种相对于封育前,使得退化草甸的盖度增加了56.00%,高度增加了11.74 cm,地上生物量增加了222.24 g/m~2,可食牧草比例增加了55.98%,物种数由5种/m~2增加到了15种/m~2,丰富度指数由0.55增加到了3.29,多样性指数由0.07增加到了1.85,均匀度指数由0.06增加到了0.27.相对围栏封育而言,封育后补播是一种更有效的"黑土滩"退化草甸改良恢复措施.围栏封育和补播配套实施可以显著改善"黑土滩"退化草地的群落貌相、草地生产力和组分结构状况.

黄土高原长期种植苜蓿对土壤硫、钙、镁的影响

以22年定位试验为基础,研究黄土高原长期种植紫花苜蓿(Medicago sativaL.)情况下土壤硫、钙、镁组分的变化。结果表明:长期施P使苜蓿连作耕层土壤总硫、有效硫、水溶性硫、吸附性硫、HCl可溶性硫、总无机硫和有机硫含量分别增加9.41%、62.41%、47.51%、30.07%、2.25%、5.38%和17.54%;长期施NPM使苜蓿连作耕层土壤总硫、有效硫、水溶性硫、吸附性硫、HCl可溶性硫、总无机硫和有机硫含量分别增加20.89%、98.31%、68.44%、57.34%、8.07%、12.54%和37.69%。长期施P使苜蓿连作耕层土壤全钙、有效钙、水溶态钙、交换态钙和酸溶态钙含量增加分别增加4.64%、4.27%、11.66%、4.05%和8.59%,但残余态钙含量降低2.21%;长期施NPM使苜蓿连作耕层土壤全钙、有效钙、水溶态钙、交换态钙和酸溶态钙含量增加分别增加8.69%、8.30%、51.59%、6.73%和27.77%,但残余态钙含量降低26.23%。长期施NPM使苜蓿连作耕层土壤全镁、有效镁、水溶态镁、交换态镁、酸溶态镁和残余态镁含量分别增加7.38%、61.98%、63.16%...

陕西省水蚀土壤因子指标插值方法比较研究

基于地统计学原理和半变异理论,采用地理信息系统技术定量研究了陕西省水蚀土壤因子指标的空间变异特征。分析比较了反距离权重法、样条函数法与普通克吕格法对陕西省土壤因子指标空间插值的精度。结果表明,研究区土壤抗冲系数具有中等强度的空间相关性,块金系数为32.29%,而稳渗速率、崩解速率、抗剪强度均表现为强烈的空间相关性,块金系数分别为13.19%,11.61%和12.98%。综合考虑平均相对误差、均方差及插值效果,认为普通克吕格法最好,更能反映土壤参数的空间特征并符合区域水土流失模型对数据的要求。对于普通克吕格法,稳渗速率的Lag步长为30 000 m,半方差理论模型为指数模型;抗冲系数、崩解速率、抗剪强度的Lag步长为55 000,半方差理论模型均为高斯模型。在空间分布上,各指标随土壤类型由北到南呈现明显的地带性规律。

La2Zr2O7的增韧及陶瓷纤维的制备

La2Zr2O7是一种近年来才提出的新型热障涂层材料，该材料熔点高，在熔点以下不发生相变，热导率低，抗烧结及没有氧传输发生，这些特点使得它作为一种高温下应用的热障涂层材料越来越引起人们的重视。但是，由于该材料的热膨胀系数和断裂韧性比较低，它的实际应用受到了限制。 在本论文中，使用高压烧结的方法获得了致密化的纳米La2Zr2O7块体材料，并对其断裂韧性和热膨胀系数进行了研究。得到的La2Zr2O7纳米材料的断裂韧性和热膨胀系数分别为1.98MPam1/2和9.6×10-6K-1 (200-1000℃)，这些数值明显高于非纳米的La2Zr2O7陶瓷(断裂韧性和热膨胀系数分别为1.40 MPam1/2 和 9.1×10-6 K-1，该结果表明纳米化是一种提高材料断裂韧性和热膨胀系数的有效方法。在La2Zr2O7纳米粉末中加入8YSZ纳米颗粒，高压烧结后使其颗粒充分生长，在得到的复相化合物中观察到形成了类似棒状晶体的自增韧相，使得复合材料的断裂韧性(1.88 MPam1/2)比La2Zr2O7有所提高，甚至超过了同样条件下制备的8YSZ样品的断裂韧性。 La2Zr2O7的断裂韧性也可以通过在基体中添加BaTiO3铁电材料得到明显的提高。当添加BaTiO3的体积含量达到10vol％时，4.5GPa，1450℃高压烧结10min得到的复合材料断裂韧性达1.98 MPam1/2，明显高于同条件下烧结的La2Zr2O7 (1.60MPam1/2)。应力诱导下BaTiO3的电畴转向是主要的增韧原因。随着BaTiO3颗粒添加的体积含量增加，复相化合物的热膨胀系数也明显提高。当掺杂20vol％BaTiO3时，得到的复合材料平均热膨胀系数达到10.2×10-6K-1 (150~1200℃)。 我们通过在4.5GPa, 1650℃高压烧结5min的方法还获得了掺杂YAG纳米颗粒的La2Zr2O7纳米复相陶瓷。在室温下测量了材料的维氏硬度，并通过压痕裂纹长度计算出了材料的断裂韧性。随着YAG纳米颗粒体积含量的增加，纳米复相陶瓷的断裂韧性和维氏硬度都依次增加，当添加20vol％的YAG纳米颗粒时达到最大，分别为1.93 MPam1/2和11.45GPa。断裂韧性增加的机理可归结为以下三点：一是YAG纳米颗粒的添加提高了La2Zr2O7基体的晶界强度，二是基体晶粒尺寸变化的影响，三是YAG纳米颗粒对裂纹的偏转和钉扎作用。添加微米YAG颗粒的复相化合物因为和纳米复相陶瓷具有不同的增韧机制，因此断裂韧性的变化趋势也不相同，在掺入10vol％的YAG微米颗粒时，复合材料的断裂韧性最大，而后降低，当掺入YAG微米粒子的体积含量达到20vol％时，断裂韧性甚至低于La2Zr2O7。 从20世纪90年代开始，电纺作为一种合成纤维的办法越来越吸引人们的注意。其合成的纤维长度长，直径均匀，并且组成范围很广。最初，电纺只是被用来合成一些有机聚合物的纤维，最近，很多研究组开始致力于使用电纺的方法合成复合纤维或者陶瓷纤维。 在本论文中，我们使用电纺的方法获得了La2Zr2O7纳米纤维和SiC单晶纳米线。1000℃煅烧得到的La2Zr2O7纳米纤维具有烧绿石结构，直径在200~500nm之间。同样的温度煅烧时得到的La2Zr2O7纳米纤维的比表面积要明显高于粉末样品的，表明纤维的抗烧结性能比粉末的高。得到的SiC纳米线直径在50~100nm之间，表面有一约5nm厚的无定形的SiO2薄层。 使用电纺的方法，恰当的控制煅烧条件，我们获得了La2Ce2O7， La2(Zr0.745Ce0.386)2O7.524和8YSZ中空纤维。这种中空结构减小了粒子之间的接触面积，提高了材料的抗烧结性能。在扫描电镜分析的基础上，我们总结了这些中空纤维的形成过程。

微过氧化酶-11电化学行为的研究

生物分子的电化学行为与生命过程直接相关,通过对生物大分子电子传递反应机理的研究,可获得有关生理过程的重要信息.该论文主要研究内容和结论如下:1.研究了用共价键合法、Nafion膜法、自组装法和吸附法制备的MP-11修饰电极,发现用吸附法来制备MP-11修饰电极有方法简单,稳定性较好的优点.2.首次利用电化学方法研究了赖氨酸和精氨酸与MP-11配位后对MP-11的电化学性能的影响.3.研究了MP-11对NO还原的电催化作用.4.首次用傅立叶变换表面增强拉曼光谱研究了粗糙银电极表面MP-11的结构和吸附方式.5.首次研究了细胞色素c在尼龙膜修饰金电极上的电化学行为.

I.茚基和环戊二烯基钕二氯化物-烷基铝二元体系催化丁二烯聚合反应动力学II.萘基钕及二环戊二烯基钕化合物的合成

本文研究所了四种钕化合物（茚基钕有机金属化合物C_9H_7NdCl_2·HCl·C_4H_8O，环戊二烯基钕有机金属化合物-C_5H_5NdCl_2·C_4H_8O，无水氯化钕络合物-NdCl_3·2C_4H_8O及NdCl_3·C_6H_5OH·C_4H_8O）与三异丁基铝（i-Ba_3Al）或一氢二异丁基铝（i-Bu_2AlH）所组成的二元催化体系中丁二烯聚合动力学。这些体系的动力学特点尚未被人们研究，通过实验揭示出一些新的规律，丰富了我们对稀土体系催化丁二烯聚合动力学的认识。研究中着重考察了聚合物活性链的变化条件，从而能较深刻地认识各体系的动力学特点，结果表明：C_9H_7NdCl_2·HCl·C_4H_8O，C_5H_5NdCl_2·C_4H_8O，NdCl_3·2C_4H_8O，NdCl_3·C_6H_5OH·C_4H_8O与i-Bu_2AlH所组成的二元催化体系中，当[Mo]=1.11克分子/升、[Nd]=1.12*10~(-4)克分子/升、[i-Bu_2AlH]\3.36*10~(-3)克分子/升、50 ℃聚合时为缓慢引发非稳态聚合反应。而当增加铝用量至[i-Bu_2AlH] = 6.72*10~(-3)克分子/升，C_9H_7NdCl_2·HCl·C_4H_8O体系转变为迅速引发稳态聚合反应，其余体系反应动力学行为无变化。各稀土钕催化体系动力学的差异主要是由配位体供电性不同产生的。当配位体供电性强时有利于降低稀土离子的正电荷，从而有利于烷基化反应和活性中心的形成和稳定，因此决定了各催化体系的不同动力学行为。C_9H_7NdCl_2·HCl·C_4H_8O体系当聚合温度、烷基铝浓度变化时以及Nd(naph)_3体系当温度变化时聚合物活性链状况会发生变化，从而改变了动力学行为。缓慢引发和迅速引发，稳态和非稳态间会发生转化而不是一成不变的。凝胶渗透色谱法应用于反应机理的研究不仅在理论上是可能的，在实践上是成功的。缓慢引发非稳态聚合（C_5H_5NdCl_2·C_4H_8O，NdCl_3·C_6H_5OH·C_4H_8O,NdCl_3·ZC_4H_8O），迅速引发非稳态聚合（Nd(naph)_3），迅速引发稳态聚合（C_9H_7NdCl_2·HCl·C_4H_8O）不同的动力学类型都具有不同的分子量分布特点。C_9H_7NdCl_2·HCl·C_4H_8O体系中丁二烯聚合速率方程为：K_p=K_p[C~*][M]. 50 ℃,[Nd]=1.12*10~(-4),[i-Bu_2AlH]=6.72*10~(-3)克分子/升条件下，丁二烯为快引发稳态聚合反应。此体系中活性中以浓度为2.43*10~(-6)克分子/升，催化剂有效利用率2%，链增长速率常数为81.42升/克分子，秒，聚合反应表观活化能为8.5±0.5千卡/克分子。聚合物顺-1，4结构均为98%左右。活性链平均寿命为7.22分钟。活性链对烷基铝的转移为主要链转移方式而对单体无明显转移。链转移速率常数为2.99升/克分子秒。

环戊二烯基轻稀土氯化物的合成及其稳定性的研究

I LnCl_3-LiCl-THF配合物的研究深入地研究了氯化稀土和氯化锂于四氢呋喃溶液中，以不同的摩尔比，在不同条件下的反应。实验结果表明，反应速度随着稀土元素原子半径的减小，LiCl/LnCl_3摩尔比的增大，以及四氢呋喃用量的增加而加快。通过紫外质谱元素分析和X-射线单晶结构分析等证明，随着不同的LiCl/LnCl_3摩尔比和结晶条件的不同，可以得到不同组成的LnCl_3-LiCl-TNF配合物。对(LaCl)(THF)_2(μ_2-Cl)_4[Li(THF)_2]_2和(LaCl)DME(μ_3-Cl)(μ_2-Cl)_5(La·DME)Li(THF)_2晶体的结构分析表明，前者为单斜晶系，P21/C空间群。a=10.542(4), b=32.236(4), c=11.182(6)A °; β=113.50(3) °, V=3484.97 A °~3. Z=4, R=0.0471；后者为三斜晶系，PT空间群，晶胞参数是：a=11.123(3), b=16.564(5), c=8.653(3)A °;α=95.16(3), β=95.63(3), γ=74.71(3) °;V=1527.0A °~3。Z=2，R=0.0303。实验结果还表明，μ_2-和μ_3-氯桥键是LnCl_3-LiCl-THF类配合物中最基本、最重要的配位键，这种键是通过多重键的方式起着稳定分子结构的作用。当进行与有机配体的交换反应时，由于它们的特殊稳定性，能起到阻止轻稀土有机配合物歧化反应的作用。II环戊二烯基轻镧系氯化物的合成及其稳定性的研究对(G_5H_5)_3Ln·THF和LnCl_3·3LiCl-THF (Ln=La, Nd)溶液反应的研究表明，由于μ_2-氯桥键的作用，轻稀土环戊二烯基化合物中环戊二烯基的再分配反应，在0℃或室温下都能迅速进行。通过两者不同的摩尔比反应，经元素分析、红外光谱、~1H NMR和质谱鉴定，方便地合成了C_5H_5 LnCl_2·2LiCl·5THF和(C_5H_5)_2LnCl.LiCl·nTHF (Ln=La, Nd)等配合物。这一结果表明(C_5H_5)_2LnCl.LiCl·nTHF配合物不仅能稳定地存在于THF溶液中，而且能在一定条件下析出结晶。对(C_5H_5)_2LaCl.LiCl·4THF的晶体结构测定表明，该晶体属于正交晶系，Pc2m空间群。a=12.306(4), b=23.056(6), c=26.701(11)A°; V=7575.81A°~3;而(C_5H_5)_2LaCl·LiCl(DME)_2THF晶体则属于六方晶系，a=12.967(4), b=12.967(4), c=24.108(10)A°;V=3510 A°~3。通过(G_5H_5)_3Ln·THF与LnCl_3·3THF (Ln=La, Nd)的反应进一步研究了轻稀土环戊二烯基氯化物的稳定性。经元素分析，红外光谱和晶体结构分析表明合成了[(η~5-C_5H_5)_4La_3Cl_5·3THF]_2·9THF和(C_5H_5)_2 NdCl·THF配合物，前者属于三斜晶系，P1空间群。a=11.690(3), b=11.750(5), c=18.433(6)A°; α=98.75(3), β=95.62(3), γ=118.92(2)°; V=2147.06 A°~3. Z=1, R=0.099。对环戊二烯基轻稀土氯化物的稳定性进行了较详细地讨论。结果表明，THF的用量和化合物的溶解度是影响产物组成的决定因素。当THF的量不足以溶解所生成的产物时，就会歧化成溶解度最大((C_5H_5)_3Ln·THF)和最小(LnCl_3·nTHF)的两种组分。反之，环戊二烯基轻稀土化合物(Ln=La, Nd)中环戊二烯基的再分配反应就能顺利进行。经元素分析和结构测定，在((C_5H_5)_3Nd·THF)和NdCl_3·LiCl-THF溶液的反应体系中，偶然分离得到了[(η~5-C_5H_5)_4Nd_4(μ_4-o)(μ_2-Cl)_8] [Li(DMP)_2THF]_2这一不合常规的化合物，其晶体属于正交晶系，Pna2,空间群a=19.010(7), b=23.231(6), c=14.180(4); V=6261.91 A°~3。Z=4, R=0.054。说明在一定条件下,μ-氧桥键也起到了稳定分子结构的作用。推测了各类环戊二烯基轻稀土氯化物在THF中的合成反应机理,在LiCl存在的反应体系中Ln cl cl Li桥键能与环戊二烯基发生交换反应;在(C_5H_5)_3Ln·THF和LnCl_3·3THF的反应体系中,首先存在着LnCl_3分子之间的互相作用，因而易于形成双核或多核配合物。这类配合物以晶体形式析出时，易于发生结构上的变化，即化合物的结晶形态与溶液中的形态不一定相同。探索了环戊二烯基烯丙基稀土化合物新的合成方法。找到了真空加热脱水制备氯化稀土的最佳条件，其产物纯度在97%以上。通过加入Co_3O_4/Wo_3催化助燃剂的方法，提高了测定稀土有机化合物中碳含量的准确性。